По прохождению летней полевой практики по гидрологии

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Методическое пособие

По прохождению летней полевой практики по гидрологии

студентами 1 курса

очной формы обучения, обучающимся по направлениям: «География», «Картография», «Гидрометеорология», «Экология и природопользование».

для утверждения

на УМК Института наук о Земле СПбГУ

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………..6

Раздел 1. Открытие временного свайного водомерного поста……………7

Предмет и задачи гидрометрии и водомерные посты.

1.1.1. Предмет и задачи гидрометрии

1.1.2. Водомерные посты

1.2. Порядок проведения работ при открытии свайного водомерного поста…………..9

1.2.1. Принцип выбора участка реки для организации свайного водомерного поста и проведения гидрометрических работ.

1.2.2. Правила установки свай и урезных кольев.

1.2.3. Планово-высотное обоснование выбранного участка реки.

1.2.3.1. Назначение постоянного начала для создания плановой основы (магистраль), привязка магистрали и поперечников по буссоли и проведение ватерпасовки берегов.

1.2.3.2. Высотная привязка всех свай и урезных кольев, путем проведения их нивелировки и привязки к реперу, а также нивелировка точек правого берега и получение отметки уровня высоких вод по меткам высоких вод.

1.2.4. Порядок проведения срочных наблюдений на водомерном посту………….11

1.2.4.1. Наблюдение за уровнем воды и состоянием реки.

1.2.4.2. Наблюдение за температурой воды и воздуха.

1.3. Иллюстративные материалы по разделу 1…………………………………………..12

Раздел 2. Проведение гидрометрических работ в русле реки…………..15

2.1. Цели и задачи проведения гидрометрических работ.

2.1.1. Промеры глубин

2.1.2. Измерение скоростей течения

2.2. Порядок работ при проведении промеров глубин…………………………………..16

2.2.1. При организации свайного водомерного поста (за постоянное начало принимаем магистраль).

2.2.2. При проведении маршрутного гидрографического обследования (за постоянное начало принимаем урез воды левого берега).

2.3. Порядок работ при измерении скоростей течения реки…………………………17

2.3.1. Измерение скорости течения воды в реке гидрометрической вертушкой.

2.3.2. Измерение скорости течения воды в реке поверхностными поплавками (полный метод).

2.3.3. Измерение скорости течения воды в реке поверхностными поплавками (экспресс-метод).

2.4. Иллюстративные материалы по разделу 2………………………………………..18

Раздел 3. Проведение маршрутного гидрографического обследования (для неизученного участка реки)…………………………………20

Цели и состав работ при проведении маршрутного гидрографического обследования.

Способы измерения и расчета расхода воды в реке

Вычисление расхода воды

4.2.1. Вычисление расхода воды в реке гидрометрической вертушкой с заполнением журнала измерения расхода воды вертушкой.

4.2.2. Вычисление расхода воды в реке поверхностными поплавками (полный метод) с заполнением журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками……………………………………………………………………...33

4.2.3. Вычисление расхода воды в реке поверхностными поплавками (экспресс-метод) - маршрут с заполнением журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками и вычислением площадей сечения всех поперечников……………………………………………………………………34

4.2.4. Вычисление расхода объемный метод (дебет для источников).

4.2.5. Вычисления максимального половодного расхода графо-аналитическим методом по меткам высоких вод, с использованием графика поперечного профиля реки в гидрометрическом створе (порядок построения п.5.3.2)….35

4.3. Примеры оформления расчетных и графических материалов по разделу 4…….36

Раздел 5. Составление отчета по практике………………………………....45

Цели и задачи составления отчета.

Введение

Целью практики является проведение стандартных полевых гидрологических работ, включающих открытие свайного водомерного поста, проведение на нем срочных наблюдений, проведение гидрометрических работ, проведение маршрутного гидрографического обследования, и проведение камеральной обработки полевых материалов с составлением отчета.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение порядка работ при открытии временного свайного водомерного поста и проведение на нём срочных наблюдений (выбор участка реки, создание плановой геодезической основы и ее высотная привязка и срочные ежедневные наблюдения на водомерном посту)

2. Проведение гидрометрических работ в русле реки (измерение глубин и скоростей течения воды в реке)

3. Выполнение работ по обследованию неизученного участка реки – маршрутное гидрографическое обследование (с построением карты-схемы неизученной реки, изучением режима поверхностных и подземных вод района и их гидрохимическим анализом).

4. Вычисление расхода воды в реке различными методами (гидрометрической вертушкой, поплавками (полный и экспресс методы), объемный метод (для источников), и графо-аналитический метод – для вычисления максимального половодного расхода).

5. Составление отчета по практике (камеральная обработка полученных полевых данных, построение графических материалов и написание текста отчета).

Полевые работы в рамках практики по гидрологии включают первые 3 вида работ, остальные работы проводятся в камеральных условиях. По мере проведения полевых работ заполняются и обсчитываются все полевые журналы и заполняется полевой дневник практики (порядок проведения практики приведен в приложениях 7 и 8).

Раздел 1. Открытие временного свайного водомерного поста

Водомерные посты

В зависимости от установленного объёма наблюдений, гидрологические посты имеют определённый тип и разряд: 1-го (ведущие полный объём наблюдений) и 2,3-го разряда (уровенные посты и работающие по сокращенной программе).

Длина рейки водомерного поста определяется амплитудой колебания уровня воды. Ее нулевое деление устанавливается на 30–50 см ниже самого низкого уровня. Верхний конец рейки должен на такую же величину возвышаться над горизонтом самых высоких вод.

Водомерные посты в зависимости от способа контроля уровня воды могут быть разных типов: реечные, свайные, самопишущие и другие.

Самыми простыми являются реечные водомерные посты (обычно устанавливаются на реках с устойчивыми берегами, на набережных и т.п.). Реечный пост состоит из одной или нескольких закрепленных постоянных реек. Пост располагают на участках рек с обрывистыми берегами на специальных сваях, устоях мостов или парапетах набережных в местах, где амплитуда колебания уровня составляет 2–3 м в год. Нуль рейки, от которой ведется отсчет высоты уровня, является и нулем графика (см. ниже) реечного поста, отметка которого определяется нивелированием.

Однако устройство их на реках с пологими берегами и большой амплитудой колебания уровня воды, а также при сильном ледоходе, сопряжено со значительными трудностями. В этих случаях приходится устанавливать более капитальные свайные водомерные посты.

В настоящее время устанавливаются самопишущие посты с непрерывной регистрацией уровней и дистанционные автоматические, передающие показания высоты уровней на гидрологическую станцию.[9]

При открытии водомерного поста выполняются следующие обязательные виды изысканий: определение местоположения створа уровенного водпоста; построение схемы его свай и профиля гидрометрического створа; определение максимального расхода воды и продольного уклона водной поверхности.

Уровень воды – высота водной поверхности в рассматриваемом сечении, отсчитываемая от условной горизонтальной плоскости сравнения, измеряемая в точке в момент наблюдения, усредненная за период 0,5–1 мин.

Речной гидрологический пост для ежедневных наблюдений за высотой уровня называется уровенным. Уровенный пост устанавливается на морфологически однородном и прямолинейном участке реки на пологом склоне берега. Вблизи поста не должно быть притоков, воды которых могут создать подпор уровня.

Наблюдения за уровнями воды на водомерных постах организуют таким образом, чтобы отсчеты по одному посту были сравнимы за весь период его действия. Поэтому уровни воды, наблюдаемые на водомерном посту, относятся к условной плоскости нуля графика поста, высотная отметка которой остается постоянной для всего периода существования поста. Эта отметка носит название «0» графика. Высотное положение плоскости нуля графика поста определяется расстоянием ho [6, 7] по вертикали от верхней плоскости репера водомерного поста. Если репер имеет абсолютную отметку, то, вычитая из нее превышение ho репера над нулем графика поста, получим абсолютную отметку нуля графика поста.

Гидрологический створ водпоста намечается перпендикулярно к направлению течения. В створе водпоста на берегу и на дне реки по одной линии устанавливаются сваи. Репер устанавливают на не затопляемой части берега выше уровня высоких вод.

По данным промеров в гидрометрическом створе водпоста строятся поперечные профили долины и водомерного поста. По поперечному профилю водомерного поста вычисляются следующие характеристики: площадь водного сечения, ширина реки, средняя глубина, наибольшая глубина, а также максимальный – половодный расход по меткам высоких вод.

