Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

42

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Иркутский гидрометеорологический техникум.

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИКЕ

Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

Выполнил:

студентка гр. Г-3а

Балакина М.В.

Проверил:

Дробот В.В.

Оценка:

Иркутск 2007г

1. Измерение расхода воды различными способами

1.1 Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой

Многоточечный (детальный) способ предусматривает измерение расхода воды по увеличенному против обычного числу скоростных вертикалей 10-15 с измерением скорости в 5-10 точках (пов.;0,2;0,6;0,8;дно-при свободном русле; пов.;0,2;0,4;0,6;0,8;дно-при несвободном русле) на каждой вертикали. Многоточечный способ даёт наиболее точное значение расхода.

На вновь открытых гидростворах в первый год их действия расходы воды измеряют многоточечным способом (не менее 10 расходов воды при разных фазах режима).

Основной способ, когда число скоростных вертикалей уменьшается в 1.5-2 раза по сравнению с детальным, а скорости течения измеряются в 2-3 точках на каждой вертикали.

Интеграционный способ по вертикалям применяется при глубинах более 1 м и скоростях течения более 0.2 м/с. Измерение производится с помощью интегральной установки ГР-101.

Ускоренный способ применяется при быстрых изменениях уровня за время измерения расхода воды при интенсивной деформации русла, при наличии переменного подпора и в других неблагоприятных условиях.

Сокращенные способы предусматривают измерение расхода воды по средней скорости на 1-2 репрезентативных вертикалях или единичной скорости в точке 0.2 её рабочей глубины.

1.2 Измерение расхода воды поплавками

Измерения поверхностными поплавками. Точность поплавочных измерений существенно ниже, чем вертушечных, поэтому поверхностные поплавки применяются при рекогносцировочных обследованиях рек, выходе вертушек из строя. При интенсивном ледоходе, когда вертушечные измерения становятся невозможными, а в качестве поплавков служат отдельные льдины.

Поплавочные измерения проводят при штиле или небольшом ветре 2-3 м/с . По берегу параллельно основному направлению течения прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа: верхний, средний и нижний. Расстояние между створами назначается такое, чтобы продолжительность хода поплавков между ними составляла не менее 20 секунд.

Измерение скорости течения поверхностными поплавками состоит в определении времени прохождения ими расстояния от верхнего до нижнего створа и мест прохождения через средний створ.

В пусковом створе забрасывается с берега или пускается с лодки первый поплавок, и в момент прохождения им верхнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего в этом створе, техник пускает секундомер. В момент пересечения поплавком среднего створа отмечается место прохождения от постоянного начала по размеченному канату или засечками с берега угломерным инструментом. При прохождении поплавком нижнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего у этого створа, техник останавливает секундомер.

Следующий поплавок пускается на некотором расстоянии от первого, и вся работа по измерению скорости течения повторяется в том же порядке. Всего пускается 15-20 поплавков, равномерно распределенных по ширине реки.

Если невозможно пустить поплавки по всей ширине реки, например на реках, с быстрым течением, где поплавки сносятся к середине потока, расходы воды определяются по наибольшей поверхностной скорости. В этом случае на стрежневую часть потока пускается 5-10 поплавков. Из всех пущенных поплавков выбираются три с наибольшей продолжительностью хода, отличающиеся друг от друга по времени не более чем на 10%; при большем отклонении продолжительности хода пускается ещё 5-6 поплавков.

Запись результатов измерений расходов воды поплавками ведётся в книжке КГ-7М(н).Для определении скорости течения строится график продолжительности хода поплавков, на котором по горизонтальной оси откладываются расстояния от постоянного начала до места прохождения поплавками среднего створа, а по вертикальной оси - продолжительность хода поплавков между верхним и нижними створами. По нанесённым точкам проводится осредненная эпюра распределения продолжительности хода поплавка по ширине реки. В местах перегибов эпюры, а при плавной её форме через равные расстояния назначается не менее 5-6 скоростных вертикалей, которые для удобства обработки совмещаются с промерными вертикалями. Для каждой скоростной вертикали вычисляется поверхностная скорость течения путем деления расстояния между верхним и нижним створами на продолжительность хода поплавка, снятую с эпюры.

Умножая площади отсеков между скоростными вертикалями на полусумму поверхностных скоростей на них, получают частичные фиктивные расходы воды qфз. Их сумма, с учетом краевых коэффициентов дает общий фиктивный расход воды Qф. Действительный расход вычисляется по формуле: Q=KQф, К - переходный коэффициент, который вычисляется по формуле Д.Е.Скородумова

К=с^2/5/с^2/3+1,6

Если с помощью поплавков измерена наибольшая поверхностная скорость, то она используется для вычисления расхода воды Q=KнаибVнаибF, где Vнаиб- среднее значение скоростей трех наиболее быстрых поплавков; Kнаиб=1-5,6ghI/Vнаиб (h-средняя глубина потока; g-ускорение свободного падения)F-площадь водного сечения.

1.3 Измерение расхода воды глубинными поплавками и поплавками-интеграторами

Поплавки этого вида используются для измерения сравнительно малых скоростей течения (до 0,15-0,20 м/с), когда вертушечные измерения мало надежны. И для определения границ мертвого пространства. Скорости течения измеряются с лодки, на которой устроены из трех горизонтальных реек створы: верхний, средний и нижний на расстоянии друг от друга через 1 м. при помощи шеста пускается глубинный поплавок. По секундомеру определяется время прохождения поплавком расстояния от верхнего до нижнего створа. В каждой точке поплавок пускается не менее трех раз. Скорость в точке вычисляется делением длины базиса- расстояния между створами на среднюю продолжительность хода поплавка. Расход воды вычисляется аналитическим способом аналогично расходу воды, измеренному вертушкой, записи ведутся в КГ-3М (н).

