Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

учтена пульсация перемещения наносов, а при слишком длинной возможен подмыв прибора, движение наносов в обход, частичный выход наносов через сетку ящика.

Б а т о м е т р - с е т к а ГТИ (рис. 25.4) предназначен для учета крупной гальки, влекомой по дну. Батометр состоит из металличе­ ской рамы и натянутой на нее проволочной сетки. Опускается ба­ тометр на штанге. Размер ячеек сетки устанавливается в соответ­ ствии с наименьшим диаметром гальки, улавливаемой батометром. Ширина входного отверстия батометра принимается 0,2-—0,4 м.

Недостатком батометра-сетки является неполный учет донных наносов, так как частицы диаметром меньше размера ячеек не ула­

Р е г и с т р а т о р д в и ж е н и я к р у п н ы х н а н о с о в . В Г Ш Н. Я- Соловьевым [54, 55] разработан и испытай регистратор дон­ ных наносов, действие которого основано на фиксации соударений движущихся частиц с чувствительным элементом прибора.

Исследования движения донных наносов на горных реках вы­ явили, что они перемещаются преимущественно путем сальтации. Приемная пластина датчика (рис. 25.5), устанавливаемого на дне, воспринимает удары сальтирующих частиц. С приемной пластиной соединен индукционный преобразователь, в подвижных катушках которого при каждом ударе частиц наводится электродвижущая сила. Энергия каждого соударения преобразуется в электрический сигнал соответствующей величины. Запись производится на магни­ тоэлектрическом осциллографе. Обработка записи выполняется на основе градуировочной зависимости, получаемой по результатам лабораторной тарировки.

Элементарный расход донных наносов вычисляется по формуле

п

1

Согласно исследованиям Соловьева, «o = 0,76uy, где иу — ско­ рость течения воды, измеряемая гидрометрической вертушкой, рас­

ческой установке ГР-64 (или ГР-70). Сигналы датчика п сигналы вертушки передаются раздельно (рис. 25.5), сначала измеряется скорость течения.

Регистратор наносов рассчитан на условия горных рек при ско­ ростях до 5 м/с и глубинах до 4 м. Диапазон регистрируемых ча­ стиц от 20 до 300 г при скорости их движения в придонной области от 1 до 3 м/с.

Прибор может быть использован для исследований движения наносов в горных реках, а также и для измерения расхода нано­ сов. В последнем случае целесообразно скоростные вертикали на­ значать возможно чаще, через 1—2 м, учитывая неравномерное распределение движущихся наносов по дну. Период осреднения пульсации принимают 3—6 минут, однако в каждом случае полезно определить его опытным путем. Величину расхода наносов вычис­ ляют аналитическим или графическим способом, как это изложено в следующем параграфе.

Опыта применения описанного прибора в производственных ус­ ловиях пока нет.

25.2. Измерение и вычисление расхода донных наносов. Подсчет стока донных наносов

Измерение расходов донных наносов. Количество измерений расходов донных наносов устанавливается в зависимости от ре­ жима реки, обычно не менее десяти в год с более частыми измере­ ниями в периоды половодий и паводков. Измерение расходов дон­ ных наносов производится одновременно с измерением расходов воды и взвешенных наносов. Пробы дойных наносов берутся на всех скоростных вертикалях створа. Для анализа крупности спе­ циальные пробы не берутся, а анализируются те же пробы, которые взяты для определения объема.

При измерении расходов на равнинных реках необходимо на каждой вертикали перед опусканием батометра сделать промеры дна для определения расположения песчаных гряд и правильной установки батометра на взбеге гряды, т. е. на пологой поверхности вблизи гребня. При установке батометра в подвалье гряды нор­ мальное поступление наносов в него будет нарушено п результат измерений будет неверным.

При больших скоростях течения возможен значительный относ батометра вниз по течению, что особенно часто бывает на горных реках. Для предотвращения относа применяются оттяжки; упот­ ребляемая конструкция оттяжки показана на рис. 25.6. Чтобы сде­

326

ком. Оттяжка из тонкого троса (2—3 мм) прикрепляется одним концом к батометру, пропускается через блок, а другой конец удер­ живает в руке наблюдатель, находящийся в лодке или люльке. На­ тяжением этого конца троса батометру придается требуемое по­ ложение, после чего трос закрепляется.

При установке батометра на дне горных рек полезно также предварительно промерить дно, чтобы обнаружить возможные крупные неровности в виде валунов п т. п., которые могут поме­ шать правильному положению прибора на дне.

На каждой вертикали рекомендуется погружать батометр для взятия проб по три—пять раз для осреднения пульсации наносов.

трос

Рис. 25.6. Устройство оттяжки.

В случае, если будет обнаружена вертикаль с нулевым расходом наносов, необходимо назначить дополнительные вертикали, чтобы выявить границы движения наносов. Так же следует поступать в прибрежной части створа, если у берега движение наносов не наблюдается.

При измерении расхода песчаных донных наносов по извлече­ нии батометра из воды наносы вытряхивают в ванночку (таз) и переводят в мерный цилиндр для измерения их объема. Затем пробы наносов просушивают на воздухе, тщательно упаковывают, снабжают этикеткой и отправляют в лабораторию для взвешива­ ния и анализа крупности; одновременно с этим направляют копию «Книжки для записи измерения расхода влекомых по дну нано­ сов».

При измерении расхода донных наносов, состоящих из крупных фракций (гравия, гальки), объем проб не определяют. Остальные

327

графическим способом. Независимо от принятого способа вычисле­ ния расхода необходимо предварительно подсчитать элементарные расходы наносов. Элементарные расходы донных наносов для каждой вертикали определяют по формуле

между крайними вертикалями н урезами воды или границами по­ лосы движения наносов.

При графическом способе на поперечном профиле реки строят эпюру распределения элементарных расходов донных наносов по ширине реки (рис. 25.7). Площадь эпюры, определенная плани­ метром, численно равна величине полного расхода донных наносов.

Подсчет стока донных наносов. Для вычисления стока донных наносов строят график связи между значениями расхода воды и

на графике располагаются с небольшим разбросом, то по середине полосы точек проводят на глаз плавную кривую, которая чаще всего бывает обращена выпуклостью к оси Q. По полученной кри­ вой определяют значения средних суточных расходов донных на­ носов по значениям средних суточных расходов воды.

Если точки значений (Q, G) на графике ложатся с большим разбросом и по ним невозможно провести одну кривую, то необ­ ходимо проанализировать нанесенные точки, пометив каждую точку значением уклона водной поверхности, средней скорости те­ чения или средней глубины. При этом может оказаться, что по точ­ кам, помеченным одинаковыми или близкими значениями указан­ ных элементов потока, можно провести кривые, каждая из кото­ рых будет выражать связь для определенного периода времени, для которого по этой кривой и определяются средние суточные расходы донных наносов по средним суточным значениям расходов воды.

328