Уклон водной поверхности – падение напора на единицу длины потока; для условий открытых водных потоков уклон определяется как отношение разности высотных отметок уровня на рассматриваемом участке к длине этого участка.

В качестве одного из уклонных постов принимается основной пост. Положение второго, собственно уклонного поста зависит от морфологии участка наблюдений и водного режима реки. В качестве уклонного поста используется самый удаленный поперечник, который рассматривается как запасной створ (урезный кол). Однако при наличии подходящих условий желательно второй уклонный пост переместить как можно дальше от первого − на 500 и более метров. При этом участок между постами должен располагаться в пределах морфологически однородного участка реки и в одинаковых точках русловых форм (на перегибах излучин, в плессовых лощинах и т. п.). Расчет уклона требует определения базиса уклонного поста − расстояния между створами и данных измерений (с помощью нивелира) превышений отметок урезных кольев [9].

Планово-высотное обоснование выбранного участка реки.

1.2.3.1.Назначение постоянного начала для создания плановой основы (магистраль), привязка магистрали и поперечников по буссоли и проведение ватерпасовки берегов).

Итак, первым этапом организации водомерного поста был выбор участка реки для проведения работ (см. п.1.2.1.).

Далее – для начала создания плановой основы назначаем постоянное начало (ноль отсчёта при построении плана участка реки) – магистраль. Магистраль разбивается параллельно стрежню¹ реки на берегу (обычно на левом, для удобства построения графиков). Перпендикулярно стрежню¹, на магистрали (через 10 м) назначают поперечники, забивая магистральные колья (МК) и нумеруют их сверху вниз по течению реки (рис.2, раздел 1.3). По всем выбранным поперечникам забиваем урезные колья (УК) на границе вода – берег вровень с поверхностью воды (правила установки УК см. п.1.2.2). Выбирается гидрометрический створ – поперечник, содержащий свайный водомерный пост. Номер УК совпадает с номером профиля и магистрального кола (МК) данного профиля.

Затем определяем азимут магистрали с помощью буссоли (поставив рейку на первом магистральном колу, а буссоль на – последнем) и азимуты поперечников (с магистрального на урезный кол каждого профиля).

Далее производим ватерпасовку (полуинструментальную съемку берегов) от магистральных до урезных кольев каждого поперечника. Сначала в характерных точках рельефа и рядом со сваями (в гидрометрическом створе) забиваем пикетажные колышки (ПК). Затем получем горизонтальные проложения (горизонтальная рейка выравнивается с помощью ватерпаса) и превышения (с помощью вертикальной рейки) для всех точек поперечника.

Одновременно заполняем журнал ватерпасовки, зарисовывая абрис (рис.3, раздел 1.3) (вид с боку, с нанесением пикетов (ПК), свай (СВ), магистральных (МК) и урезных кольев (УК) каждого профиля, записывая азимут магистрали и поперечников, описываем характер подстилающей поверхности (дёрн, камни, песок и т.п.).

Далее следует камеральная обработка журнала ватерпасовки (см. п. 5.2.1., 5.5)

Высотная привязка всех свай и урезных кольев, путем проведения их нивелировки и привязки к реперу, а также нивелировка точек правого берега и получение отметки уровня высоких вод по меткам высоких вод.

Для высотной привязки плана – выбирается репер (Rp) – точка с известной отметкой.

Устанавливаем нивелир (не ближе 3-х метров от снимаемых точек, желательно 7-10 м), так чтобы горизонт инструмента (ГИ) был выше репера и первой сваи (рис.4, раздел 1.3).

Нивелир даёт горизонтальный луч (ГИ), отметку которого мы получаем, установив на точку (свая, репер), отметка которой известна (задняя на рис.4 – это репер, раздел 1.3) нивелирную рейку и прибавив к отметке этой точки чёрный отсчёт по рейке (r₁). Отметку точки с неизвестной отметкой получаем вычитанием из ГИ чёрного отсчета (r₂), установленной на ней рейки (точка CВ-1). Все отсчёты записываем в журнал нивелировки.

До тех пор, пока ГИ пересекает рейку, установленную на точке с неизвестной отметкой – это будет первая стоянка (до CВ-2 (последней точки, которую видно) – это передняя точка съёмки, CВ-1 – промежуточная (см. рис. 4, раздел 1.3)).

Для контроля точности установки рейки записываем три показания для каждой точки (отсчёт по чёрной стороне рейки, по красной и считаем пятку рейки (разница красного и чёрного отсчёта). Пятка не должна отличаться более чем на 1 мм от точки к точке. Если рейка односторонняя, то для проверки ее вертикальности можно пользоваться ватерпасом или медленно покачивая рейку через вертикаль во время съемки в сторону нивелира, снимать минимальный отсчёт, который соответствует вертикальному положению рейки.

Если ГИ не пересекает рейку (CВ-3 на рис. 4, раздел 1.3), то нивелир необходимо переставить – это будет стоянка 2 и т.д. Теперь задним отсчётом будет последняя полученная ранее отметка – отметка сваи 2 (CВ-2) в данном примере.

Таким же образом, нивелируем все сваи (включая подводную) и все урезные колья. Для контроля качества съёмки урезов проверяем полученные отметки урезов, они должны уменьшаться сверху вниз по течению (соответственно, отсчёты по рейке должны увеличиваться). Если это не так, то необходимо переставить нивелир выше первого урезного кола и снова произвести измерения, организовав новую стоянку и привязавшись к любой свае с известной отметкой (задняя) для получения нового горизонта инструмента.

Порядок проведения нивелировки точек противоположного берега.

С тем, чтобы нанести впоследствии точки противоположного берега на план, нивелир нужно установить на следующую стоянку над одной из свай (СВ3, рис.5, раздел 1.3). Отметки свай мы уже знаем см. выше). ГИ, в данном случае, получаем, прибавив к отметке сваи расстояние от головки сваи до оси визирования (рис.6, раздел 1.3).

Отсчёты производим только по чёрной стороне рейки по трём нитям дальномера: средняя (ср) – для получения отметки точки (как было описано выше), верхняя (в) и нижняя (н)– для получения расстояний до этой точки. Если видны все 3 отметки, то расстояние вычисляем по формуле: (в-н)∙100, если все 3 нити не видно, то (в-ср)∙200 или (ср-н)∙200, переводим расстояния из миллиметров в метры и записываем в журнал нивелировки (т.к. все отсчеты при нивелировке в миллиметрах получаем).

Итак, нивелировку начинаем с уреза воды на первом поперечнике и нумеруем точку 1-1. Поднимаемся на полметра (не менее 500 мм по средней нити) и снимаем точку 1-2 и т.д., пока видим рейку, затем переходим к урезу следующего поперечника 2-1 и т.д. (см. рис. 5, раздел 1.3). Если мы, сняв все точки с данной стоянки не достигли уровня высоких вод (УВВ), то устанавливаем нивелир на новую стоянку (над выше расположенной сваей – СВ1, рис 5, раздел 1.3) и считаем новый горизонт инструмента.

Уровень высоких вод (УВВ) определяем по меткам высоких вод, установив рядом с меткой нивелирную рейку, снимаем отсчёт только по средней нити и находим отметку земли, затем отмеряем по рейке высоту метки высоких вод над землёй (hтравы) (рис.7, раздел 1.3) и записываем всё в журнал нивелировки. Прибавив к отметке земли высоту травы мы получим отметку уровня высоких вод (УВВ).

Далее проводим камеральную обработку журналов нивелировки и ватерпасовки (рисунок 9, 10, раздел 5.5) и начинаем построение плана участка реки (рисунок 8, раздел 1.3) (см. разделы: 5.2.1, 5.2.2, 5.3.8, 5.5)

Промеры глубин.

Цель промерных работ – определить глубины и характер рельефа дна реки, озера, водохранилища. В результате промерных работ могут быть получены поперечные и продольные профили, а также план русла реки или ложа водоема в изобатах (линии равных глубин) или горизонталях. Для рек по материалам промеров могут быть определены площади водных сечений, а для озер и водохранилищ можно вычислить объем содержащейся в них воды.

При производстве промерных работ требуется с достаточной надежностью определить три характеристики: координаты точки промера, глубину водного объекта в точке промера, уровень воды на водомерном посту в момент промера.