1.4 Измерение расхода воды гидравлическим способом

Используется когда измерить расход воды другими способами не представляется возможным. Расход воды вычисляется по формуле Q=VсрF, Vср=C RJ,где R-гидравлический радиус; J-продольный уклон; C-скоростной коэффициент или коэффициент Шези C=1/nR x-1,5 n при R<1 м;x-1,3 n при R>1 м.

2. Анализ расходов воды, измеренных детальным способом, с целью выяснения возможности перехода на основной способ измерения

Анализ заключается в отборе части скоростных вертикалей, по значениям средней скорости течения которых можно построить эпюру распределения скорости по ширине реки, близкую к эпюре, построенной по всем вертикалям.

Отбор скоростных вертикалей выполняется следующим образом. Для каждой скоростной вертикали дополнительно к графической обработке расхода вычисляется аналитическим способом значение средней скорости течения по сокращенному числу точек: 0,2 и 0,8 рабочей глубины при свободном русле; 0,15; 0,50 и 0,85 рабочей глубины для расходов, измеренных при ледоставе и заросшем русле. Значение средней скорости наносятся на чертеж графической обработки расхода воды, измеренного детальным способом, и по ним вычерчивается эпюра распределения средней скорости течения по ширине реки. Для основного способа измерения расхода воды отбирают те скоростные вертикали, на которых значения средней средней скорости, вычисленные по сокращенному и полному числу точек, совпадают или разнятся незначительно. При сокращении числа скоростных вертикалей одну из них следует назначать в стрежневой части потока, а остальные - в местах основных переломов эпюры.

По отобранному числу вертикалей все расходы воды вычисляются вторично уже обычным аналитическим способом. Обычный аналитический способ дает возможность уменьшить число скоростных вертикалей до 7-8, а в некоторых случаях до 5.

Значение каждого расхода, вычисленного аналитическим способом, сравнивается с расходом, обработанным графически и принятым за эталон.

Переход на основной способ измерения возможен при условии:

1. систематическая ошибка расходов, вычисленных аналитическим способом, не превышает 2%;

2. средняя суммарная ошибка не превышает 3%;

3. наибольшая ошибка отдельного расхода за вычетом систематической ошибки не превышает 5%.

3. Анализ измерения расхода воды с целью перехода на сокращенный способ

Анализ заключается в отборе одной скоростной вертикали в стрежневой части потока, значение скорости на которой (средней, в точке 0,6 или 0,2), умноженное на постоянный коэффициент, отличается от средней скорости водного сечения не более чем на 10%.

3.1 Градуирование вертушек в полевых условиях

Производится в том случае, если невозможно отправить вертушку в тарировочный бассейн. Тарирование в текущей воде производится путём сравнения показаний испытуемой вертушки. Для этого в живом сечении реки намечают несколько точек с различными скоростями и в каждой из них сначала измеряется скорость исправной вертушкой, а за тем испытуемой и снова исправной. Вертушка в точке выдерживается не менее 250 сек. Скорость в точке принимается как среднее арифметическое из двух измерений исправной вертушкой. По числу оборотов испытуемой вертушки и по значению скорости исправной вертушки строится тарировочная кривая для тарируемой вертушки.

Полевое тарирование в стоячем водоёме может быть произведено способом непосредственного тарирования и путём сравнения с образцовой вертушкой.

Для полевого тарирования любым способом необходим водоём со стоячей водой (пруд, озеро) длиной 100-150м, глубиной не менее 10м, свободной от водной растительности. Для тарирования может быть использована вёсельная или моторная лодка. При непосредственном тарировании на носу лодки на особом выносе укрепляется штанга с испытуемой вертушкой, опускаемой на глубину не менее 0,5м от поверхности. Длинна выноса должна быть такой, чтобы расстояние от носа лодки до вертушки было не менее 1,5м.

При тарировании лодка движется с равномерной скоростью по линии ходового створа. Всего производится 20-30 заездов с разными скоростями. Тарирование производится с двумя секундомерами: по первому определяется время прохождения лодкой рабочего пути, а по второму - время между моментами начала и окончания поступления сигналов вертушки на пути тарирования. При обработке результатов тарирования для каждого заезда вычисляется скорость v и число оборотов лопастного винта в одну секунду n.

4. Вычисление расхода воды графическим методом

Графический метод вычисления расхода воды заключается в выполнении следующих работ:

1. проверяются результаты ранее выполненного вычисления расхода аналитическим методом.

2. на ленте миллиметровой бумаги вычерчивается профиль поперечного сечения по расчетному уровню воды и приведенным к нему глубинам, на котором показываются коростные вертикали. Под профилем выписываются расстояния от постоянного начала, принятые глубины h, средняя, поверхностная и донная скорости, элементарный расход.Если одновременно определяется расход наносов, размер чертежа и порядок его вычерчивания изменяется.

3. под чертежом профиля поперечного сечения или справа от него вычерчиваются эпюры распределения скорости течения по вертикалям (годографы). При построении эпюр скорости вертикальный масштаб для глубины принимается тот же, что и для профиля водного сечения. Горизонтальный масштаб выбирается в зависимости от наибольшей скорости и принятого масштаба глубин с таким расчетом, чтобы у эпюр центральных вертикалей отношение ширины к высоте было примерно 0,7-1,0. Значение скорости откладывается по абсциссам (вправо) на соответствующих им ординатах - глубинах, отсчитываемых от поверхности. Через конечные точки отрезков, отложенных по значениям проводится плавная кривая между линиями поверхности и дна. Около эпюры слева выписываются значения скорости в точках через определенные равные интервалы для дальнейшего использования их при построении изобат.

4. определяется средняя скорость течения на вертикалях. Для этой цели считаются площади эпюр, которые численно равны элементарным расходам. Средняя скорость на вертикали получается делением площади эпюры на глубину вертикали. Определение площадей эпюр, так же как и всех других площадей, производится планиметром, а при его отсутствии непосредственно на миллиметровой бумаге путем счета квадратов. Небольшие площади (меньше 2-3 см2 на чертеже) определяются во всех случаях непосредственно на миллиметровой бумаге.

