в воде, а на нижнем конце— |
обтекаемой формы груз 3 весом до |
10 кг. На конце груза укреплен |
режущий стакан 4 для взятия пробы |
грунта, имеющий длину 12 см |
и диаметр 4 см, внутри которого |
имеется поршень 5 для выдавливания взятой пробы грунта. Шток
|
поршня |
проходит |
через |
внутреннее |
|
отверстие |
|
металлической |
|
а) |
|
б) |
|
трубки 1 |
и |
на конце имеет ручку 6, |
|
|
|
выходящую |
через |
|
продольную |
щель |
|
|
|
|
|
трубки. Для |
выхода |
воды |
из |
стакана |
|
|
|
|
|
в момент взятия пробы в нем имеется |
|
|
|
|
|
отверстие 7. На нижнем конце груза |
|
|
|
|
|
находится |
кольцо |
8, |
|
а |
на |
стабилиза |
|
|
|
|
|
торе — кольцо |
с |
пружинным |
|
зажи |
|
|
|
|
|
мом 9, в котором зажимается трос 10, |
|
|
|
|
|
закрепленный |
в кольце |
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При взятии пробы на ходу судна |
|
|
|
|
|
щуп |
бросают |
за |
борт |
с носа |
|
судна |
|
|
|
|
|
(необходимо |
|
следить, |
|
чтобы трос |
не |
|
|
|
|
|
мешал свободному |
падению |
прибора); |
|
|
|
|
|
по достижении щупом дна стакан вре |
|
|
|
|
|
зается в грунт, который поднимает |
|
|
|
|
|
поршень. При подъеме щупа трос на |
|
|
|
|
|
тягивается, |
|
срывает |
зажим |
с |
кольца |
|
|
|
|
|
на стабилизаторе, и щуп в переверну |
|
|
|
|
|
том |
виде извлекается |
из воды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г р у н т о в ы е |
т р у б к и |
предна |
|
|
|
|
|
значены для взятия проб донных отло |
|
|
|
|
|
жений с судна, стоящего на якоре пли |
|
|
|
|
|
находящегося |
в движении. |
Приборы |
|
|
|
|
|
в основном |
предназначены |
для |
мор |
|
|
|
|
|
ских исследований, но некоторые из |
|
|
|
|
|
них, в частности описываемые ниже, |
|
|
|
|
|
могут применяться |
и при изучении дон |
|
|
|
|
|
ных отложений на озерах и водохра |
|
|
|
|
|
нилищах, |
а |
также |
|
в |
устьевых |
|
участ |
|
Рис. 26.7. |
Грунтовые трубки. |
ках |
рек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубка |
для |
взятия |
проб |
с |
с у д н а |
|
|
|
|
|
|
а — т р у б к а |
д л я взятия |
проб |
с с у д н а |
н а |
я к о р е |
|
(рис. |
|
26.7а) |
состоит |
|
на якоре; |
б — трубка |
д л я |
взятия |
из |
|
|
проб |
на х о д у |
с у д н а . |
|
в основном |
|
трех |
частей: трубки |
/, |
|
|
|
|
|
коронки 2, |
груза со |
стабилизатором |
3. |
Трубка служит для помещения взятой пробы. Внутри трубки имеется вкладыш 4, представляющий собой разъемную латун ную трубку, которая вынимается вместе с пробой, чем и дости гается сохранение структуры грунта. Коронка представляет собой
стальной |
наконечник |
с режущими |
краями, |
навинчиваемый |
на |
нижний |
конец |
трубки. Стабилизатор |
навинчивается |
на верх |
ний |
конец |
трубки |
и |
служит для придания |
прибору |
устойчи |
вого вертикального положения во время падения в воде. В верх нем торце трубки имеется отверстие, закрываемое клапаном 5, слу жащее для выхода воздуха при взятии пробы; при подъеме трубки
клапан автоматически закрывается, что исключает возможность
выпадения пробы из трубки. Сверху трубки |
имеется скобка 6 и |
крюк 7 для присоединения троса, идущего к лебедке. |
|
Трубки изготовляются длиной |
1 и |
1,5 м, |
емкостью |
соответст |
венно 1800 и 2700 см3 ; вес трубок |
13,5 и 19,0 кг. |
|
Для взятия пробы трубка подвешивается |
на тросе |
и опуска |
ется в воду до полного погружения. |
Лебедка |
ставится |
на холо |
стой ход, что дает возможность трубке быстро падать. Трубка вне дряется в грунт под действием своего веса и скорости падения. Достижение трубкой дна заметно по ослаблению троса. Выбрав слабину троса, отсчитывают глубину и поднимают трубку на па лубу, где, сняв коронку, вынимают вкладыш с пробой.