Глубины, измеренные в разное время в одной и той же точке, могут иметь разные значения, так как уровень воды изменяется. При измерении глубин на значительном протяжении реки проходит много времени, за которое уровень может измениться. Это приводит к тому, что глубины, измеренные в разное время, будут несопоставимы. Для устранения этого несоответствия в конце работ все измеренные глубины приводятся к одному расчетному (условному) уровню, соответствующему конкретному моменту времени.

Наблюдения над уровнями начинаются одновременно с началом промерных работ, для чего на участке оборудуется временный водомерный пост. Промерные работы с использованием эхолота осуществляются путем засечек угловым инструментом положения вибратора в отдельные моменты. При выполнении промеров с помощью самописцев результаты промеров снимаются непосредственно с ленты в заданном масштабе. [9]

Ведение полевого дневника.

Полевой дневник ведется на протяжении всего маршрута. В него включают описание: русла, долины (рельеф), растительности, хозяйственной деятельности человека, ведение журнала GPS-точек и описание точек отбора гидрохимических проб в соответствующих таблицах (смотри приложения 1-3). В составлении дневника должны участвовать все члены бригады.

Описывать в полевом дневнике необходимо всё, что наносим на карту-схему, указывая типы растительности, характер долины и т.п.

Обследование долины реки записывается в полевом дневнике с обязательным указанием ориентиров. Записи иллюстрируются зарисовками и схемами.

Перечень отчетных документов по результатам гидрографического обследовании участка реки:

1) полевой дневник (в виде черновых набросков карты, описаний ландшафта и растительности и всех записей по маршруту, смотри приложения 1, 2);

2) план маршрутной глазомерной съемки (в масштабе 1:5000)- рисунок ;

3) два поперечных профиля долины - 2 центральных профиля с берегами (рисунок 12, 13, раздел 3.3);

4) поперечные профили русла реки 4 шт. - (рисунок 17, раздел 3.3);

5) журналы ватерпасовки долины (аналогично рисунку 10, раздел 5.5, но от УВЛБ, который принят за ноль и по расстоянию и по глубинам);

6) 2 журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками – экспересс-метод (рис. 24, раздел 4.3).;

7) анкеты обследования источников и колодцев (рис. 30, 31, раздел 3.3);

8) анкета по режиму рек ( рис.28, раздел 3.3);

9) типовой график колебания уровня воды обследуемой реки (рис.29, раздел 3.3),

10) таблицы гидрохимического анализа вод района (Таблицы 2.1, 2.2, 2.3, Приложение 2),

11) журнал GPS-точек (перечень характерных точек с координатами и описанием, прилагается к полевому дневнику).

3.3. Примеры оформления полевых и графических материалов и по разделу 3.

Рисунок 12. Пример оформления фрагмента поперечного профиля долины реки при проведении маршрутного гидрографического обследования .

Рисунок 13. Пример оформления поперечного профиля долины реки при проведении маршрутного гидрографического обследования (уменьшенный рисунок) .

Рисунок 17. Пример оформления профиля живого сечения реки при проведении маршрутного гидрографического обследования .

Рисунок 27. Пример оформления фрагментов карты-схемы реки при проведении маршрутного гидрографического обследования .

Рисунок 28. Пример оформления типового хронологического графика уровня воды реки по данным анкеты по режиму рек .

Рисунок 29. Пример оформления анкеты по режиму рек (3 листа).

Рисунок 30. Пример оформления ведомости обследования источников (1 лист).

Рисунок 31. Пример оформления ведомости обследования колодцев (4 листа).

Вычисление расхода воды

Титульный лист.

Титульный лист содержит название организации, название практики, состав бригады, место проведения, год.

Введение.

Введение должна включать планируемые цели и задачи практики.

Заключение.

Заключение должно включать описание выполнения поставленных во введении целей и задач практики.

Приложения к отчёту

Список приложений к отчету (все отчетные документы) смотри в приложении 5.

5.5. Примеры оформления расчетных и графических материалов по разделу 5.

Примечание. Все материалы по маршрутному гидрографическому обследованию находятся в разделе 3.3, журналы расчета расходов воды в разделе 4.3. Остальные образцы отчетных журналов и графических материалов представлены в разделе 5.5.

Рисунок 9. Образец заполнения журнала нивелировки (на двух листах).

Рисунок 10. Образец заполнения журнала ватерпасовки (фрагмент на двух листах).

Рисунок 11. Образец заполнения полевой книжки водомерных наблюдений (на 1 листе).

Рисунок 12. Пример оформления графика хода суточного уровня воды р. Тосна

Над «0» графика.

Рисунок 13. Пример оформления графика суточного хода температуры воды и температуры воздуха.

Рисунок 15. Образец заполнения журнала промеров глубин (на 2 листах).

Рисунок 25. Пример оформления профиля живого сечения створа водомерного поста.

Рисунок 26. Пример оформления профиля гидрометрического створа водомерного поста.

Рисунок 39. Пример оформления схемы свайного водомерного поста.

Рисунок 40. Пример оформления плана участка водомерного поста.

Список литературы

Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. Л., 1972.
Виноградова Т.А., Дмитриев В.В., Потапова Т.М., Трушевский В.Л., Панфилов Д.Л. Полевая гидрологическая практика. Учебно-методическое пособие. Под ред. д.г.н. Вуглинского В.С., изд-во СПбГУ, 2000.
Васильев А.В., Шмидт С.В. Водно-технические изыскания. Л., 1987.
Выржиковский В.К., Плащев А.В., Чекмарев В.А. Экспедиционные гидрологические исследования. Л., 1970.
Карасев И.Ф., Васильев А. В., Субботина Е.С. Гидрометрия. Л., 1991.
Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.2. Ч.2: Гидрологические наблюдения на постах. Л., 1975.
Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.6. Ч.1: Гидрологические наблюдения и работы на реках. Л., 1978.
Щавелев А.Ф. Геодезия. Л., 1950.
Трушевский В.Л., Паршина Т.В. Практикум по гидрометрии Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2007
Лучшева А.А. Практическая гидрометрия. Л.,1983.
ЧеботаревА.И. Гидрологический словарь. Л, Гидрометеоиздат, 1978, 156 с.

Приложения

Приложение 1

Методика описания форм рельефа при проведении маршрутного гидрографического обследования участка реки (описание форма рельефа, типов долин и их элементов, в т.ч. пойм, русловых форм)

Выделяют следующие основные формы рельефа: равнинный, холмистый, горный.

При описании почвогрунтов прежде всего надо обратить внимание на их свойства в отношении водопроницаемости, влагоемкости, размываемости. Для характеристики почвогрунтов используются их естественные обнажения по склонам оврагов, берегам рек, а также откосы выемок, карьеры, котлованы. Обычно выделяют следующие разновидности грунтов: глинистые, суглинистые, супесчаные, песчаные, хрящеватые (щебенчатые), конгломератные, скальные, торфяные.

Описание растительности участка реки приводится по основным ее группировкам: лесная, кустарниковая, луговая, степная, болотная, с указанием, где она находится. Для леса отмечается характер его расположения: сплошные массивы, полосы (лесонасаждения), отдельные пятна.

Различают следующие элементы долин:

q дно или ложе – наиболее низкая часть долины, заключенная между подошвами склонов. Затопляемое высокими водами дно долины или затопляемая часть его называется поймой. Часть дна (ложа) долины, занятая водами реки, называется руслом;

q склоны – повышенные участки суши, ограничивающие с боков дно долины и имеющие уклон к реке;

q подошва склона – самая нижняя линия склона долины, сопрягающаяся с ее дном;

q бровки – линии сопряжения склонов долины с поверхностью, прилегающей к долине местности;

q террасы – относительно горизонтальные площадки с уклонами вниз по течению (продольный) и к руслу (поперечный), располагающиеся уступами над современным дном долины. В долине может быть несколько террас.