5. вычисленные значения средней скорости на вертикалях откладываются на профиле поперечного сечения от линии уровня воды вверх по линиям, обозначающим скоростные вертикали, в том же масштабе, который был принят при построении эпюр распределения скорости на вертикали.Через верхние, конечные точки построенных таким образом отрезков и точки урезов воды проводится плавная кривая - эпюра распределения средней скорости по ширине реки.

6. с эпюры распределения средней скорости по ширине реки снимаются значения средней скорости для каждой промерной вертикали.

7. значения средней скорости для каждой промерной вертикали умножаются на глубину промерных вертикалей, в результате чего получаются значения элементарного расхода на этих вертикалях

8. значения элементарного расхода откладываются вверх от профиля в масштабе, при котором наибольшее значение элементарного расхода изображалось бы отрезком, равным 7-10 см. По точкам проводится плавная кривая - эпюра распределения элементарного расхода по ширине реки.

9. вычисляется расход воды. Для этой цели путем планиметрирования определяется площадь эпюры распределения элементарного расхода или путем счета квадратов.

10. гидравлические характеристики расхода воды, полученные в результате графического вычисления расхода, выписываются в таблицу «принятые данные».

Дополнительно для изучения распределения скорости течения в поперечном сечении потока и с целью анализа на чертеже графической обработки расхода вычерчиваются линии равных скоростей (изотахи). Для этого предварительно строятся эпюры распределения поверхностной и донной скоростей по ширине реки, также как эпюра распределения средней скорости. Значение поверхностной и донной скоростей по всем вертикалям снимаются с годографов, эпюры распределения скорости по вертикалям и эпюры поверхностной и донной скоростей по ширине пересекаются линиями, отсекающими на оси скорости эпюр значения скорости течения, равные выбранным значениям изотах.

Точки пересечения указанных линий с линией эпюры проектируются на ось глубины потока - для эпюр на вертикалях, на линию поверхности воды - для эпюры поверхностной скорости и на линию дна - для эпюры донной скорости.

По найденным таким образом проекциям точек проводятся плавные линии, соединяющие точки равных скоростей - изотахи. В зависимости от значения наибольшей скорости изотахи назначаются через 0,05;0,10;0,20 или 0,50 м/с с таким расчетом, чтобы всего в поперечном сечении было не менее пяти и не более восьми - десяти изотах.

5. Гидрометрическая дистанционная установка ГР-70

Установка ГР-70 является стационарным оборудованием гидрометрического створа. Предназначена для производства гидрометрических работ с берега на равнинных реках шириной до 100 м, где нет больших скоростей течения (до 2,5 м/с) и не требуется применения тяжелых грузов. Установка позволяет производить гидрометрические работы с берега одному человеку, значительно облегчает труд наблюдателя и делает его безопасным (при соблюдении установленных правил).

Установка состоит из двух береговых опор с блоками, системы тросов, переброшенных между опорами, двух барабанной лебедки с ручным приводом, блока счетчиков, пульта управления, каретки, двух грузов (25 и 50 кг). Кабина установки совмещена с опорой несущего троса и служит для размещения в ней пульта управления и оборудования, а также для обеспечения удобства работы и защиты приборов от атмосферных осадков.

Система тросов состоит из несущего, перемещения каретки и подъемного с токопроводной жилой. Несущий трос, опираясь на ролики опор своими кольцами, при помощи талрепов прикреплен к якорям, зарытым в грунте. Трос перемещения каретки одним концом закреплен на переднем барабане лебедки; второй конец, пройдя через ряд роликов-блоков, прикрепляется к скобе каретки. Подъемный трос от второго барабана лебедки проходит через систему блоков в кабине, идет к гидрометрическому грузу и прикрепляется к нему посредством карабина и серьги.

Для перемещения груза с прибором по створу, подъема и опускания его служит лебедка с ручным приводом. Максимальное усиление на рукоятке лебедки при подъеме груза 50 кг составляет около 10 кг, а подъеме груза 25 кг - 5 кг. Лебедка состоит из двух барабанов, ручного привода и механизма переключения. Рукоятка ручного привода и механизма переключения. На передний барабан намотан трос перемещения каретки, на задний - подъемный трос с токопроводной жилой. Рукоятка ручного привода сопряжена с механизмом переключения, который дает возможность вращать только подъемный барабан или оба барабана одновременно.

Барабан троса с токопроводной жилой связан с осью рукоятки с помощью шестерни, а барабан троса перемещения каретки может соединяться с осью рукоятки подвижной шестерней с помощью рычага. Рычаг переключения имеет два крайних фиксированных положения; в крайнем правом положении вращаются оба барабана, в крайнем левом вращается лишь барабан с токопроводным (подъемным) тросом.

Блок счетчиков служит для регистрации горизонтальных и вертикальных перемещений груза с приборами по створу. Перемещение груза регистрируется счетчиками (в сантиметрах); верхний счетчик фиксирует горизонтальное перемещение груза, нижний - вертикальное.

Конструкции гидрометрических грузов, каретки, блока со счетчиками аналогичны их конструкциям в установке ГР - 64.

Пульт управления служит для управления работой установки и размещения в нем элементов электрической схемы. Он состоит из металлического корпуса, столика для записи наблюдений и панели. На панели размещены: сигнальные лампы (генератора, вертушки, донного и поверхностных контактов), тумблеры выключения вертушки и поверхностного контакта, переключения скоростных диапазонов и включения питания, вольтметр постоянного тока, счетчик оборотов лопастного винта, секундомер, рычаг пуска секундомера с указателем, клеммы для подводки питания и выходные клеммы. Питание установки осуществляется от батареи гальванических элементов напряжением 12 В.

