Организация водомерного поста
Выбор места и организация водомерного поста на р. Тура -это первая задача, которая стояла перед нашей бригадой. Учитывая все требования, свой пост мы расположили на участке вблизи моста.
С целью выбора участка для организации водомерного поста производится рекогносцировочное обследование берегов водного объекта. Рекогносцировочное обследование должно производится при низком стоянии уровня воды, когда наилучшим образом можно охарактеризовать рельеф русла, поймы и берегов, растительность, грунты и т.п., кроме того оценить диапазон измерений характеристик гидрологического режима, которые будут изучаться на гидрологическом посту , а именно: уровней воды, глубин и скоростей потока, мутности воды, условий ледообразования. На практике при рекогносцировочном обследовании берегов водного объекта производится выбор места для организации поста [6].
Для организации водомерного поста необходимо выбирать место, отражающее характерные особенности режима уровней реки, не осложненное рукавами и протоками, на наиболее прямолинейно направленном участке. Широких пойм следует избегать по причине того, что ее наличие сильно усложняет измерение расхода воды. Русло должно быть прямое, но следует иметь ввиду, что на очень длинных и широких участках прямых рек, расположенных по направлению господствующих ветров, может возникнуть искажение хода уровней от сгонно-нагонных явлений, возникающих под воздействием ветров. В русле реки не должно быть островов и отмелей, вызывающих искажение течения, поперечные уклоны, подпоры. Оно также должно быть устойчивым, т.е. не подвергаться размыву или значительному заилению и зарастанию водной растительностью. Район расположения поста должен находиться за пределами распространения подпора от притоков, искусственных сооружений и водоприемника данной реки. На участке не должно быть лесных бирж и пристаней с большим грузооборотом, добычи песка и гравия из реки, купальных пляжей, сбросов промышленных канализационных вод, которые могут искажать естественный режим реки. Следует также иметь ввиду, что и крутые, и очень пологие берега неудобны для установки поста и затрудняют производство наблюдений; наиболее удобны берега средней крутизны (20 - 30°).После проведения рекогносцировки и выбора места для гидрологического поста, была проведена глазомерная съемка выбранного участка и оборудование свайного водомерного поста. Для оборудования поста необходимо изготовить пять-шесть гидрологических свай. В качестве материалов для них можно использовать металлические трубы длиной около одного метра или деревянные колья изготовленные из погибших деревьев, желательно хвойных пород, длина свай может составлять 0,7-0,8 метра, диаметр 5-7 сантиметров. Организованный нами пост является простым свайным постом. В нашем случае сваи забиваются вертикально в землю перпендикулярно берегу по одной линии, при этом над поверхностью земли должно оставаться 10-15 см сваи. Две-три сваи должны находиться над поверхностью воды. Превышение головок соседних свай составляет 0,5-0,7 метра. Сваи нумеруются по порядку сверху вниз. Определения отметок свай будет производится в условных отметках от репера. За репер может быть выбран элемент какого-либо капитального сооружения, пень срубленного дерева или забитый кол, но большого размера, так чтобы он не поменял своей отметки [6].
2.4 Нивелирование водомерного поста
Нивелирование водомерного поста имеет целью определение высотного положения точек относительно постовых реперов и нуля графика. Нивелирование постовых устройств производится от основного репера и от него к урезу воды. Основному реперу присваивается условное значение высоты, за контрольный принимается первая свая.
Нивелирование производится двойным ходом, от основного репера до постовых устройств (нижних свай свайного), осуществляется ходом «вперед» и ходом «назад».
При нивелировании поста прибор устанавливается между сваями так, чтобы при установке нивелирной рейки на головку первой сваи визирной луч прибора попадал на отсчеты более чем 200-300мм. Отсчет, снятый с головки первой сваи, заносится в графу «задний отсчет» журнала технического нивелирования, а все последующие отсчеты, сделанные на этой станции, заносятся в графу «передние отсчеты». Для каждой сваи нивелируется отметка ее головки и отметка земли, кроме того, места перегибов берега обозначаются плюсовыми точками с указанием расстояния от ближайшей сваи. Свая, головка которой была отнивелирована последней на данной станции, будет называться связующей.