По форме поперечного профиля речные долины подразделяются на следующие типы:

q щель – глубокая и очень узкая долина с отвесными, а местами нависающими склонами. Ширина долины почти равна ширине русла, т.е. дно полностью занято речным потоком. Дно и берега долины сложены твердыми кристаллическими породами, свойственными горным районам;

q каньон – долина с почти отвесными склонами, плоским, но большей частью сравнительно узким дном. Склоны каньона часто имеют ступенчатый характер. Такая форма долин встречается в области нагорий и предгорий;

q ущелье – глубокая долина с узким дном, кверху ширина долины увеличивается, а крутизна уменьшается;

q V-образная долина – разновидность ущелья, отличается от него более пологими склонами и большей шириной дна. Склоны могут быть прямыми, ступенчатыми, выпуклыми;

q корытообразная, или троговая, долина – имеет крутые, вогнутые склоны; к ложу долины они становятся пологими. Этот тип долины образовался вследствие ледниковой деятельности;

q ящикообразная долина – имеет широкое и почти плоское дно и умеренно крутые, реже почти отвесные склоны. Дно нередко заполнено мощной толщей аллювиальных отложений, в которые глубоко врезано русло. Такие долины часто встречаются в равнинных и предгорных районах;

q трапецеидальная долина – по профилю напоминает ящикообразную, но отличается более пологими склонами. Широко распространенный тип долины;

q неясно выраженная долина – имеет пологие склоны, которые по мере удаления от реки постепенно сливаются с прилегающей местностью. Определить элементы такой долины, как, например высоту бровок, границу ее дна, является трудной задачей. Такой профиль долины характерен для небольших рек, прорезающих равнины.

Описанные выше типы долин на всем своем протяжении не сохраняют ясно выраженную правильную форму. На некоторых участках профиль долин может быть искажен обвалом, оползнем, конусом выноса бокового притока. При обследовании реки такие участки долины надо отметить, сделать их зарисовки.

По крутизне склоны долин подразделяются на очень пологие (угол наклона менее 5°), пологие 5–10°, умеренно крутые 10–20°, крутые 20–45°, очень крутые 45–60°, близкие к отвесным (более 60°), почти отвесные (угол около 90°).

По внешнему виду склоны долины могут быть:

q отвесными – подошва склона очень хорошо выражена;

q наклонными – сравнительно ровная поверхность склона пересекается с дном долины под углами различной крутизны, подошва ясно обозначена;

q вогнутыми – вверху склон крутой, а внизу его крутизна уменьшается и подошва выражена неясно;

q выпуклыми – верхняя сравнительно пологая часть склона сменяется более крутой, подошва большей частью выражена отчетливо;

q ступенчатыми – склон представляет собой ряд горизонтальных или близких к горизонтальным площадок.

При описании внешнего вида склона необходимо также отмечать наличие мощных скоплений обломочного материала, снесенного водой с верхней части склона или вынесенного ею из боковых долин.

Террасы могут быть наносными – аллювиальными, образованными продуктами размыва реки (песок, галька), и коренными, сложенными основными горными породами. Можно выделить следующие элементы террасы:

q поверхность – собственно терраса;

q уступ – имеющий характер круто наклоненной поверхности или даже обрыва, ограничивающего террасу снизу;

q подошва – линия сопряжения уступа с поверхностью нижележащей террасы или с ложем долины;

q бровка – линия пересечения поверхности террасы с поверхностью уступа или обрыва;

q высота – превышение бровки террасы над подошвой. Высотное положение бровки террасы зависит от того, насколько она пострадала от размыва, поэтому измерение высоты террасы производится в ряде характерных мест маршрута;

q ширина – расстояние между ее бровкой и верхней закраиной. Она измеряется рулеткой, шагами. Для каждой террасы приводится наибольшая и преобладающая ширина.

По положению относительно берегов реки пойма бывает односторонней (левобережной или правобережной) и двухсторонней, а по расположению относительно уровня воды в реке – низкой, подвергающейся ежегодно затоплению, и высоко расположенной, заливаемой только в очень высокие половодья или паводки.

По степени развития и характеру форм рельефа поверхность поймы может быть:

q непересеченной, почти ровной – отдельные повышения очень редки, имеют небольшую высоту, а понижения, к которым относятся ложбины, озера-старицы, протоки, встречаются в небольшом количестве и отличаются небольшими размерами;

q умеренно пересеченной – выпуклые (положительные) формы рельефа встречаются чаще и наблюдаются отдельные, не образующие систем ложбины, протоки и озера-старицы;

q пересеченной – рукава, протоки, промоины ложбины образуют системы, препятствующие передвижению по пойме;

q волнистой – в рельефе поверхности поймы преобладают возвышенные бугры, гряды, валы и другие положительные формы.

В зависимости от характера растительности и степени увлажнения в меженный период различают следующие поймы:

q луговая (открытая) сухая пойма – в летнюю межень представляющая сухой или слабо увлажненный луг (без болотной растительности); редкие кустарники встречаются в виде узких прерывистых бордюров по берегам основного русла и стариц;

q луговая (открытая) заболоченная пойма – представляющая сплошь или большей частью заболоченный луг, на котором произрастают влаголюбивые растения и обитатели болот – осока, пушица. В зарастающих или уже заросших старицах встречаются отложения торфа, местами имеются заросли кустарника и отдельные деревья;

q кустарниковая или лесная (закрытая) сухая пойма – сходна с луговой (открытой) сухой поймой, но значительная часть ее площади занята лесом и зарослями кустарника. Поэтому просматриваемость такой поймы плохая;

q кустарниковая или лесная (закрытая), заболоченная пойма – напоминающая луговую (открытую) заболоченную пойму, но заросли кустарника или леса занимают значительные пространства;

q болотная пойма – представляющая травяное или переходное болото со значительной мощностью торфа.

Почвогрунты пойм могут быть илисто-глинистыми, песчаными, песчано-гравелистыми, песчано-галечными, гравелисто-галечными, каменистыми, торфянистыми.

По затоплению поймы должны быть собраны следующие сведения: о границах наибольшего и обычного разливов, характере затопления, его сроках, о глубинах и продолжительности стояния воды в пойме при наибольшем и обычном разливах. Все эти сведения собираются по опросу местных жителей. Собираются сведения об использовании поймы (сенокос, огороды, гидротехническое строительство, осушительные работы и т.д.).

К основным элементам речного русла относятся:

q ширина реки – расстояние между урезами воды;

q глубина реки – наибольшая по водному сечению;

q дно реки - подводная часть русла;

q берег реки – надводная часть русла от уреза воды до его бровки;

q бровка берега – линия сопряжения берега с дном долины или гребнем берегового вала;

q высота берега – превышение его бровки над урезом воды;

q ширина русла – расстояние между бровками берегов.

Под извилистостью русла реки понимают степень изменяемости его направления, а под разветвленностью русла – разделение его на рукава. По извилистости речные русла или их участки разделяются на относительно прямолинейные и меандрирующие. Прямолинейные русла почти не изменяют своего направления, имеют большие и плавные излучины. Меандрирующие русла по характеру излучин бывают:

q умеренно извилистыми, когда сравнительно редко встречающиеся меандры имеют плавные очертания;

q извилистыми, когда меандры встречаются чаще, но не имеют обратного расположения по отношению к направлению реки;

q сильно извилистыми, когда меандры очень часты и многие из них имеют обратное направление.

Оценку степени извилистости речного русла можно производить с возвышенного берега. Отсюда удобно сделать зарисовку выделяющейся по своему очертанию и размерам петли или излучины. По разветвленности русла реки приводятся сведения об островах, рукавах, протоках, староречьях, заливах, их местоположении. По степени разветвленности различают русла:

q неразветвленные – острова отсутствуют или встречаются очень редко, размеры их по сравнению с шириной реки незначительны;

q умеренно разветвленные – острова встречаются чаще, длина их не превышает 3 – 5 ширин русла, при пересечении долины в поперечном направлении встречаются 2 – 3 коротких рукава или протоки, основное русло имеет большую ширину по сравнению с рукавами и выделяется среди них довольно четко;

q сильно разветвленные – русло разделяется на большое количество рукавов и проток различной длины, ширины и глубины, рукава и протоки могут иметь значительное протяжение и далеко отходить от основного русла.

Наиболее характерные элементы разветвленности речного русла:

q основное, или главное, русло – наиболее широкая и глубокая ветвь русла;

q остров – часть дна долины, ограниченная рукавами или протоками реки; закреплен растительностью, отличается устойчивостью;

q останец обтекания – участок поймы (дна долины) между действующим руслом и покинутым рекой старым руслом – староречьем;

q рукав – часть реки, отделенная от ее главного русла или других рукавов островом или отсохшей отмелью;

q протока – ответвление реки, обычно отходящее далеко от основного русла реки. При низких уровнях скорости течения в протоках меньше, чем в основном русле, поэтому они часто зарастают водной растительностью;

q староречье – старое русло реки (протоки), оставшееся вследствие прорыва рекой перешейка меандры. При низкой воде староречья часто не сообщаются с рекой или открытым к руслу бывает только один конец староречья;

q старица – староречье, полностью отделившееся от реки и превратившееся в озеро, чаще всего имеющее дугообразную форму;

q залив – глубоко вдающееся в берег речное образование.