6. Техника безопасности при производстве гидрометрических работ с использованием плавсредств

1. Для обеспечения безопасности перед началом гидрометрических работ должно быть проверено техническое состояние оборудования гидрометрического створа, плавсредств, наличие и исправность спасательных средств, исправность гидрологических приборов. При использовании лодочных переправ на ездовых канатах необходимо применять специальные приспособления. В комплект этих приспособлений должны входить механизм гибкого крепления лодки к канату (ГР-78)и откидная рама (ГР-76).

2. для предупреждения несчастных случаев наблюдатель и лица, производящие работы на гидростворе по измерению расхода воды, обязаны знать и строго руководствоваться следующими Правилами и инструкцией по технике безопасности для данного гидрологического поста, учреждаемой директором ГМО или начальником гидрологической станции.

3. промеры глубин на малых и средних равнинных реках шириной до 300 м рекомендуется выполнять с маломерных судов или гидрометрических мостов с помощью наметки, ручного лота, гидрометрической лебедки с грузом на канате, гидрометрической штанги.

4. на гидростворах оборудованными канатами (ездовыми и разметочными), промеры глубин выполняются с весельных и моторных лодок.

5. работники, выполняющие промеры глубин и измерение скоростей течения, во всех случаях должны надеть на себя индивидуальные спасательные средства (надувные жилеты, нагрудники, куртки).

6. промеры глубин с моторных маломерных судов должны выполнятся только на малом ходу.

7. натягивание каната (троса) через судоходную реку или канал для производства промерных и гидрометрических работ производится только с разрешения судоходного надзора, с которым этот вопрос должен быть предварительно согласован в письменной форме.

8. оборудование для натяжения каната (ворота, лебедки, закрепления) и сам канат должны быть вполне надежны. Надежность каната определяется путем тщательного его просмотра и предельной нагрузкой на разрыв, определенной для каждого типа и сечения. Для гидростворов рекомендуется применять стальные канаты типа ЛК-0 по ГОСТ 3062-69 или 3077-69 диаметром от 4 до 10 мм. Крепость металлического троса - способность его выдерживать определенную нагрузку. Различают два вида крепости: рабочую и разрывную. рабочая крепость определяется натяжением, которое трос или канат выдерживает в течение продолжительного времени. Разрывная крепость определяется натяжением, при котором трос или канат разрывается. Рабочую крепость можно вычислить по формуле (кг) p=kc², где k-коэффициент определяемый в зависимости от материала; с-длина окружности троса, см.

9. при натягивании каната на судоходных и сплавных реках должна быть предусмотрена возможность его быстрого спуска и подъема для пропуска судов или плотов.

10. на судоходных и сплавных реках в часы, когда работы на створе не производятся, канат должен быть опущен на дно реки.

11. строго запрещается оставлять натянутый канат на ночь, а также натягивать его при плохой видимости во время густого тумана или сильного дождя.

12. на реках с большим и (свыше 1,5 м/с) скоростями течения в паводок с целями предотвращения столкновения с плывущими предметами судно крепится на скоростной вертикали не наглухо, а таким образом, чтобы была возможность при необходимости быстро переместиться по канату в ту или иную сторону или открепиться от него.

13. запрещается передвигаться по канату стоя в лодке и держаться за него руками.

14. запрещается подход на лодке или катере к канату, натянутому через реку, с верховой стороны.

15. запрещается по канату в лодке, закрепленной на него носовой части, при отсутствии на корме рулевого.

16. запрещается работать с канатом без рукавиц.

17. при пользовании маломерными судами не допускается их перегрузка.

18. норма загрузки для каждого судна устанавливается в зависимости от максимальной грузоподъемности судна, его остойчивости, высоты борта над водой и его водонепроницаемости. Грузовместимость лодки определяется по формуле Vл=0,6LлBлh, где Lл- длина лодки; Bл -ширина лодки; h- высота борта лодки от слани (настил в днище).

Максимальная норма загрузки дается с учетом ветра и по числу работни ков, могущих помещаться на данном судне без груза.

Запрещается располагать большое количество груза на палубе, оставляя пустым трюм (днище), и выходить на работу с перегруженным судном, т. е. с затопленной грузовой маркой.

19. при погрузки груза на дно судна число людей на нем должно быть соответственно уменьшено, принимая при этом массу взрослого человека 75 кг, при погрузке груза на помосте выше борта масса одного человека принимается равной 60 кг.

Грузоподъемность лодки определяется путем загрузки ее с таким расчетом, чтобы сухой борт лодки в любом месте возвышался над водой в тихую погоду не менее чем на 20 см.

20. при работах с небольших лодок запрещается пересаживать людей из одной лодки в другую, передвигаться по лодке и делать резкие движения. Размещать людей и оборудование в лодках следует в начале работы, когда лодка стоит у берега. Не разрешается становится на борт лодки. Все работы с лодки должны выполняться сидя.

21. вытравлять трос из лодки разрешается только через барабан лебедки или уложенными на дне лодки шлагами.

22. при вытравлении троса запрещается находится между барабаном и бортом лодки в направлении травления троса и внутри шлагов.

23. при измерении расходов воды на реках и каналах, оборудованных дистанционными гидрометрическими установками ГР-70, ГР-64 и ГР-64М, должны строго соблюдаться инструкции по эксплуатации этих установок.

24. при отборе проб со взвешенными наносами (на мутность) приборами ГР-16, ГР-16М (батометр-бутылка на штанге) следует соблюдать требования настоящего раздела по производству промерных работ с помощью штанги.

25. отбор проб воды на мутность прибором ГР-15 (батометр-бутылка в грузе) производится с судна или гидрометрической переправы с помощью лебедки. Лебедка во всех случаях должна быть надежно закреплена.

26. при работе с вакуумным батометром ГР-61, применяющимся для взятия проб точечным способом, необходимо соблюдать изложенные веши правила для производства гидрологических наблюдений с маломерных судов и гидрометрических переправ.

27. во избежание несчастных случаев при отборе проб грунта в русле с помощью отборника проб донных наносов или дночерпателей должны строго соблюдаться требования техники безопасности при выполнении гидрологических работ.