На следующей станции отсчет по рейке, установленной на головке связующей сваи, заносится в графу «задний», а все последующие в «передние». Переход на следующую станцию осуществляется в той же последовательности. После производится нивелирование ходом «обратно», теперь в качестве связующей сваи выступает последняя свая. При нивелировании головок свай и связующих точек отсчеты производятся по черной и красной сторонам реек, но при нивелировании земли у свай - только по черной стороне. Проводится контроль снятых отсчетов: разность отсчетов по черной и красной сторонам рейки не должна превышать ± 3 мм, в противном случае нивелирование сваи повторяется.
По окончании нивелирования находится невязка между двумя ходами. Невязка находится как разность между отметкой контрольного репера и отметкой того же репера, полученной при суммировании превышений по всем станциям прямого и обратного хода. Допустимая невязка определяется по формуле:
f = 
В случае превышения допустимой невязки нивелирование повторяется.
Измерение расстояний между каждыми сваями производится стальной рулеткой, причем лента должна быть натянута строго горизонтально.
Результаты нивелирования оформляются в виде профиля водомерного поста. Все построения выдерживаются в выбранном горизонтальном и вертикальном масштабе.
Все отсчеты и вычисления, сделанные нами, были занесены в полевой журнал технического нивелирования. (Приложение 7). Осуществив все необходимые расчеты, и убедившись в допустимости невязки, был построен профиль водомерного поста на р. Тура (Приложение 2) [6].
2.5 Водомерные наблюдения
В нашем случае проведение водомерных наблюдений заключалось в:
· Наблюдение за уровнем воды в установленные сроки
· Наблюдение за температурой воды
Уровень воды – наиболее регулярно измеряемый элемент водного режима – нами фиксировался 2 раза в сутки в 8:00 и 18:00.
Высота уровня воды измерялась переносной водомерной рейкой, которая ставилась вертикально на головку ближайшей к берегу затопленной свае. После установки сваи, отсчитывали деления рейки, ближайшие к поверхности воды.
Наблюдения за температурой воды осуществлялось также 2 раза в сутки, в сроки указанные выше.
Место для измерения температуры воды выбирают в створе или вблизи поста в прибрежной части с глубиной не менее 0,3-0,5 м. К месту измерений не должны подходить струи родниковых или сбросы сточных вод. Измерение производится спиртовым термометром в пластиковой оправе. Термометр плавает на поверхности воды в горизонтальном положении в течение 5-8 минут [6].
После измерения, все отсчеты были занесены в книжку для записи водомерных наблюдений КГ-1 (Приложение 11), там же была подсчитана приводка свай к нулю графика поста; вычислены среднесуточных уровни хода температур воды и воздуха, уровня поверхностной воды р Тура. Далее на основе полученных нами данных были построены следующие графики:
График 1
График 2
График 3
Проанализировав получившиеся, графики можно сделать вывод: максимальная среднесуточная температура воздуха наблюдалась 23 июня, а максимальная температура воды - 29 июня. Минимальная температура воздуха зафиксирована 2 июня, а минимальная температура воды - 28 июня.
Максимальный уровень воды был зарегистрирована 24 июня, после чего пошел на спад в связи с отсутствием дождей и высокой температурой воздуха и достиг минимальной отметки 29 июня, после этого снова начал расти в связи с начавшимися дождями.
ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ
3.1 Приборы и оборудование
Измерение расходов воды проводилось при помощи следующего ряда приборов:
· Гидрологическая вертушка ГМЦМ-1
· Гидрологическая вертушка ГР-21М
· Водомерная рейка
· Рулетка
· Топор
Гидрологическая вертушка ГР-21 М
Номер вертушки ГР-21М указан на лопастном винте. Лопастные винты бывают №1 основной – диаметром 12 см и геометрическим шагом 20 см, №2 – некомпонентный, диаметром 12 см и геометрическим шагом 50 см. Контакт у данной вертушки происходит через 20 оборотов. Номер и дата последнего тарирования указана в градуированном свидетельстве, которое есть у каждой вертушки (рис. 9).