Для характеристики берегов реки собираются сведения о их высоте, крутизне, грунтах, растительности и разрушаемости. По устойчивости различают берега:

q устойчивые – почти не размываемые;

q умеренно размываемые – размыву подвергаются преимущественно вогнутые берега, разрушающиеся во время весеннего половодья или при паводках;

q сильно размываемые – интенсивно разрушающиеся в половодье и в паводок.

Русловые образования:

q перекат – мелководный участок реки, образующийся на перегибах русла, т.е. в местах перехода от одного закругления к другому;

q плес (плесовый участок) – относительно глубоководный участок реки между перекатами, расположенный преимущественно в излучинах русла;

q порог – небольшой по длине участок реки со значительным падением уровня и бурным течением. Образуется обычно в местах выхода на поверхность трудно размываемых горных пород или нагромождения крупных валунов, в межень выступающих из воды;

q стремнина – участок реки, на котором расположено несколько порогов;

q водопад – падение воды с отвесного уступа в ложе реки;

q осерёдок – небольших размеров временный остров, образованный речными отложениями. Размеры и очертания осерёдка могут изменяться вследствие его размыва или намыва;

q отмель – мелководный участок в русле реки, в низкую воду обсыхает;

q коса – низкая и узкая песчаная или песчано-галечная полоса, примыкающая к урезу реки и вдающаяся в русло длинным клином. Если коса вдоль берега размывается, то она становится отмелью;

q пляж – широкая, ровная береговая полоса, сложенная песчаными наносами или мелкой галькой.

Дно реки может быть:

q ровным – при плавном изменении глубин;

q неровным – глубины распределяются неравномерно;

q очень неровным – присутствуют глубокие ямы, отмели, нагромождения камней (валунов), выходы кристаллических пород.

Речное дно может быть илистым, глинистым, песчаным, галечным, каменистым (камни диаметром до 0,2 м), валунным (размер отдельных валунов более 1 м), скальным, торфянистым.

Приложение 2

Общие положения (основные гидрохимические характеристики).

Удельная электропроводность – численное выражение способности воды проводить электрический ток, как правило, измеряемая в Сименсах на сантиметр [См/см], где 1 Сименс — единица, обратная 1 Ому. Электропроводимость природной воды обусловлена движением ионов под действием электрического тока. Значение электропроводимости зависит от природы растворенных солей и их концентрации, температуры воды. Электропроводимость определяет количество солей природных вод, способных к диссоциации и варьирует в природных водах в широком диапазоне от единиц до сотен микросименсов мСм/см.

Минерализация – суммарное количество растворенных в воде веществ (исключая газы), выражаемое, как правило, в миллиграммах на 1 литр воды (мг/л или г/л) и в - в ррм (европейский стандарт 1;1000000 весовых частей). В пресных водах с минерализацией менее 1 г/л величина ррм приравнивается к мг/л. Измерение минерализации проводится с помощью портативного датчика, откалиброванного в единицах ррм. Определение минерализации основано на автоматическом переводе величины удельной электропроводности в величину общей минерализации с учетом разной степени диссоциации солей, присутствующих в природных водах.

По минерализации воды подразделяют на категории, представленные в таблице 2.4. (для всех природных вод) и в таблице 2.5.(для речных вод – используем при оценке минерализации в воде рек Саблинки и Тосна).

Таблица 2.4.

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Список приложений к отчету

Обработанные журналы ватерпасовки (на в/п и маршрут)
Обработанный журнал нивелировки
Обработанные журналы промеров глубин (на в/п и маршрут)
Обработанный журнал водомерных наблюдений
Заполненная ведомость обследования колодцев
Заполненная ведомость обследования источников
Заполненная анкета по режиму рек
Заполненный журнал вычисление расхода воды вертушкой.
Заполненный журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками (полный метод)
Заполненный журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками (экспресс-метод), с вычислением площадей всех поперечных профилей водного сечения. (маршрут)
Заполненные таблицы 1-3 по гидрохимическому анализу вод
Заполненный журнал GPS-точек
Лист с расчетом максимального половодного расхода графо-аналитическим методом по меткам высоких вод, с использованием графика поперечного профиля реки в гидрометрическом створе
График свайного водомерного поста
График поперечного профиля реки в гидрометрическом створе
Графики поперечных профилей реки (все профили на в/п и в маршруте 6 профилей)
Графики поперечных профилей долины реки, с указанием элементов долин (маршрут – 2 шт)
Типовой хронологический график хода уровня воды в реке
Графики изменения температуры воды и воздуха
График хода уровня над «0» графика
План участка реки со свайным водомерным постом
Карта-схема неизученной реки с нанесением GPS-точек и координатной сетки
Полевой дневник, содержащий описание по всему маршруту: русла, долины, растительности, хозяйственной деятельности человека, GPS-точек и точек отбора гидрохимических проб).

Приложение 6

Водомерный пост

1. Место, выбранное с соблюдением известных правил и оборудованное для систематических гидрологических наблюдений по определенной программе и методике. В этом смысле в.п. устарел и ныне заменен более точным – гидрологический пост

2. В.п., или водопост – устройство (приспособления, приборы и установки) для систематических измерений (регистрации) высоты уровня воды. Различают водпосты: реечные, свайные, реечно-свайные, передаточные мостовые, автоматические саморегистрирующие и некоторые другие. Непременной принадлежностью В.п. является по крайней мере один высотный репер.

См. также уровнемеры.

Водомерный пост дистанционный – водомерный пост, оборудованный самописцами или отметчиками уровней, колебания поплавков которых с помощью механических, электрических, радио или иных систем передаются к месту отсчета уровней.

Водомерный пост передаточный – простейшая схема дистанционного водомерного поста. Устраивается при наличии отвесных устойчивых берегов или искусственных сооружений в случае, когда отсчеты по реечному посту затруднены вследствие неудобного подхода к рейке (например, при высоких мостовых устоях). На передаточных В.п. высота уровня воды измеряется по расстоянию, отсчитываемому вниз от постоянной точки, расположенной выше водной поверхности. Широкого распространения не получили. В.п.п (простой схемы), устраиваемый на мосту, иногда называют мостовым.

Более совершенной конструкцией передаточного В.п. является стрелочный указатель уроня воды У-52, состоящий из поплавка, заключенного в металлическую трубку, и связанного с ним тросом редуктора с циферблатом и стрелками. Указатель уровня воды У-52 позволяет опрелеить уровень воды в момент наблюдения и предельные (наивысшие и наинизшие) урони между сроками наблюдений.

Водомерный пост реечно-свайный – представляет собой сочетание водомерной рейки, используемой для измерения уровня воды в некоторой части амплитуды, и водомерных свай, по которым положение уровня воды в изучаемом месте.

См. также уровнемеры.

Водомерный пост реечный – состоит из одной или нескольких надежно закрепленных постоянных реек, используемых для определения высоты уровенной поверхности в месте наблюдения. В.п.р. устанавливается преимущественно на участках рек с обрывистым, скальным берегом, где может быть обеспечена полная сохранность рейки и неизменность ее высотного положения. Удобно устанавливать рейку на устоях мостов, набережных, у плотин и т.п. В некоторых случаях, в частности на искусственно укрепленных берегах, применяются наколонные рейки. Наклонные рейки размечаются на деления, равные 2/sinα (см), где α – угол наклона рейки к горизонту. Такие деления соответствуют 2-сантиметровым делениям вертикальной рейки.

Водомерный пост свайный – состоит из ряда свай, устанавливаемых в одном створе, перпендикулярно течению реки, при этом головка верхней сваи располагается на 0,25-0,50 м выше наивысшего уровня воды, а головка нижней на такую же величину ниже самого низкого уровня. Этот тип В.п. имеет наибольшее распространение.