7. Виды съемок и построение плана поста

Нивилирно-буссольная съемка применяется в простых удлиненных и округлых объектах, когда не требуется повышенной точности исполнения планов местности. Этот вид съемки аналогичен тахеометро-нивелирной, однако для разбивки поперечников используется буссоль или гониометр. Гониометр прост в обращении, не требует приведения в горизонтальное (вертикальное положение), не имеет треноги, весит около 1-2 кг. Порядок работ с ним следующий:

1. прокладывается магистральный ход; его ориентировку (азимут) и углы поворотов определяют по гониометру; расстояние измеряется мерной лентой или по дальномеру нивелира;

2. высотная основа магистрального хода определяется нивелиром;

3. разбивают поперечники под разными углами по отношению к магистральному ходу в том числе и под 90 градусов; местоположение поперечников на магистральных участках определяют мерной лентой или по дальномеру;

4. выполняется нивелировка точек на поперечниках, расстояние измеряется по дальномеру нивелира.

Очень удобно устанавливать под нивелиром гониометр, с одной стоянки нивелира определяются направления, расстояние и высотное положение точек. Недостатком метода является небольшой предел расстояний для определения промерной точки по дальномеру нивелира (400-500 м), обусловленный длиной нивелировочной рейки.

Глазомерная съемка. Наименее точная, но наиболее быстрая съемка. Применяется, когда не требуется высокой точности, но надо быстро составить план данного участка, Расстояния при этой съемки измеряется шагами или глазомерно, углы - также глазомерно.

Широкое распространение имеют 2 вида глазомерных съемок: глазомерно-углоначертательная и буссольно-глазомерная.

Буссольно-глазомерная съемка предусматривает измерение азимутов и румбов магистральных ходов, углов линий поперечников, а также направлений на точки снимаемой ситуации. Расстояние до снимаемых точек и их высоты определяют глазомерно. В результате прямо в поле получают глазомерный план местности (водного объекта), на котором весьма подробно нанесена вся ситуация и примерные высоты местности. Достоинством этой съемки является быстрота, а недостатком - значительные погрешности.

Обычно этот вид съемки выполняется на суше, но в некоторых случаях съемка может выполняться с судна. Тогда снимаются очертания берегов реки или водоема. Расстояния, пройденные лодкой с наблюдателем, определяются либо по равномерной скорости ее движения, либо с помощью лотлиня с грузом. Лотлинем может служить тонкий капроновый шнур или рыболовная леска толщиной 0,8-1,0 мм длиной 100 м. Леску удобно «стравливать» за борт с катушки.

8. Разбивка гидрометрического створа

Чтобы получить значение расхода воды, близкого к действительному, направление гидрометрического створа должно быть перпендикулярным к среднему направлению течения.

В экспедиционных условиях на прямолинейных участках нешироких рек направление гидроствора должно быть намечено на глаз перпендикулярно к общему направлению течения реки, ориентируясь на очертание берегов.

Для систематических измерений расходов воды направление гидроствора назначается после определения направления течения поверхностными поплавками, измерителем течения или морской вертушкой.

Для определения направления гидроствора поверхностными поплавками на участке реки параллельно берегу прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа, средний из них является гидрометрическим створом. В 5-10 м выше верхнего створа пускается последовательно 8-10 поверхностных поплавков, равномерно распределяя их по ширине реки. Для каждого поплавка определяется время прохождения расстояния от верхнего до нижнего створа, и места пересечения всех створов. Место пересечения поплавками створов фиксируется на реках шириной до 100 м по размеченным троса, а на более широких реках засечками теодолитом или мензулой.

Обработка результатов определения направления гидроствора производится на копии плана участка реки, где по точкам прохождения поплавков через все створы проводятся траектории движения поплавков. Затем для каждого поплавка вычисляется скорость движения делением расстояния между верхним и нижним створами на соответствующее время прохождения. На линии среднего створа в точках пересечения его поплавками откладываются в выбранном масштабе векторы скоростей по касательным к траектории движения поплавков. Результирующий вектор показывает среднее направление течения на данном участке, а перпендикуляр к ней за принимается за правильное направление гидрометрического створа.

На больших реках направление течения обычно определяется с помощью бифилярного подвеса, измерителя течения или морской вертушки. Эти приборы дают возможность производить измерения не только в поверхностном слое, но и на различных глубинах, это значительно увеличивает точность определения гидроствора.

В правильно выбранном створе направление течения на отдельных вертикалях не должно отклонятся от нормали к нему не более чем на 30 градусов, если косоструйность превышает, местоположение гидрометрического створа признается неудовлетворительным, и он выбирается на новом месте.

С изменением уровня воды изменяется и направление течения. Вот почему нередко приходится располагать меженный створ в одном, а паводочный - в другом месте.

Установленное направление гидроствора закрепляется на обоих берегах прочными столбами-реперами. Один из реперов служит постоянным началом, от которого определяются расстояния до промерных и скоростных вертикалей.

9. Высотная привязка реперов гидрологических постов к государственной сети

Основные и контрольные реперы гидрологических постов должны быть привязаны к реперам государственной нивелирной сети. Для привязки реперов гидрологических постов выбираются ближайшие к посту реперы государственной нивелирной сети, имеющие отметки высот в Балтийской системе и вошедшие в каталог нивелировок 1, 2, 3, 4 класса.

Наличие и местоположение таких реперов устанавливается заблаговременно путем запроса в территориальную инспекцию государственного надзора. Привязка основных и контрольных реперов выполняется соответствующими специалистами станций и сторонними организациями по договору с УГМС (в зависимости от длины хода).

При длине хода до 50 км привязка производится нивелированием 4 класса в одном направлении, а свыше 50 км - нивелированием 3 класса в прямом и обратном направлениях. Привязку основного репера следует производить по двум реперам государственной сети нивелирным ходом от одного репера к другому через основной репер гидрологического поста. В исключительных случаях допускается привязка к одному реперу государственной сети замкнутым ходом. Прокладывать висячие нивелирные ходы во всех случаях запрещается.

