2.4. Визначення витрат і стоку зважених і донних наносів

Вимірювання витрат наносів роблять на гідрологічних постах, суміщаючи цю роботу з вимірюванням витрат води. Кількість вимірювань витрат наносів протягом року менша, ніж витрат води. Витрати зважених наносів вимірюють на рівнинних річках 20-25 раз на рік, при цьому в період повені вимірюють 10-12 витрат; у меженний період роблять одне вимірювання витрати в місяць, але при проходженні паводків - по два рази на підйомі і спаді. На гірських річках слід частіше вимірювати витрати зважених наносів. Витрати донних наносів вимірюють звичайно рідше, ніж витрати зважених.

В результаті вимірювання витрат наносів одержують величини річного стоку наносів. Велику цінність представляють дані про стік наносів за багаторічний період, що одержуються за наслідками спостережень на постах державної гідрологічної мережі. Ці матеріали необхідно використовувати. Одержувані на тимчасових постах дані про стік наносів і про зміну каламутності в річному циклі, хоч і за не тривалий період, завжди представляють велику цінність, оскільки дозволяють уточнити місцеві особливості режиму твердого стоку.

Для вимірювання витрати зважених наносів застосовують стандартні прилади, до яких відносяться батометри тривалого наповнення: 1) батометр-пляшка на штанзі ГР-16 і ГР-16М; застосовується при глибинах до 2,5-3,0 м; 2) батометр-пляшка на тросі (у вантажі) ГР-15; застосовується при глибинах до 15 м, проте застосовність по глибині обмежується швидкістю течії; кращі результати дає застосування модернізованого батометра з вантажем подовженої форми; 3) вакуумний батометр ГР-61; застосовується при глибинах до 20 м, причому застосовність його по глибині теж обмежена швидкістю течії: при великих швидкостях вона зменшується, наприклад, при швидкості 1 м/с він застосуємо до глибини 10 м.

За допомогою цих приладів беруть проби води із зваженими наносами в окремих крапках на швидкісних вертикалях або інтеграційним способом.

Для виділення наносів з води в експедиційних умовах переважно застосовують прилад для фільтрування під тиском ГР-60, що значно скорочує тривалість роботи. Подальша обробка проб ведеться в лабораторії, що має устаткування для висушування фільтрів з пробами, зважування їх на аналітичних вагах і виконання механічного аналізу наносів. У експедиційних умовах створення лабораторії не завжди можливо, тому часто проби для аналізу відправляють в стаціонарні лабораторії.

Разом з відміченими вище приладами для узяття проб води з наносами в даний час набувають поширення прилади для реєстрації каламутності, дія яких заснована на фотоелектричному ефекті. Вимірювання витрати донних наносів найчастіше роблять методом узяття проб наносів. Для цього застосовують різні прилади залежно від крупної наносів. Для узяття проб піщаних і гравелистих наносів застосовують батометр Дон і батометр конструкції ЦНІІС. Батометр Дон випускався Гідрометслужбою і в даний час є застарілим приладом, але зважаючи на відсутність нових і більш здійснених все ж таки застосовується. Другий із згаданих батометрів широкого розповсюдження не одержав, хоча має ряд конструктивних поліпшень.

Для узяття проб крупних донних наносів - галечникових, валунів - є цілий ряд різних приладів: батометр Р. І. Шамова, батометр-сітка ГГІ і інші сітчасті батометри. Всі вони засновані на уловлюванні наносів, що переміщаються по дну.

Слід зазначити, що всім приладам для узяття проб донних наносів властиві недоліки, головними з яких є наступні: 1) введений у воду прилад порушує швидкісне поле потоку, змінюючи тим самим і характер руху наносів; 2) опущений на дно прилад погано сполучається з нерівностями дна, що робить істотний вплив на надходження в нього наносів. Крім того, методика вимірювання витрати наносів, заснована на узятті проб, також не є здійсненою, оскільки відомо, що наноси переміщаються не рівномірно по всій поверхні дна, а є активні зони з вищою інтенсивністю руху. Виявлення цих зон представляє великі труднощі. Недостатньо враховується і пульсація руху наносів.

Відмічені обставини є причиною того, що облік наносів здійснюється поки недостатньо точно і значно гірше, ніж облік стоку води. В середньому на рівнинних річках витрати зважених наносів вимірюються з погрішністю порядку 10-15%, а на гірських річках 20%. Точність вимірювання витрат донних наносів ще нижча.

В даний час ведуться дослідницькі роботи із створення сучасних приладів і розробки ефективніших методів вимірювання витрат донних наносів. Зокрема, розроблений метод вимірювання, заснований на реєстрації зіткнень рухомих частинок наносів з приладом, датчик якого, що сприймає удари частинок і що перетворює їх в електричні сигнали, поміщається в придонній області потоку; реєстратор сигналів датчика розташовується на поверхні.

Список літератури

1. А.В.Васильев, С.В. Шмидт. Водно-технические изыскания. Гидрометеоиздат. Ленинград. 1978.- 367с.

2. Левківський В.С., Хільчевський В.К., Ободовський О.Г. та ін.. Загальна гідрологія.-К.:Фітосоціоцентр, 2000. - 264с.

3. Ющенко Ю.С. та ін. Загальна гідрологія. Навчальний посібник.-Чернівці: Зелена Буковина.- 2005.-368с.

4. Ободовський О.Г. Русловые процеси: Навчальний посібник.-К.: РВЦ “Київський університет”,,1998.- 134с.

Питання до лекції

1. Від чого залежить склад і об’єм гідрологічних робіт?

2. Що роблять на початкових стадіях проектування для складання схеми комплексного використання річки або для розробки техніко-економічного обґрунтування окремого гідровузла?

3. Що необхідно мати для складання технічного проекту?

4. Що складається для розробки технічного проекту?

5. Які роботи виконують при складанні робочих креслень?

6. Що входить в склад водомірних спостережень?

7. Яким шляхом проводять визначення нахилу водної поверхні?

8. Які способи використовують для вимірювання витрат води?

9. За якою формулою визначають середню швидкість води?

10. Які прилади використовують для визначення витрат зважених наносів?