Гидрометрия – в широком значении этого слова это раздел гидрологии, в котором рассматриваются методы всех измерений и наблюдений, ведущихся с целью изучения гидрологического режима вод; в этом смысле гидрометрия определяется как измерительная часть гидрологии, задачей которой является разработка методов измерений всех элементов гидрологического режима вод суши и моря. В обычном, укоренившемся в практике понятии гидрометрия включает только методы измерений и наблюдений, применяемые для изучения режима рек, водохранилищ и (реже) озер.

Гидрологический пост – место, выбраннное с соблюдением известных правил и оборудованное для систематических гидрологических наблюдений и информации по определенной программе и методике. Наблюдатель поста гидрометслужбы руководствуется официальным пособием (наставлением) и подчинен гидрологической станции или непосредственно управлению гидрометслужбы.

Различают посты речные, на водохранилищах, озерные, болотные и некоторые другие. Речной гидрологический пост, на котором ведется учет стока воды, иногда называют расходным постом, а пост только с наблюдениями высоты уровня воды – уровенным постом.

Гидрометеорологическая сеть – условное название совокупности всех обсерваторий, станций, постов и пунктов наблюдений, находящихся в ведении Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды.

В составе Г.с. различают отдельные составные части: метеорологическую климатическую, метеорологическую синоптическую, морскую, агрометеорологическую, гидрологическую и некоторые другие.

В составе названных сетей различают посты и станции: а) опорные и б) специальные. Опорные размещены и ведут наблюдения в соответствии с общими задачами геофизического изучения страны и гидрометеорологического обслуживания. Сеть опарных станций и постов развивается по особому научно разработанному плану. Специальные посты и станции (их значительно меньше, чем опорных) действуют для решения частных, узких задач местного значения. Станции и посты опорной сети, а также многие станции специальной сети ведут наблюдения по официальным пособиям – наставления, руководствам, инструкциям, издаваемым Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. В этих пособиях определяется содержание наблюдений и связанных с ними работ. Местные управления Гидрометслужбы организуют снабжение сети станций и постов аппаратурой, инспектируют их работу, ведают обработкой, изданием и хранением материалов наблюдений. Помимо Г.с. Комитета, в СССР существуют станции и посты при стройках, на транспорте, на системах орошения и т.п.^{^[4]}

Глубина реки (озера) – расстояние по вертикали от поверхности воды в реке, озере и т.д. до дна. Г.р. средняя по профилю – частное от деления площади водного сечения по профилю на длину профиля. Глубина средняя водоема – частное от деления объема водоема на площадь его поверхности. Глубина рабочая измерена без введения поправок; глубина рабочая при измерении расхода воды вертушкой подо льдом – расстояние от нижней поверхности льда до дна. Глубина, приведенная при составлении плана (карты) глубин – глубина, исправленная на разность высот рабочего и условного уровней воды. Глубина срезанная – глубина, уменьшенная на некоторую известную величину. Процесс измерения Г.р. называется промером.

Горные реки – реки, протекающие в узких, ущелеобразных, слаборазработанных долинах с крутыми склонами и трудноразмываемыми каменистыми, загроможденными обломками горных пород руслами; характеризуются обычно незначительными глубинами, большими уклонами и скоростями течения; обычно слабо извилисты; в расположении глубоких и мелких мест не имеется какой-либо закономерности; преобладает глубинная эрозия. Реки текущие вдоль горных хребтов, имеют более широкие долины и более спокойное течение по сравнению с реками, пересекающими хребты поперек. Иногда Г.р. на отдельных участках могут иметь черты равнинных рек, а равнинные реки в местах, где они пересекают отроги гор, изолированные возвышенности и каменистые гряды, приобретают черты горных.

Дебит (расход) – количество воды, даваемое родником, буровой скважиной или колодцем в единицу времени. Выражается обычно в л/с или в м³/с, м³/сутки.

Долина реки – относительно узкое, вытянутое в длину, обычно извилистое углубление в земной поверхности, образованное вековой деятельностью стекающей по поверхности земли воды с наличием русла современного потока и характеризующееся общим наклоном дна от одного конца к другому. Речные долины рек не пересекают друг друга, а, встречаясь, сливаются в одну общую систему. В зависимости от очертания поперечного профиля долины рек различают: а) щель, б) каньон, в) ущелье, г) V-образная долина реки, д) корытообразная долина реки, е) трапецеидальная долина реки, сходна с ящикообразной, но склоны положе, з) неясновыраженная (очень пологие склоны)

Источник – тоже, что родник.

Коэффициент шероховатости (n) – величина, численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом протекающему в нем потоку. При расчетах чаще всего назначается на основании специальных таблиц, дающих значение К.ш. на основании качественной характеристики русла, поймы и особенностей течения. Применяются формулы, связывающие К.ш. с линейными размерами выступов шероховатости или с гидравлическими элементами потока, например с глубиной и уклоном.

Методы измерения (определения) расхода воды – совокупность элементарных измерений, по результатам которых возможно вычислить величину расхода воды.

Различают три основных метода:

1. Объемный (весовой) – измеряется объем (вес) воды, отнесенный к 1 с.

2. Смешение водных масс – измеряется концентрация введенного в поток индикатора; расход воды – функция изменения концентрации индикатора.

Различают две группы вариантов методов. А) основной (классический) – длительный ввод индикатора, обеспечивающий полное перемешивание и устойчивое постоянство концентрации индикатора в контрольном сечении; Б) ионный паводок – мгновенный ввод (выплеск) индикатора в поток и наблюдения изменяющейся (наподобие паводочной волны) концентрации его в контрольном сечении.

3. Скорость-площадь – измеряется площадь поперечного сечения потока и скорость течения в этом сечении; расход воды получается как произведение этих величин. Различают две группы вариантов метода: А) скорость измеряется непосредственно поплавком или гидрометрической вертушкой; Б) скорость определяется косвенно, измерения ее заменяются измерениями следующих величин, функционально зависящих от нее: а) высоты уровня воды, напора – водосливы, отверстия; б) гидродинамического давления – динамометры, трубка Пито, гидравлический удар; в) перепада гидравлического давления – сопла, диафрагмы, колено (расходомер в турбинном тракте); г) расхода электрической энергии, затрачиваемой на поддержание заданной температуры тела, омываемого водой; д) скорости распространения ультразвуковых колебаний по течению и против; е) электрического потенциала, наводимого в движущимся проводнике (воде) в магнитном поле.

Минимальный сток – наименьший сток рек, наблюдающийся в межень. Различают следующие характеристики М.С.:

А) суточные и среднемесячные расходы воды с разделением их на зимние и летние за каждый год;

Б) средние многолетние значения (норма) суточных и средних месячных расходов воды;

В) минимумы различной обеспеченности;

Г) абсолютный минимум – наименьший расход воды за весь период наблюдений.

Синоним: низкий сток.

Нуль графика водомерного поста (уровнемера) – горизонтальная плоскость, к которой, как к нулевой поверхности, приводятся высоты уровня воды. При установке водомерного поста нуль графика назначается так низко, чтобы все высоты уровня были числами положительными. Высоту Н.г. в.п. стремятся сохранить постоянной в течение всего времени действия водомерного поста. Высота Н.г. в.п. может выражаться в абсолютных или условных отметках. Первая система является предпочтительной, так как обеспечивает сравнимость данных разных постов. Приведение отсчета уровня воды к Н.г. в.п. заключается в суммировании отсчета и «приводки».

Нуль наблюдения водомерного поста (уровнемера) – горизонтальная плоскость, совпадающая с нулевым делением (отсчетом) постоянной или переносной водомерной рейки. На свайном водомерном посту Н.н. в.п. столько же, сколько свай, на реечном столько же, сколько постоянных реек. Превышение Н.п. в.п. над нулем графика водомерного поста называется приводкой. Она определяется периодически нивелированием.

Объемный метод определения расхода воды – определение расхода воды по величине объема воды W, собравшейся в специальном мерном сосуде (бассейне), в который вливался поток воды в течение измеренного периода времени Q=W/t. О.м. о. р.в. применяется главным образом в качестве основного, образцового при исследованиях точности других методов, измерения расхода воды, например, для определения эмпирического коэффициента расхода мерного водослива, а также применяется в тех случаях, когда другие методы неудобны или не могут быть применены из-за малости величины расхода.

Точность О.м. о. р.в. зависит от точности измерения объема мерного бассейна и «отсечки» потока в начальный и конечный моменты измерения. Погрешность измерения уменьшается с увеличением длительности сбора воды в мерном бассейне.