Трубка 1 для взятия проб на х о д у с у д н а (рис. 26.76) отли чается устройством верхнего клапана и стабилизатора 3, имею щего по наружной поверхности оправу цилиндрической формы. Трубка снабжена устройством, которое обеспечивает ее подъем берущим пробу концом вверх. Перед спуском трубки в воду кла пан открывается. Необходимым условием для работы с этой труб кой является наличие у вьюшки лебедки свободного хода для бы строго сбрасывания троса. Скорость сбрасывания должна быть не меньше, чем скорость судна плюс скорость падения трубки в воде (4—5 м/с).
Трубка со взятой пробой укладывается на специальную под ставку или палубу. Коронка 2 свинчивается с трубки, а вкладыш с пробой вынимается и раскрывается. Проба оценивается визу ально и составляется ее описание. Затем проба отправляется в ла бораторию для анализа.
Исследование донных отложений может проводиться новым, ультразвуковым методом [15], который в настоящее время уже применяется в водных исследованиях и является весьма перспек тивным. Применение этого метода позволяет получить автомати ческую запись наслоений грунтов дна на бумажной ленте, что значительно сокращает сроки исследований.
Глава 27
ЛАБОРАТОРНАЯ ОБРАБОТКА ПРОБ НАНОСОВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
27.1. Общие замечания
Лабораторная обработка проб наносов и донных отложений производится для определения их количества (веса) в пробах и гранулометрического (механического) состава. Кроме того, в не обходимых случаях производится определение гигроскопической влаги, а также удельного и объемного веса донных отложений.
Лабораторную обработку проб наносов и донных отложений
обычно производят в два приема: первичная обработка произво дится непосредственно на постах в полевых лабораториях, а вто ричная— в стационарных лабораториях на гидрологических стан циях. Первичная обработка заключается в выделении наносов из воды и высушивании их. Вторичная обработка состоит в опреде лении количества (веса) наносов в пробах, состава наносов и дон ных отложении по крупности, а также гигроскопической влаги, удельного и объемного веса.
|
27.2. |
Первичная обработка проб |
|
Первичная |
обработка проб включает следующие виды |
работ: |
1) выделение |
наносов |
из воды путем отстоя или фильтрования |
проб, 2) высушивание |
выделенных наносов и пересылку их |
в со |
ответствующих упаковках в лабораторию для анализа. Крупные фракции донных наносов на постах разделяют на отдельные фрак ции на грохотах пли с помощью калибров. Кроме того, на постах может производиться обработка проб взвешенных наносов путем суточного отстоя в трубках.
Выделение взвешенных наносов из проб воды, |
предназначен |
ных для определения |
мутности, выполняется путем |
автоматического |
фильтрования, если |
объем пробы не превышает |
1 |
л, или путем |
фильтрования после предварительного отстоя наносов, а также посредством фильтрования под давлением. Выделение наносов из проб, предназначенных для определения крупности, производится только путем отстоя.
Способ отстоя проб. Для выделения наносов путем отстоя при меняют трехлитровые бутылки из светлого стекла, а также круг лые или конические (расширяющиеся книзу) сосуды из белого
стекла диаметром не менее 10 |
см. На сосуды наклеивают этикетки |
с номерами проб и прочими |
сведениями. Отстойные сосуды ста |
вят на горизонтальную полку в затемненном от солнечных лучей месте и защищают от пыли.
Продолжительность отстоя зависит от размера частиц наносов, высоты слоя воды в сосуде и температуры воды. Чем мельче ча стицы, тем меньше их гидравлическая крупность и тем больше продолжительность их оседания. Чем больше высота слоя воды в сосуде, тем больше продолжительность осаждения.
