Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 394

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Решение сложных вопросов планирования водного хозяйства и строительства крупных гидротехнических сооружений невозможно

без достаточно

длительного и всестороннего

гидрометрического

изучения водных объектов, намечаемых к использованию.

Гидротехнические

сооружения не только

вносят изменения

в естественный

режим

водных объектов, но и

сами подвергаются

воздействию со стороны последних. Сооружения, построенные без достаточного гидрологического обоснования, могут быть частично или полностью разрушены.

Эксплуатация оросительных систем, водных путей сообщения и сплава и различных гидротехнических сооружений (плотни, гидро­ электростанций, водозаборных установок и пр.) требует непрерыв­

ного наблюдения

за

режимом

используемых

водных объектов,

с одной стороны,

в целях наиболее

рационального использования

их

водных ресурсов,

а с другой — в целях предупреждения опас­

ных

для сооружений последствий

в результате сильных половодий,

паводков, ледоходов

и пр. В связи

с этим результаты

наблюдений

гидрологических

станций и постов

используются

для

информации

огидрологическом режиме водных объектов, изменении их режима

ипрогнозов гидрологических явлений (вскрытие и замерзание во­ доемов и пр.).

Таким образом, между гидрометрией, водным хозяйством и гидротехникой всегда существовала тесная связь, способствовав­ шая развитию и усовершенствованию методов гидрометрии одно­ временно с развитием гидротехники и ростом потребностей вод­ ного хозяйства страны в целом.

1.3. Краткие исторические сведения о развитии

гидрографических и гидрометрических работ в СССР

Наиболее ранние водомерные наблюдения в СССР относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Установлено, что разного рода водомеры для распределения оросительной воды на иррига­ ционных системах применялись в бассейне реки Зеравшан, где было расположено древнее государство Согдиана, а также в ниж­ нем течении Амударьи, в Хорезме.

Примером внимания наших предков к водным путям может служить факт измерения ширины Керченского пролива, проведен­ ного князем Глебом Святославовичем, по льду зимой 1068 г. Ши­ рина пролива была определена в 14 000 сажень (29 850 м).

Для обеспечения безопасности плавания по рекам в качестве указателей опасных для судоходства мест наносились знаки на валунах в руслах рек, примером чего могут служить Борисовы камни на Западной Двине (рис. 1.1), установленные по распоря­

жению князя Бориса Всеславича в

X I — X I I

вв. Подобные

путевые

знаки в виде

береговых

каменных

крестов

с надписями,

преду­

преждавшими

о песчаных

косах, мелях и перекатах, были найдены

на берегах Волги, Волхова и других

рек.

 

 

7


Исследования рек, озер и водоразделов применительно к целям

инженерного использования рек в нашей стране

получили разви­

тие со времен Петра I , когда значительный рост

производитель­

ных сил, развитие промышленности и торговли, а также потреб­ ности обороны страны вызвали необходимость усиленного исполь­ зования рек для судоходства и строительства каналов и водных соединений. Так, в 1697—1701 гг. в связи с Азовскими походами были проведены первые инженерные исследования Дона, а также первые изыскания водораздела Дон—Волга. В 1700—1704 гг. были проведены изыскания в районе Иван-озера для составления про­

екта водного

соединения бассейна

Оки с Доном.

Шлюзованный

канал,

построенный для соединения

р. Шать (приток Упы) с вер­

ховьями Дона

через

Бобриковскую долину, просуществовал до

XIX в.

 

 

 

 

 

В

1703—1709 гг.

были проведены изыскания

и построена

М. И.

Сердюковым Вышневолоцкая

система, соединившая Волгу

с Балтийским морем. На этой системе было впервые осуществлено регулирование стока посредством водохранилищ. При Петре I

были проведены изыскания

Волго-Балтийского

(Мариинского)

водного пути,строительство

которого начатое 1719 г. и закончено

в 1731 г. По заданию Петра

I полковник Геннпн произвел изыска­

ния на Москве-реке и ее притоках в целях соединения Москвыреки с Верхней Волгой.

Петр I в одном из своих указов повелел отмечать на стенах городов, монастырей и церквей уровень воды весеннего половодья, установил в 1715 г. первый водомерный пост на р. Неве у Петро­ павловской крепости. Несколько позже водомерные наблюдения были начаты на Ладожском озере, валдайских озерах и уральских прудах. При Петре I был измерен первый расход Волги у г. Камы­ шина. Ему принадлежит идея создания глубоководного лота

сприспособлением для взятия пробы грунта.

Вцелях изучения основных гидрологических характеристик режима рек в 1760 г. по инициативе М. В. Ломоносова географи­ ческим департаментом Академии наук, была разослана анкета, за­ ключавшая вопрос: «В какую пору по большей части реки при городах замерзают и выходят (вскрываются) и где бывают веш­ ние и осенние наводнения и как велики?».

М. В. Ломоносову принадлежит также идея и разработка пер­ вой конструкции прибора типа вертушки для измерения скоростей течения.

Значительную работу по изучению рек и озер России выпол­ нила Академия наук, которая в 1768—1774 гг. провела ряд геогра­ фических экспедиций, собравших обширные материалы по гидро­ графин. Следует отметить сочинение А. Колмакова, изданное в 1791 г., под названием «Карманная книжка для вычисления ко­ личества воды, протекающей через трубы, отверстия или по же­ лобам. ..». В 1856 г. инженер В. Рожков ' опубликовал моно­ графию «О гидравлическом и горнозаводском хозяйстве с описа­ нием устройств, в нем употребляемых». Труд Рожкова в основном

9



представляет собой практическое руководство по производству различного рода гидрометрических работ применительно к за­ просам горнозаводского хозяйства.

