Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

наносов и перемещать их в толщу потока. При установившемся движении воды наблюдается равновесие между количеством твер­ дых частиц, поднимающихся со дна попускающихся под действием силы тяжести.

Количество взвешенных наносов в реке зависит от скорости те­ чения и, главным образом, от поступления наносов с водосборного бассейна.

На участках рек с большими скоростями течения — перекатах — часть наносов, перемещавшихся до этого по дну, переходит во взвешенное состояние. На участках, где скорости уменьшаются —• плёсах, — происходит отложение (аккумуляция) более крупных ча­ стиц.

г •

U

Рис. 23.3. Движение донных наносов в горной pei<Q

(по О. А. Умарову).

Распределение взвешенных наносов в живом сечении потока не­ равномерное. Более насыщены наносами нижние слои, где преоб­ ладают более крупные частицы. Кроме того, наблюдается так на­ зываемое жильное движение взвешенных наносов: вдоль потока протягивается полоса, в которой концентрация наносов больше, чем в остальной части потока. Жильное распределение взвешенных наносов наблюдается обычно на участках рек, где происходят ак­ тивные процессы переформирования русла, например на перекатах.

Движение взвешенных наносов носит пульсирующий характер, соответствующий пульсации скорости течения воды.

Следует остановиться на наносах придонного слоя потока. Этот слой, как было указано, наиболее насыщен наносами. В нем при­ сутствуют мелкие частицы взвешенных наносов и наряду с ними крупные частицы, поднимающиеся со дна путем сальтации или же захватываемые восходящими вихревыми образованиями. Гидромет­ рическими измерениями наносы этого слоя нередко недоучитыва­

294

взвешенных наносов, во-вторых, в связи с тем, что входное отвер­ стие батометра находится обычно на сравнительно большом рас­ стоянии ото дна. Как донные они недоучитываются, так как при движении путем сальтации частицы могут проноситься выше, чем высота приемного отверстия прибора.

Взвешенные наносы составляют основную часть расхода нано­ сов рек. На равнинных реках взвешенные наносы могут составлять до 90—95% всего количества наносов. На горных реках содержа­ ние взвешенных наносов также часто доходит до 70—80% общего количества. Но бывают горные реки, в которых сток донных нано­ сов значительно превышает сток взвешенных наносов. В этих ре­ ках значительная часть наносов представлена крупным аллювием, который не переходит во взвешенное состояние даже при больших скоростях течения. К таким рекам относятся реки, водосборы ко­ торых расположены в областях распространения неразмываемых горных пород — гранитов и т. п.

23.4. О режиме мутности и стока наносов в реках

Мутность воды, а также и сток наносов в разных реках весьма различны. Содержание наносов в реках изменяется в различные фазы гидрологического режима. Наибольшее количество их пере­ носится во время половодий и паводков, а наименьшее — в межень. Возрастанию водности обычно сопутствует увеличение мутности. Однако полное совпадение фаз подъема, пика и спада водности и мутности наблюдается в основном только на малых реках. На больших реках пик мутности обычно опережает пик расходов воды. В районах вечной мерзлоты наблюдается обратное явление: пик расходов бывает раньше пика мутности. На горных и малых рав­ нинных реках наблюдаются внутрисуточные изменения мутности, при этом суточный максимум мутности наступает раньше суточ­ ного максимума расхода.

24 г/м3 . При большом содержании наносов мутность достигает не­

ливней. Например, мутность р. Каттасай у г. Ура-Тюбе 14 нюня 1957 г. на гребне селевого паводка составила 310 000 г/м3 [65].

В табл. 23.4 приведены данные по мутности, расходу и годовому стоку наносов некоторых рек.

Средний годовой сток наносов также не остается неизменным. Он зависит от годовых колебаний водности, связанных с метеоро­ логическими условиями.

295

23.5. Минерализация речных вод и сток растворенных веществ

дается в период зимней межени, когда грунтовое питание играет

в реки поступают большие количества дождевых или талых вод, характеризующихся незначительным содержанием растворенных веществ (рис. 23.4).

Несмотря на уменьшение минерализации воды в периоды поло­ водий и паводков, общее количество выносимых рекой солей, т. е. сток растворенных веществ, в эти периоды, как правило, увеличи­ вается.

296

Величина годового стока растворенных веществ различных рек весьма различна (табл. 23.5).