Гарантированная случайная погрешность измерения (осредненного) расхода воды может быть оценена в ± 0,5 %, если мерный бассейн (сосуд) имеет форму правильного геометрического тела, обеспечивающую возможность измерения объема воды в нем (с применением игольчатой рейки) с точностью д0,2 %, если емкость бассейна была достаточной для слива воды в течение крайней мере 500 с. И если на отсечку в начале и в конце измерения затрачено не более чем по 1 с.

Поперечное сечение потока – плоскость, перпендикулярная общему (среднему) направлению течения потока и ограниченная профилем русла, а сверху уровнем воды. При ледяном покрове за верхнюю границу принимается нижняя поверхность ледяного покрова. При измерении расхода воды методом скорость – площадь различают: а) площадь водного сечения; б) площадь живого сечения; в) площадь мертвых пространств.

Под площадью водного сечения при наличии ледяного покрова подразумевается полная площадь поперечного сечения за вычетом площади погруженного неподвижного льда (поверхностного, шуги и внутриводного). Под площадью живого сечения подразумевается часть площади водного сечения, в которой величину скорости сечения можно измерить. Таким образом, эта величина зависит от прибора, которым измеряется скорость.

Под площадью мертвых пространств подразумевается часть площади водного сечения, в которой величины скорости течения меньше той, которую можно измерить. Считается, что для достаточно точного определения площади поперечного сечения потока необходимо не менее 20 измерений глубины в равномерно распределенных по ширине потока вертикалях.

Поперечный профиль долины – очертание сечения долины в плоскости, перпендикулярной ее продольному направлению. Основными элементами П.п.д. являются:

- склоны – участки земной поверхности, ограничивающие долину с боков, форма, протяженность и уклон которых определяют тип долины.

- дно, или ложе – самая низкая и относительно ровная часть долины, заключается между подошвами склонов;

- подошва склонов – место (линия) сопряжения склонов с дном долины;

- бровка – место сопряжения склонов долины с поверхностью прилегающей местности;

- террасы – относительно горизонтальные площадки, располагающиеся на различной высоте над современным дном долины.

Поплавок гидрометрический точечный – простейший прибор для измерения скорости течения воды; представляет предмет, увлекаемый текущей водой. Скорость движения П.г.т. принимается равной скорости течения того слоя воды в котором он перемещается. Известны П.г.т. поверхностные и глубинные – двойные. В качестве поверхностных П.г.т. могут использоваться куски древесины, полузатопленные бутылки, льдины, пятна масла на воды и т.п., перемещающиеся течением.

П.г.т. применяются для измерения малой скорости течения, не улавливаемой гидрометрической вертушкой, а также когда вертушку применять нельзя, как, например, при ледоходе. Обязательное условие поплавочных измерений – малая скорость ветра.

Точность измерений точечным поплавком может быть весьма высокой, так как зависит только от погрешностей измерений длины пути и времени.

Приводка к нулю графика водомерного поста (уровнемера) – 1. Превышение нуля наблюдения над нулем графика водомерного поста. 2. Вычисление значений высот уровня воды над нулем графика путем суммирования отсчетов уровня над нулем наблюдений с величиной превышения нулей наблюдений над нулем графика. Превышения нулей наблюдений над нулем графика устанавливаются на основе контрольных нивелировок, а в промежутках между ними путем интерполяции между значениями, зафиксированными при нивелировании.

Профилогрф – прибор который вычерчивает профиль дна водоема. Известны профилографы: 1) рычажный, механический – рычаг, одно плечо которого скользит по дну, а другое пишет в масштабе глубину на барабане, вращающемся с круговой скоростью, пропорциональной скорости движения судна, несущего профилограф; 2) гидростатический – барабан с вмонтированным внутри сильфоном, воспринимающим гидростатическое давление; давление записывается на ленте, которая перемещается пропорционально пути, пройденному барабаном; барабан катится по дну водоема, буксируемый с берега или судном; 3) акустический – то же, что эхолот. За исключением эхолота, профилографы других типов в практику не вошли, хотя было предложено очень много конструктивных решений прибора.

Расход воды (Q) – объем воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени; обычно выражается в м³/с, для малых водотоков в л/с.

В гидромеханике в зависимости от того, в каких единицах измеряется жидкость, протекающая через живое сечение, могут применяться термины «весовой расход», «массовый расход», «объемный расход».

Репер водомерного поста (уровнемера) – обязательная часть всякого водомернорго поста (уровнемера), устанавливаемого на реке, канале, озере, водохранилище. Р.в.п. закрепляет высоту нуля графика в виде величины превышения репера над плоскостью нуля графика Р.в.п. служит для систематических определений величин приводок нивелированием. Обычно устраивают два репера – основной и контрольный.

Основной репер устанавливается с соблюдением требований (в отношении материала, конструкции, способа заложения), обеспечивающих постоянство его высоты в течение длительного периода времени, в незатопляемом месте, вдали от оползаемого и подмываемого берега; служит для эпизодических определений высоты контрольного репера.

Контрольный репер устанавливается поблизости к водомерным рейкам и сваям и служит для частых систематических определений приводок нивелированием.

Различают реперы: грунтовые, установленные в земле; стенные, закладываемые в стены капитальных сооружений или в поверхность скалы; реперы открытые, у которых нивелируемая точка расположена снаружи; потайные, у которых нивелируемая точка расположена ниже поверхности земли и прикрыта слоем грунта.

Родник (источник) – сосредоточенный естественный выход подземной воды на дневную поверхность или под водой (подводный источник). По гидродинамическим признакам различают Р. Восходящие (напорные) и низходящие. По дебиту Р. делятся на восемь следующих групп (в м³/с): 1) более 10; 2) 1-10; 3) 0,1-1; 4) 0,01-0,1; 5) 0,001 - 0,1; 6)0,0001-0,001; 7) 0,00001-0,0001; 8) менее 0,00001.

Существуют также классификации Р. по условиям образования и выхода на поверхность, по признаку постоянства существования, по химизму и температуре воды.

Синоним: ключ.

Русло – наиболее пониженная часть долины, выработанная потоком, по которой осуществляется перемещение основной части донных наносов и сток воды в междупаводочные периоды. Р. равнинных рек характеризуются извилистым очертанием в плане и наличием подвижных скоплений наносов, формирующих сусловые образования.

Самописцы расхода воды – то же, что расходомеры-самописцы – приборы, позволяющие записывать расход воды как функцию времени. Различают два основных типа С.р.в.: 1 тип – для безнапорных водотоков, основан на использовании кривой расхода; 2 тип – для напорных трубопроводов, основан на непрерывном измерении скорости течения в сечении, площадь которого известна.

С.р.в. 1 типа имеет следующие узлы: а) уровнемер, обычно поплавковый, непрерывно следящий за высотой уровня воды; б) механизм, трансформирующий приращения высоты уровня в приращения величины расхода по закону кривой расхода, справедливой для данного учетного сечения потока; в) механизм записи расхода воды как функции времени и г) счетно-решающий механизм (дополнительный). Простейший С.р.в. может быть построен на основе самописца уровня воды «Валдай». Для этого роликовое колесо заменяется так называемой «расходной улиткой». Улитка – плоское тело, край которого очерчен по спиралеобразной кривой, рассчитанной по кривой расхода Q = f (H). При расчете контура расходной улитки принимается: ось уровня воды – отрезки длины края улитки. Если трос от следящего поплавка будет охватывать рассчитанную таким образом улитку, то перо на барабане будет писать расход воды.

С.р.в. 1 типа выгодно применять для мерных водосливов, гидрометрических лотков и вообще для всех учетных сечений, где кривые расходов однозначны и безусловно устойчивы в течение длятельного времени.

С.р.в. 2 типа применяются чаще всего, когда скорость течения воды в сечении напорного трубопровода измеряется как функция перепада гидродинамического давления в сужении (диафрагма, сопло) или в колене. Перепад давления фиксируется дифференциальным манометром. Отечественная промышленностьвыпускает несколько видов дифманометров без самописцев и с самописцами, в том числе дистанционных. Такими С.р.в. оборудуют турбинные тракты гидроэлектрических станций.

Самописцы уровня воды – приборы, позволяющие записывать высоту уровня как функцию времени. С.у.в. весьма разнообразны.