10. Нивелирование крутых скатов

10.1 Ватерпасовка поста

При нивелировании по точкам в качестве связующих точек стараются выброть прочно закрепленные на месте точки (начало, конец, углы поворота магистрали, пикеты).

При ватерпасовке гидрологического поста каждая свая нивелируется отдельно с помощью ватерпаса и нивелирной рейке. Для этого рейка устанавливается на нижний конец секции. (нижнюю сваю). Ватерпас сваи, с помощью уровня проводится в горизонтальном положении, производится отсчёт, который и является шкальным превышением (h) между концами свай. Для контроля ватерпас поворачивается на 180 ⁰ и по рейке производится повторный отсчёт. Окончательное превышение по данной секции вычисляется как среднее арифметическое между двумя отсчётами.

В аналогичном порядке производится Ватерпасовка остальных свай. Общее превышение по нивелирному участку вычисляется как сумма превышений (h) по отдельным сваям.

Для контроля ватерпасовка производится в прямом и обратном направлениях. При этом невязка в нивелирном ходе fh=?hпр-?hобр не должна превышать допустимую, вычисленную по формуле fh доп =d:1000, где d - длинна нивелируемого участка. При соблюдении этого условия окончательную сумму превышений по нивелирному ходу вычисляют

?h = (?h пр + ?h обр ) :2

При ватерпасовке крупных скатов без поста вбивают колышки, делят на секции и всё так же, как при ватерпасовке гидрологического поста.

10.2 Нивелирование гидрологического поста

Нивелирование гидрологического поста производят для определения высот водомерных устройств, относительно которых производят наблюдения за уровнем воды в реке. Такими устройствами для реечных гидрологических постов является «0» водомерной рейки, а для свайного поста -головка свай.

Перед нивелированием мерной лентой или нивелирной рейкой измеряют (горизонтально) расстояние от начала створа гидрологического поста до всех водомерных устройств в этом створе. При этом фиксируют границы растительных грунтов.

Нивелирный ход прокладывают от основного репера через контрольный до водомерной рейки (для реечного поста) или, до второй от берега затопленной сваи (для свайного поста) дважды в прямом и обратном направлении. Расхождения между превышениями в двух данных точках не должно превышать 3 мм.

Нивелирование гидрологического поста производится по правилам нивелирования по точкам:

1. контрольный репер нивелируется как связующий;

2. сваи, находящиеся под водой нивелируются как промежуточные;

3. у всех водомерных устройств и реперов в створе гидрологического поста нивелируется (как промежуточная) поверхность земли;

4. при нивелировании головок свай, реперов отсчеты производятся по двум сторонам реек, независимо от того связующие они или промежуточные; земля у водомерных устройств нивелируется только по черной стороне;

5. при нивелировании водомерной рейки или головок затопленных свай фиксируется уровень воды по рейке;

6. при нивелировании водомерной рейки отсчеты производятся либо непосредственно по водомерной рейки, либо по нивелирной, установленной наверх водомерной, либо на гвоздь, вбитый в дециметровое деление водомерной рейки.

7. в нивелирный ход включается точка уреза воды;

8. допустимая невязка в нивелирном ходе вычисляется по формуле: fhдоп. = 3n

По результатам нивелирования гидрологического поста вычисляются абсолютные и условные (приводки) высоты всех нивелированных точек и строится поперечный профиль гидрологического поста.

11. Лабораторная обработка проб наносов

11.1 Обработка проб наносов на посту

1. Для правильного проведения первичной обработки проб наносов станция должна обеспечить посты необходимыми приборами и оборудованием, создать соответствующие условия для работы и обратить внимание наблюдателя на специфику этих работ.

Помещения где фильтруются пробы, должно содержаться в чистоте. Следует обучить наблюдателя бережному обращению с фильтрами, особенно при укладке их в воронку или на прибор Куприна, не допускать повреждения фильтра в процессе Работ, так как это влечет за собой потерю в массе фильтра, а следовательно, и ошибку в определении мутности.

2. Для повышения точности фильтрования при большой мутности и облегчения оботы наблюдателя станция должна обеспечить посты раствором хлористого кальция.

3. необходимо обучить наблюдателя правильно отсифонивать после отстоя осветленную воду так чтобы не взмутить осадок. Если одна проба отстаивалась в нескольких сосудах, то она после отсифонивания тщательно собирается в один сосуд. Посты необходимо снабдить простыми стеклянными и резиновыми сифонами с боковыми отверстиями в заборном наконечнике, закрытым снизу пробочкой.

4. если проба взята на определение мутности воды, остаток пробы после отсифонивания осветленной воды ставится на фильтрование.

5. если проба взята на определение крупности наносов, переводят в бутылку, которая хорошо закупоривается резиновой пробкой, заливаемой сверху сургучем или парафином.

6. после выполнения первичной обработки проб наносов с поста в лабораторию высылаются:

1) сухие фильтры с наносами для определения количества наносов на них (выделенных из единичных проб или проб, взятых при определении расходов взвешенных наносов, из контрольных единичных проб);

2) взвешенные наносы в бутылках или пакетиках, выделенные из проб, взятых при определении взвешенных наносов и предназначенных для определения гранулометрического состава наносов;

3) части сухих проб влекомых наносов с частицами мельче 10 мм для ополняяего определения их количества и гранулометрического состава;

4) части сухих проб донных наносов с частицами мельче 10 мм для дальнейшего определения их гранулометрического состава, плотности частиц наносов и плотности смеси наносов в естественном залегании.

11.2 Обработка проб наносов в лаборатории

В лаборатории производится:

1) взвешивание пустых фильтров;

2) взвешивание фильтров с наносами и вычисление количества наносов в пробах;

3) анализы гранулометрического состава взвешенных, влекомых и донных наносов;

4) определение плотности частиц наносов и плотности смеси наносов в естественном залегании;

5) контроль за работой на постах по первичной обработке проб наносов.