Величина стока растворенных веществ зависит от водности; на нее оказывают также значительное влияние почвенно-геологпческие условия водосборного бассейна.

В настоящее время на состав и величину стока растворенных веществ в реках оказывает большое влияние сброс сточных вод промышленных предприятий. Это влияние в наибольшей степени сказывается на реках, протекающих в густонаселенных районах с развитой промышленностью. В некоторых районах загрязнение рек и водоемов привело ко многим отрицательным последствиям. Изучение загрязнения водных объектов проводится по специаль­ ным программам и специальными методами.

Глава 24

ИЗУЧЕНИЕ СТОКА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ

24.1. Приборы для взятия проб воды со взвешенными наносами

Для учета взвешенных наносов берут пробы воды приборами, называемыми батометрами. Различают батометры мгновенного и длительного наполнения. При отборе проб батометрами мгновен­ ного наполнения необходимо брать пробы воды в каждой точке с некоторой повторностыо. Из приборов этого типа наиболее из­ вестен батометр Н. Н. Жуковского (рис. 24.1). В настоящее время батометры мгновенного наполнения на сети Гидрометслужбы не применяются. Батометры Жуковского могут использоваться при проведении научных исследований для определения мгновенных значений мутности.

Батометры длительного наполнения при взятии пробы воды вы­ держивают в каждой точке в течение времени, необходимого для наполнения прибора водой, следовательно, в той или иной степени учитывают пульсацию мутности. В настоящее время применяют ба­ тометры длительного наполнения следующих типов: а) батометр-

297

В настоящее время выпускается модернизированный вакуумный батометр ГР-61. Он состоит из камеры емкостью 3 л, водозабор­ ной трубки, ручного насоса, крана-тройника, шлангов и вакуум­ метра. Батометр может применяться на штанге и на тросе с гру­ зом. В последнем случае на грузе может, кроме того, укрепляться гидрометрическая вертушка для одновременного измерения скоро­ стей течения воды.

При взятии пробы воды в камере батометра создается с помо­ щью насоса начальный вакуум, величина которого должна быть такой, чтобы скорость поступления воды в водозаборную трубку равнялась бы скорости течения в данной точке потока. Величина создаваемого вакуума контролируется по вакуумметру и поддер­ живается на необходимом уровне с помощью насоса на протяже­ нии всего времени забора пробы. Необходимая величина вакуума зависит от высоты камеры над поверхностью воды. Прибору при­ дается таблица, в которой указана необходимая величина вакуума для получения требуемой скорости течения в водозаборной трубке в зависимости от высоты камеры над водой при различных диамет­ рах насадок и длинах шланга (10 и 20 м).

мый насосом вакуум недостаточен для надежной работы прибора. Кроме того, применение батометра ограничивается диапазоном ско­ ростей течения от 0,2 до 3,5 м/с. Высота установки вакуумной ка­ меры над поверхностью воды не должна превышать 4 м. Как пока­ зал опыт работы с прибором, наиболее эффективно его применение на реках с большими глубинами, где водозаборный наконечник опускается в воду на тросе с грузом, на котором укрепляется вер­ тушка для одновременного измерения скоростей течения.

После взятия пробы, перед взятием последующей, необходимо выгнать оставшуюся в шланге воду обратно в реку, для чего на­ гнетают насосом воздух в камеру и на короткое время открывают кран, соединяющий камеру с водозаборным шлангом. Этим также достигается удаление осевших на стенках шланга наносов. Осо­ бенно важно заботиться об удалении осевших в шланге наносов в случае перехода от придонной точки одной вертикали к поверх­ ностной точке последующей вертикали. Наблюдения показывают, что оставшиеся на стенках шланга наносы, если их не удалить, мо­ гут в указанном случае завысить мутность в поверхностной точке потока.

Пробы воды на мутность берут вакуумным батометром точеч­ ным или интеграционным способом. Интеграционный способ приме­ няют при глубинах более 1 м.

Как уже указывалось, для взятия проб воды на мутность в от­ дельных случаях применяют простые литровые бутылки из проз­ рачного стекла (рис. 24.6). Их укрепляют на штанге или на грузе под углом 25° к горизонтальной плоскости при помощи специаль­ ных обойм; в вертикальном положении опускать бутылки нельзя, так как в этом случае, как показал опыт, получается заниженная

302