В СССР для регистрации уровня водоемов распространены два типа поплавковых С.у.в.: 1) «Валдай», предложенный Государственным гидрологическим институтом для внутренних вод суши – рек, озер и водохранилищ, и 2) самописец уровня СУМ (Рорданца) – преимущественно для моря – мореограф.

Эти С.у.в имеют следующее устройство. У С.у.в. «Валдай» поплавок, следящий за уровнем воды, подвешен на тросе; трос охватывает роликовое колесо, насаженное на ось барабана; на барабане навернута бумага. При изменении высоты поплавка барабан соответственно поворачивается. К бумаге прижато перо, которое, независимо от поворота барабана, перемещается вдоль его образующей часовым механизмом с гиревым приводом. У СУМ поплавок подвешен на цепи, цепь охватывает зубчатое колесо, которое через систему шестерен сцеплено с зубчатой рейкой; на рейке насажено перо, касающееся бумаги, навернутой на барабане; вертикальный барабан, независимо от перемещения пера, вращается пружинным часовым механизмом.

Масштаб записи по оси уровня и оси времени у этих С.у.в. может быть задан, сообразуясь с амплитудой изменения уровня и требуемой степенью подробности записи.

Поплавковые С.у.в. устанавливаются на берегу в будке, над колодцем, сообщающемся с водоемом, или же в водоеме на специальной опоре. Строительство установки поплавкового С.у.в. почти всегда обходится во много раз дороже стоимости самого прибора. Поэтому предпринимались попытки создать другие датчики, для которых не надо сооружать дорогие колодцы с трубопроводами или опоры с защитой от волнения и обмерзания. Наиболее подходящим признан был манометрический датчик – измерение высоты уровня заменялись измерением гидростатического давления, которое испытывает некоторая, неизменная по высоте поверхность. С таким датчиком предложено несколько установок С.у.в. как береговых, так и «автономных», т.е. пригодных для записи уровня воды вдали от берега, там, где из-за большой глубины сооружение неподвижной опоры невозможно. Примером наиболее простого манометрического С.у.в. может служить предложенный в СССР малогабаритный автономный береговой мареограф. Он представляет собой герметическую коробку (длиной около 40 см) с выступающим наружу, воспринимающим колебания гидростатического давления (то же, что высоты уровня воды) сильфоном. Внутри коробки имеется связанное с сильфоном перо, касающееся бумаги, навернутой на барабан; барабан вращается часовым механизмом. С.у.в. устанавливается под водой у берега на специально устроенную площадку; для смены бумаги и завода часов прибор извлекается один раз в сутки (иные – один раз в неделю).\

Среди С.у.в. выделяется группа «дистанционных установок». В этих установках в интересах удобства эксплуатации механизм записи (собственно сам самописец) и указатель уровня расположены на значительном расстоянии от датчика (например, следящего поплавка) так, что информация от датчика на запись и на указатель может быть передана только по линии электрической приводной связи или радио. В практике наиболее часто применяются дистанционные дистанционные С.у.в.: 1) с передачей информации импульсами электрического тока через каждый 1 см (10 см) изменения высоты уровня и 2) с передачей информации сельсин-моторами, непрерывно следящая система.

Уход за С.у.в. (смена ленты, завод часов, поддержание нормальных условий работы) поручается наблюдателю.

С.у.в. «Валдай» и СМУ наблюдатель посещает ежесуточно. Рядом с этими С.у.в. устанавливается уровнемер с визуальным отсчетом (водомерная рейка, указатель). При смене ленты наблюдатель обязан сделать отсчеты по уровнемеру. В этом случае С.у.в. иногда можно представить как прибор для интерполяции хода уровня между точными отсчетами по уровнемеру. Большая работа была проделана для того, чтобы сделать С.у.в. пригодным для безнадзорной работы в течение длительного времени – сезона и даже целого года. Такие С.у.в. могли быть полезными для изучения гидрологического режима вод в редконаселенных и труднодоступных областях, но они не получили еще должного распространения, потому что установка их очень сложна и при высокой стоимости нередко оказывается малонадежной.

Погрешность значения высоты уровня, снятого с записанного прибором графика, всегда больше, чем погрешность визуального отсчета уровня, сделанного одновременно по водомерной рейке у С.у.в. Эта погрешность зависит не только от масштаба записи, трения в приборе и т.п., но в очень большой мере от демпфирующего влияния канала связи водоема с местом датчика. Обычно замечается отставание хода по фазе и уменьшение амплитуды колебания.

Стрежень – линия, соединяющая точки с наибольшей поверхностной скоростью течения в потоке; имеет в плане извилистое очертание в соответствии с распределением плесов и перекатов.

Урез воды – граница воды у берега водоема.

Уровень воды – высота поверхности воды, отсчитываемая относительно некоторой постоянной плоскости сравнения.

Уровень высоких вод (УВВ) – высота наивысшего уровня воды в данном году или за многолетний период. Для УВВ наивысшего за многолетний период значительной продолжительности (порядка 50-100 и более лет) применяют термин высокий исторический уровень (ВИУ).

Сбор сведений о ВИУ и УВВ по меткам, сделанным населением на сооружениях или оставляемым водой на берегах рек, растительности и т.д., в дополнение к систематическим наблюдениям, ведущимся на гидрологических станциях и постах, позволяет получить более полные данные о величине наивысших в многолетней перспективе расходов воды.

Уровень нулевого расхода – высота уровня воды в рассматриваемом сечении, при которой течение воды через сечение прекращается. При расположении гидрометрического створа на перекате У.н.р. соответствует высоте дна в этом створе, а при расположении его на плёсовом участке – высоте гребня ниже лежащего переката.

Уровнемеры – обобщенное название приборов и установок для измерения высоты уровня воды путем визуального отсчета или автоматической записи как функции времени. Предлагается некоторыми авторами вместо термина водомерный пост. При этом термин «уровнемер» употребляют, когда имеют в виду собственно прибор или измерительную установку для измерения высоты уровня воды, а термин «гидрологический пост» - когда имеют в виду место наблюдения и низшую производственную ячейку гидрометеорологической сети пунктов наблюдений.

У., как и водомерные посты, принимаемые для наблюдений уровенного режима рек, оер и водохранилищ можно разделить на четыре типа.

1) У. с визуальным отсчетом.

2) У. с автоматической записью.

3) У. с передечей значений высот уровней по связи или радио с автоматической записью на месте приема.

4) У. автоматической сигнализации.

У. типа 1) бывают: а) реечные, б) свайные, в) реечно-свайные, г) передаточные мостовые, д) указатели, е) отметчики.

У. типа 2) и 3) – см. Самописцы уровня воды.

Приложение 7

Приложение 8

План отчета по альтернативной практике по гидрологии

студентами 1 курса очной формы обучения,

не допущенными к прохождению полевой практики

Введение (цели и задачи практики)

1. Порядок проведения полевых работ в рамках практики по гидрологии (и составление краткого конспекта по методическому пособию)

1.1.Открытие свайного водомерного поста

1.2.Проведение срочных наблюдений на водомерном посту

1.3.Проведение промерных и гидрометрических работ

1.4.Проведение маршрутного гидрографического обследования

2. Описание физико-географических условий района проведения практики (географическое положение, геология, рельеф, почвы, климат, воды района, хозяйственное использование).

3. Проведение камеральных работ по обработки полевых журналов.

3.1.Журнал ватерпасовки

3.2.Журнал нивелировки

3.3.Журнал промеров глубин

3.4.Книжка водомерных наблюдений

Выполнение расчетных работ

5.1.Расчет расхода воды поверхностными поплавками (полный метод)

5.2.Расчет расхода воды поверхностными поплавками (экспресс-метод)

5.3.Расчет расхода воды гидрометрической вертушкой

5.4.Расчет максимального половодного расхода воды в реке графо-аналитическим методом

5.5.Расчет расхода воды объемным методом (источники в маршруте)

Заключение (выполнение поставленных целей и задач, полученные результаты)

Список используемых источников.

[1] Стрежень - самая быстрая часть потока

[2] Полевой дневник заполняется на маршруте и прилагается к отчёту в черновом варианте.

[3] ЧеботаревА.И. Гидрологический словарь. Л, Гидрометеоиздат, 1978, 156 с.

[4] Принцип организации гидрометеоролгичесой сети остался неизменным и сегодня, хотя названия комитетов меняются, но базовые документы остались те же.