11.2.1 Взвешивание пустых фильтров

Применяются специально приготовленные среднефильтрующии беззольные чистые фильтры диаметром 11-13 см. применение фильтров, изготовленных собственными средствами из фильтровальной бумаги, недопустимо.

Фильтр осторожно складывается вчетверо. На середине края четвертушки пишется порядковый номер фильтра простым карандашом, после чего фильтр кладется в стеклянный бюкс номером кверху.

Фильтры нумеруются в порядке взвешивания с начала до конца года, пишется номер и год.

Фильтры в открытых бюксах сушатся в термостате при устойчивой температуре воздуха в ней в пределах 105-110 градусов Цельсия в течении 2 ч. Бюкс ставится на полку термостата. Крышечка от бюкса кладется рядом с бюксом. По истечении 2 ч бюксы в термостате быстро накрываются крышечками, затем они вынимаются из термостата и ставятся в эксикатор, где охлаждаются до комнатной температуры в течении 45 минут. Эксикатор ставится рядом с весами, на которых будет производится взвешивание фильтров.

Охлажденные бюксы взвешиваются сна аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Взвешивание пустых фильтров (а также фильтров с наносами) можно выполнить без введения поправок на разновесы.

Контрольные высушивания и взвешивания фильтров производятся для выявления достаточности удаления гигроскопической влаги, что устанавливается по достижении постоянства массы фильтров (разность допустима не выше 0,001 г).

После взвешивания фильтр вынимается из бюкса и выкладывается в отдельный конвертик из восковой бумаги.

Взвешенные пустые фильтры лабораторией пересылаются на станции и посты.

11.2.2 Определение количества наносов в пробах

Пробы (образцы) взвешенных наносов поступают в лабораторию в бутылках с жидким осадком после отстоя или в полиэтиленовых мешочках и пакетах из восковой бумаги, если осадок выпарен; пробы влекомых и донных наносов, а также грунтов - в плотных матерчатых или полиэтиленовых мешочках после их просушки на воздухе. Все поступающие в лабораторию регистрируются.

Взвешивание фильтров с наносами производится в том же порядке, что и пустых фильтров, но бюксы с наносами ставятся в термостат на 3 ч.

Если масса наноса на фильтре превышает 1 г, разрешается фильтр с наносами взвешивать на аналитических весах с точностью до 0,001 г.

Данные, полученные в процессе определения массы наноса, заносятся в журнал взвешивания наносов и фильтров (КГ-51). В присланную с поста полевую книжку заносится из этого журнала масса наноса и соответствующий номер журнала. После этого полевая книжка (КГ-10) пересылается на станцию для дальнейшей обработки.

Органическая часть наноса входящая, входящая в общую его массу, определяется для 30% измеренных расходов наносов. В этом случае все фильтры с наносами взвешиваются дважды, чтобы при обработке и анализе данных не возникло потребности в проверке массы наноса, которая уничтожена.

По определении массы фильтры с наносами данного расхода помещаются в заранее прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель, сжигаются и прокаливаются в муфельной печи в течении 1-1,5 ч.

Зола с тиглем остужается в эксикаторе и взвешивается на аналитических весах. Разность между полученной массой и массой тигля представляет массу минеральной части наноса. Из массы наноса вычитается масса его минеральной части, что дает массу органических веществ. Если зольность фильтра превышала 0,0001 г, то она должна вычитаться из массы золы в тигле.

Масса органической части наноса определяется суммарно со всех проб, относящихся к одному и тому же расходу наносов, и выражается в граммах и в процентном отношении к общей массе наносов на всех фильтрах.

Пробы взвешенных наносов, поступившие в бутылках или банках на определение крупности, перекладываются в бюксы или фарфоровые чашки известной массы и ставятся на водяную или песчаную баню для выпаривания воды, а затем остывшие на воздухе до комнатной температуры взвешиваются приближенно на химико-технических весах(с точностью до 0,1 г) в целях установления достаточности их количества для производства анализа крупности наносов пипеточным методом. Масса наноса записывается на пакетике, в котором хранится нанос до его анализа.

Пробу влекомых наносов из пакетика полностью перекладывают в фарфоровую чашку и в воздушно- сухом состоянии взвешивают на химико-технических весах с точностью до 0,01 г. Разность значений масс чашки с наносом и чашки даст массу уловленного наноса.

11.2.3 Определение гранулометрического состава наносов

Определение гранулометрического состава взвешенных, влекомых и донных наносов заключается в подготовке образца к анализу, проведение анализа и в его обработки.

Анализы выполняются в зависимости от крупности частиц наносов соответствующими методами: пипеточным, фракциометра, ситовым и простым обмером частиц.

Для производства гранулометрических анализов требуется следующее количество наносов:

1) пипеточным и комбинированным методом пипетка - фракциометр для анализа до крупности частиц 0,001мм -0,5-5,0г;

2) методом фракциометра - 0,5-2,0 г;

3) ситовым и комбинированным методом сита - фракциометр;

однородных по крупности песков - 100-200г; гравелистых песков- 300-500г; галечно-гравелистых песков- 500-700г.

Для определения плотности частиц донных наносов, плотности смеси наносов в отественном залегании и содержания в донных наносах гигроскопической влаги требуется дополнительное количество образца:

а) 70г - мелкого состава (с преобладанием частиц мельче 0,1мм);

б) 100г - среднего (с преобладанием частиц от 0,1 до 1,0 мм);

в) 200г - крупного (с наличием частиц крупнее 1мм);

г) 300 г- очень крупного (с наличием частиц крупнее 10 мм).

11.2.4 Подготовка образца к анализу

При наличии растительных остатков образец взвешивается на технических весах. Затем из него пинцетом удаляются растительные остатки и также взвешиваются. Определяется процентное содержание в образце органических включений. Запись этих определений ведется в графе примечаний журнала гранулометрического анализа КГ-54.на гранулометрический анализ поступает освобожденная от инородных включений минеральная часть образца.