Рис. 9 - Гидрометрическая вертушка ГР - 21М
Гидрологическая вертушка ГМЦМ-1
Так как глубина участка реки на котором расположен наш гидрологический пост не превышает 50 см, мы использовали вертушку ГМЦМ-1 (Рис. 10). Гидрометрическая вертушка данного типа является наиболее оптимальным средством измерения водного потока. Малые размеры позволяют производить измерения на глубинах от 20 см, регистрировать малые скорости течения водного потока (от 0,001 м/с), погрешность измерении очень низкая т.к. применяется наиболее современный метод (основанный на регистрации частоты прерывания ионного потока). Данная вертушка работает только в водной среде [6].
Рис. 10 - Гидрометрическая вертушка ГМЦМ-1
3.2 Методы измерения расхода воды
Расходом воды называют объем ее, протекающий через поперечное сечение потока в единицу времени. Расход воды является одним из основных элементов потока. Для рек расход воды – это важнейшая характеристика, определяющая другие ее параметры, как уровень воды, скорость течения, уклон водной поверхности и пр [2].
Существующие методы определения расхода воды можно разделить на две основные группы:
1. Непосредственное измерение расхода
2. Косвенное определение расхода
К первой категории относится так называемый объемный метод, основанный на измерении расхода посредством мерных сосудов, подставляемых под струю воды. Практически этот метод применяется только на малых ручьях, родниках или скважинах.
Косвенные определения расхода воды может выполняться различными методами, общей характерной особенностью которых является то, что в них измеряется не сам расход, а отдельные элементы потока, причем величина расхода получается путем вычисления. К таким методам относятся:
· Определение расхода по измеренным скоростям течения и площади поперечного сечения потока, сокращенно называемый методом «скорость-площадь»
· Определение расхода с помощью мерных устройств: гидрометрических лотков, водосливов.
· Метод смешения (электролитический, тепловой, колориметрический)
В нашем случае, мы определяли расход методом «скорость - площадь».Принципиальная сущность этого метода заключается в определении водяного тела объемом, численно равным расходу воды через поперечное сечение потока [2].
3.3 Измерение расхода гидрометрической вертушкой
Как правило, на участке измерений назначается один гидрометрический створ, совпадающий со створом водомерного поста.Гидрометрический створ закрепляется на обоих берегах столбами – реперами. Один из реперов служит постоянным началом , от которого определяют расстояние до промерных и скоростных вертикалей. По линии створа разбивается пикетаж и производится нивелирование берегов от уровня воды (нивелируется по забитому вровень с поверхностью воды колу) до незатопляемых отметок, а в русле измеряются глубины. Кроме того производится нивелирование урезов воды для определения уклонов водотока. Для этого выше и ниже гидроствора вровень с поверхностью воды на расстоянии 30-40 м от створа забиваются колья, на которые будут ставится нивелирные рейки. По данным промеров и нивелирования берегов строится профиль поперечного сечения по гидрологическому створу, на котором показывается расположение скоростных и промерных вертикалей.
Перед началом измерений через реку в створе натягивается размеченный трос или мерная лента, нулевое деление ленты закрепляется на репере, являющимся постоянным началом.
При определении расхода воды вертушкой необходимо измерять скорости течения в отдельных точках на скоростных вертикалях. Все значения необходимые для измерения расхода воды были занесены в КГ - 3 (Приложение 10) [2].
В гидрологическом створе нами были намечены промерные вертикали через 0,48 м, их количество составило 9, также были намечены скоростные вертикали - 5. Используя гидрологическую вертушку ГМЦМ-1, вычислили, что максимальная скорость течения составила 0,4645 м/с - 3 скоростная вертикаль, минимальная скорость 0,002 м/с - 5 скоростная вертикаль.