Большое значение для дальнейшего развития водных исследо­ ваний в России имела организация в 1767 г. главного управления водяных коммуникаций, преобразованного впоследствии в главное управление водными и сухопутными сообщениями, которое пред­ писало в 1811 г. вести на крупных пристанях, мостах и шлюзах ежедневные наблюдения за уровнем воды и отмечать даты вскры­ тия и замерзания рек и озер. Эти наблюдения вскоре прекратились и были вновь возобновлены в 1843 г.

Наблюдения за уровнями воды велись по рейкам, забиваемым в дно реки у берега, без увязки их с реперами. В 1858 г. главным

управлением путей

сообщения

была издана

первая «Инструкция

для производства

наблюдений

за изменениями горизонта и ложа

в реках», которая упорядочила

водомерные

наблюдения и предпи­

сала связывать нули водомерных реек при их перестановках с бе­ реговыми реперами.

Водные исследования и гидрометрические работы были тесно связаны со строительством искусственных водных соединений и освоением рек для судоходства. Строительство и эксплуатация водных путей показали всю важность и необходимость системати­ ческого изучения режима вод, в результате чего было осознано значение стационарных наблюдений и сделаны первые попытки их массовой организации. Наряду с этим были заложены основы раз­ вития научной гидрологии, сделан ряд крупных обобщений по результатам прошлых исследований и начаты работы в области развития и систематизации методики гидрометрических исследо­ ваний.

Впериод с 1874 по 1917 г. гидрологические исследования по­ лучают дальнейшее развитие.

В1874 г. при департаменте шоссейных и водных сообщений министерства путей сообщения была учреждена навнгационноописная комиссия (НОК) под председательством инж. П. А. Фа­ деева, действовавшая в течение 20 лет и положившая начало пла­ номерному изучению рек и озер. Навигацнонно-описная комиссия образовала специальные описные партии, которые вели работу по единой инструкции, составленной инж. Н. А. Богуславским. Была выработана новая инструкция для водомерных наблюдений, дей­ ствовавшая до 1925 г.

Работы

комиссии открыли новую и весьма плодотворную эпоху

в изучении

гидрографии нашей страны, в развитии и усовершенст­

вовании методов гидрометрии. Описные партии НОК организовали около 500 водомерных постов и на ряде рек изучали скорости те­ чения и определяли расходы воды.

В 1881 г. было положено начало изданию «Сведений о колеба­ ниях уровня воды на реках и озерах Европейской России».

Руководство деятельностью описных партий после закрытия навигационно-описной комиссии осуществлялось (до 1917 г.) уп-

10


равлением водных путей министерства путей сообщения. В этот период были начаты планомерные исследования рек Сибири. Ре­ зультаты исследовании рек и озер печатались в «Материалах для описания русских рек и улучшения их судоходных условий» (74 выпуска) и других изданиях. Эти труды, в которые вошли све­ дения о большинстве крупных рек и озер, явились прочной основой не только для гидрографии СССР, но и для научного развития русской гидрологии и гидрометрии, так как одновременно с иссле­ дованиями описными партиями разрабатывались, проверялись на практике и улучшались методы и приборы для гидрометрических работ.

Из наиболее значительных работ в области гидрометрии сле­ дует отметить труд инж. Д. Д. Гнусина «О способах определения скоростей и расходов воды в реках», ряд статей инж. Н. С. Лелявского с описанием изобретенного им подводного флюгера и впер­ вые произведенных им с помощью этого прибора определений направлений течений (1895—1896 гг.). В 1901 г. Н. Д. Тяпкин опу­ бликовал книгу «Приборы для определения скоростей и расходов воды в открытых руслах».

С 1873 г. создавались экспедиции министерства земледелия и государственных имуществ для изучения рек в целях использова­ ния их для сельскохозяйственных мелиорации (осушение и ороше­ ние). Эти исследования уделяли, в отличие от работ министерства путей сообщений, большое внимание вопросам режима стока,

атакже химического состава вод.

С1909 г. отделом земельных улучшении главного управления земледелия и землеустройства была начата организация постоян­ ных гидрометрических исследований, для этого были созданы гид­

рометрические части в Туркестанском крае и на Кавказе, а в 1913 г. была учреждена гидрометрическая часть Европейской России. Они организовали гидрометрическую сеть в Туркестан­ ском крае (14 станций и 114 водомерных постов), на Кавказе (10 станций и 100 водомерных постов) и в Европейской России (374 водомерных поста).

Труды гидрометрических частей напечатаны в их годовых от­ четах п представляют ценный вклад в гидрологию и гидрометрию. Помимо разнообразных материалов наблюдении за уровнями, рас­ ходами воды и наносов, составом наносов, температурой и хими­ ческим составом воды, по гидробиологии и гидрометеорологиче­ ских данных (осадки, испарение), они содержат много рекомен­ даций по методам гидрометрических работ и приборам.

Из упомянутых отчетов особенно следует выделить «Отчет гидрометрической части в Туркестанском крае за 1910 г.», в кото­ ром содержится ряд весьма ценных методических разработок, выполненных под руководством В. Г. Глушкова. Необходимо также отметить деятельность партии крымских водных изысканий (1910—1916 гг.) под руководством Д. И. Кочерина, впервые при­ менившего в широком масштабе специальные гидрометрические сооружения (водосливы, лотки, рамки, донные контроля) для

п