Навески проб на анализ берутся после размельчения больших агрегатов. Если масса образца превышает требуемую навеску, из него предварительно отбирается средняя проба. Отбор средней пробы для песчано - гравелистых наносов выполняется квартованием.

При наличии частиц крупнее 1 мм образец после растирания крупных агрегатов поступает на анализ ситовым методом и просеивается через набор сит с отверстиями 1 мм и крупнее. Из частиц меньше 1мм отбираются по правилу средней пробы необходимая навеска для анализа методом фракциометра или комбинированным методом пипетка - фракциометр.

Илистые и глинистые донные наносы подвергаются более тщательной механической подготовке. Навеска мелких частиц (0,5-5,0г) взвешивается на аналитических весах, размачивается в фарфоровой чашке в течении двух суток, залитая 10-20 мл дистиллированной воды. После размачивания навеска растирается резиновым пестиком с добавлением нескольких капель 25-процентного раствора аммиака (NH4OH). Густая суспензия постепенно сливается из чашки в однолитровую коническую колбу. Колба ополняяется дистиллированной водой до объема 300-500 мл, затем добавляется 0,5-1,0 мл 25-процентного аммиака, в горлышко вставляется резиновая или корковая пробка и колба ставится на кипячение в течении 1ч. Если аммиак не добавляется, кипячение продолжается 3ч. По окончании кипячения проба остужается до комнатной температуры и переводится для анализа в цилиндр пипеточной установки.

Содержание гигроскопической влаги определяется для донных наносов, в которых может присутствовать значительное количество илистых и глинистых частиц, следующим путем.

Из образца наносов, просеянного через сито с отверстиями 1мм, отбирается навеска 1,0-1,5г. Масса наносов в воздушно-сухом состоянии (m0) определяется на аналитических весах в заранее взвешенном бюксе (m1). Бюкс с пробой в открытом виде помещается в термостат и выдерживается 5ч при температуре 105-110 градусов, крышечка бюкса ставится там же рядом. По окончании срока сушки бюкс с пробой быстро закрывается крышечкой внутри термостата, охлаждается в эксикаторе в течении 45 минут и после охлаждения взвешивается на аналитических весах.(m2).

Уменьшение массы бюкса с пробой равно массе гигроскопической влаги в граммах и вычисляется в процентах от навески в абсолютно сухом состоянии m0 -m/m*100=е, где m=m2 -m1 -масса наносов в абсолютно сухом состоянии.

11.2.5 Выполнение гранулометрического анализа

Гранулометрический анализ проб наносов заключается в определении процентного содержания частиц различных фракций и геометрических размеров самой крупной частицы в пробе.

Разделение крупных частиц на фракции производится непосредственно по их диаметру путем фотографирования или обмера (d>10 мм) или ситовым методом (d=1-10 мм), а частиц мельче 1мм - по гидравлической крупности (пипеточным методом или методом фракциометра). Гидравлическая крупность частиц переводится в их диаметр с помощью специальных таблиц, в которых показаны соотношения между нормальной гидравлической крупностью и диаметром частиц по принятой шкале.

Перед анализом любым методом образец осматривается и из него выбирается самая крупная частица. Если она крупнее 3мм, измеряются три ее основных размера(a-длина, b- ширина, c-высота). Если самая крупная частица меньше 3мм, ее диаметр определяется по гидравлической крупности.

Для частиц диаметром меньше 0,1 мм (гидравлическая крупность <0,0061 м/с) наибольшая крупность не определяется.

Для удобства выполнения обмера частиц крупнее 10мм рекомендуется изготовить приспособление из трех взаимно перпендикулярных плоскостей прозрачного оргстекла с нанесением градуировки через 10мм (первые 10мм градуируются через 1мм). Группировка частиц по фракциям производится на основании двух меньших размеров(ширина и высота), так как именно эти размеры, а не длина, лимируются падением частицы в ту или иную фракцию. Масса каждой фракции определяется на технических весах, затем вычисляется процентное содержание частиц в каждой из принятых градаций и общий процент наносов менее 10 мм. Записи ведутся в журнале КГ-53.

Сумма масс выделенных фракций не должна отличатся от массы всей пробы более чем на 1%.

Часть пробы с наносами мельче 10 мм далее анализируется ситовым методом.

Ситовый метод может применятся как самостоятельный для частиц 10 до 1 мм. Ситовым методом выделяются фракции 10-5, 5-2, 2-1 и <1 мм. Навеска просеивается в воздушно-сухом состоянии через набор сит с отверстиями 10,5,2 и 1мм. В результате анализа ситовым методом сумма масс отдельных выделенных фракций может отличатся от взятой навески не более чем на 0,5%.

Метод фракциометра может применятся в двух случаях:

1) Как самостоятельный для частиц от 1,0мм до 0,05мм;

2) При комбинированных методах сита- фракциометр, пипетка - фракциометр- для частиц тех же размеров. Метом фракциометра выделяются фракции-1-0,5; 0,5-0,2; 0,2-0,1; 0,1-0,05 и <0,05мм. При наличии в образце частиц крупнее 1мм они предварительно просеиваются на ситах. Величина навески на анализ берется в пределах 0,5-2,0г. Взвешивание навески и фракций производится на аналитических весах(до 0,0001г).взятая проба в фарфоровой чашке смачивается чистой водой и осторожно растирается резиновым пестиком в течении 3-5 мин до состояния жидкой кашицы.

Перед анализом фракциометр медленно наполняется чистой пресной водой, растекающейся по внутренней стенке стеклянной трубы до верхней метки , выше которой остается место для анализируемого образца. Зажимы фракциометра оставляются открытыми. К анализу приступают спустя 5-10 мин с тем, чтобы вода успокоилась во фракциометре и выравнялась его температура ,измеряемая по истечении этого времени с точностью до 0,1 градуса.