При измерении расхода воды вертушками применяются три способа: детальный (9-15 скоростных вертикалей, в каждом створе), основной (в 1,5-2 раза меньше вертикалей, чем в детальном) и сокращенный (на сильно заросших водных объектах). Отталкиваясь от намеченных скоростных вертикалей, мы использовали основной способ[2].
Для определения расхода воды в реке нужно определить среднюю скорость течения реки. В нашем случае работа выполнялась одной вертушкой, последовательно перемещаемой в различные точки вертикали.
При измерении скорости вертушкой используется зависимость между числом оборотов лопастного винта в секунду и скоростью течения. Измерение производилось точечным способом. Мы производили измерения скорости в двух точках – на 0,2 и 0,6 м [6].
Для вычисления расхода воды, необходимо вычислить площадь водного сечения между скоростными вертикалями. Для этого была использована формула: 
, где h1 и h2 – глубины промерных вертикалей, l – расстояние между ними. Площадь водного сечения между скоростными вертикалями мы получили, как сумму площадей водного сечения между промерными вертикалями.
Чтобы вычислить расход воды между скоростными вертикалями, мы использовали формулу: Q = Wв.с. * V,
Wв.с. – площадь водного сечения между скоростными вертикалями
V – скорость течения между вертикалями
Расход воды на данном гидростворе составил – 0,22 м3/с
Также мы провели измерения скорости с помощью гидрологической вертушки ГР-21М , было зарегистрировано 80 оборотов за 53 секунд и соответственно V= 1,51 об/с и V=0,0728 м/с
3.4 Измерение расхода воды при помощи поверхностных поплавков
Кроме гидрологической вертушки, определение скорости течения можно произвести гидрометрическими поплавками (рис. 11). Метод основан на регистрации скорости плывущего тела – поплавка. Все значения занесены в КГ -3 (Приложение 10).
Поверхностные поплавки применяют для измерения скоростей и направления течения. Для нешироких рек их делают в виде кружков, отпиленных от сухого бревна диаметром 5-15 см и толщиной 2-3 см. При измерении скоростей поплавками полученная в каждом случае скорость есть наибольшая скорость течения на траектории поплавка. Эту скорость принимают за местную скорость в точке пересечения линии створа и траектории поплавка [6].
Измерение поплавка проводилось следующим образом:
Выши и ниже нашего гидрологического створа были назначены дополнительные створы, так чтобы продолжительность хода поплавка между ними по всей ширине реки была не меньше 14 сек. Расстояние между верхним и нижним створом составило 6 м. По створам над водой натягивают тонкие шнуры. У верхнего створа становится один из членов бригады с секундомером, а в основном и ниже – два других члена бригады. Чуть выше верхнего створа была запущено 4 поверхностных поплавка. В момент прохождения поплавка через верхний створ наблюдатель включает секундомер и следит за поплавком. В момент прохождения поплавком нижнего створа наблюдатель дает сигнал и второй студент выключает секундомер. Время поплавков составило: 1ый- 14,8 с., 2ой- 14,9с., 3ий- 14,9с., 4ый- 15,0с.
Рис. 11 Поверхностный поплавок
Вычисление расхода измеренного поверхностными поплавками производится только по наибольшей скорости потока по формуле
Q = 
где К – коэффициент перехода от наибольшей поверхностной скорости потока к средней; Vнаиб. – наибольшая поверхностная скорость потока, которое определяется как среднее арифметическое из значений скорости, вычисленных по четырем поплавкам с наименьшей продолжительностью хода; 
- площадь водного сечения потока [6].
Согласно формуле:
V=S/t
В ходе проведения нами замеров поверхностной скорости течения были получены следующие данные:
Скорость поплавков равна:
V1= 0,38
V2 =0,38
V3 =0,4
V4 = 0,4
Vср = 0,39
Q(расход воды) =1,05*0,4*0,826=0,347
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1032; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!