Время отстоя принято определять из расчета на полное осаж дение частиц диаметром до 0,0005 мм при 15° С; при этом продол жительность отстоя проб выражается зависимостью
|
|
|
|
t = |
0Mk, |
|
|
|
(27.1) |
где t — продолжительность отстоя |
в |
сутках; |
h — высота |
слоя |
воды |
в сантиметрах; |
k — коэффициент, |
учитывающий |
изменение вязко |
сти воды с температурой |
и определяемый по табл. 27.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
27.1 |
Температура |
воды, |
°С |
40 |
30 |
25 |
|
20 |
15 |
12 |
10 |
6 |
Коэффициент |
6 |
|
0,58 |
0,70 |
0,78 |
0,88 |
1,00 |
1,08 |
1,15 |
1,30 |
Температура |
воды |
принимается |
равной |
температуре |
воздуха |
в помещении. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжительность |
отстоя проб (в сутках) можно определить |
по |
табл. 27.2, которая |
рассчитана |
по |
приведенной |
выше |
зависи |
мости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 27.2 |
|
|
|
|
|
|
Температура |
воды, °С |
|
|
|
|
Л см |
|
|
|
|
|
20—15 |
15—12 |
|
12-9 |
9 - 7 |
7 - 5 |
|
'10-30 |
30-25 |
|
25-20 |
|
|
44—40 |
12 |
13 |
|
15 |
|
16 |
|
18 |
|
20 |
21 |
23 |
39—35 |
10 |
12 |
|
13 |
|
14 |
|
16 |
|
17 |
19 |
20 |
34—30 |
9 |
10 |
|
11 |
|
12 |
|
14 |
|
15 |
16 |
17 |
29—25 |
7 |
8 |
|
9 |
|
10 |
|
11 |
|
12 |
13 |
14 |
24—20 |
6 |
7 |
|
8 |
|
|
8 |
|
9 |
|
10 |
11 |
12 |
19—15 |
5 |
5 |
|
6 |
|
|
6 |
|
7 |
|
8 |
8 |
9 |
14—10 |
3 |
4 |
|
4 |
|
|
4 |
|
5 |
|
5 |
6 |
6 |
Для ускорения отстоя наносов в пробах, предназначенных для |
•определения |
мутности |
воды, |
допускается |
при мутности |
более |
200 |
г/м3 .производить коагулирование наносов |
добавлением в пробу |
20-процентного |
раствора |
химически |
чистого |
хлористого |
каль |
ция из расчета |
1 мл иа 100 мл пробы. Продолжительность |
отстоя |
при |
коагуляции |
уменьшается |
в |
два-три |
раза, |
но |
следует |
иметь |
в виду, что процесс коагуляции1 |
взвешенных |
наносов сложен и за |
висит от многих |
причин, поэтому не всегда |
им пользуются. Его мо |
гут |
тормозить: отсутствие |
во взвеси |
достаточного количества мел |
ких частиц коллоидальных размеров, наличие органических ве ществ, низкая температура воды пробы и другие причины.
После отстоя осветленная вода из бутылей осторожно слива ется при помощи сифона, а остающийся слой с осевшими на дне
наносами взбалтывается и переливается в |
чистую |
бутылку; |
если |
данная проба взята для определения крупности, то бутылка |
заку |
поривается, |
заливается |
парафином или сургучом |
(для консерва |
ции полезно |
в пробу |
добавить |
несколько |
капель |
10-процентного |
раствора формалина) |
и вместе |
с другими |
пробами отправляется |
в лабораторию. Если |
проба взята для определения мутности, то |
после слива |
чистой воды она ставится на |
фильтрование. |
|
Способы фильтрования. Выделение наносов из воды фильтро ванием производится быстрее, чем путем отстоя. Применяются способы автоматического фильтрования и фильтрования под дав лением. Наносы из воды выделяются иа заранее подготовленные фильтры из обеззоленной бумаги, которые присылаются из стаци онарной лаборатории. В лаборатории фильтры предварительно
1 Процесс коагуляции заключается в образовании хлопьев из мелких частиц (илистых н глинистых) вследствие их слипания и основан на нейтрализации электрического заряда на поверхности взвешенных частиц противоположным по знаку зарядом ионов кальция, содержащихся в электролите (СаС1).
взвешивают и на каждом из них простым карандашом простав ляют номер. Каждая проба воды фильтруется на отдельный
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фильтр. При большом содержании наносов |
одна |
проба |
может |
фильтроваться |
на несколько фильтров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А в т о м а т и ч е с к о е |
ф и л ь т р о в а н и е |
|
применяется |
в |
слу |
чае, |
если |
объем пробы не превышает |
1 л, |
и заключается |
в |
том, |
|
|
|
|
|
что бутылка |
с пробои ставится в пере |
|
|
|
|
|
вернутом |
виде |
(рис. |
27.1) |
над |
воронкой, |
|
|
|
|
|
горлышко |
бутылки |
|
погружается |
в |
воду |
|
|
|
|
|
в воронке; под воронку подставляется |
|
|
|
|
|
бутылка |
для |
сбора |
профильтровавшейся |
|
|
|
|
|
воды. Когда |
некоторое |
количество |
воды |
|
|
|
|
|
из воронки |
профильтруется |
и |
|
уровень |
|
|
|
|
|
в ней немного понизится, в бутылку вой |
|
|
|
|
|
дет пузырек воздуха и вытеснит из нее |
|
|
|
|
|
соответствующий |
|
объем |
воды, |
|
которая |
|
|
|
|
|
выльется в воронку и восстановит перво |
|
|
|
|
|
начальный уровень. При этом фильтро |
|
|
|
|
|
вание происходит при постоянном напоре |
1 см |
|
|
|
|
и не требует |
надзора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
автоматического |
|
фильтрования |
|
|
|
|
|
делается |
|
специальный |
шкаф |
(рис. 27.2); |
|
|
|
|
|
в этом шкафу производится также высу |
|
|
|
|
|
шивание |
|
фильтров |
|
с |
наносами |
и |
хра |
|
|
|
|
|
нится оборудование и материалы, необ |
|
|
|
|
|
ходимые при |
фильтровании. |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
При |
установке |
бутылки |
с |
пробой на |
|
|
|
автоматическое |
|
фильтрование |
фильтры |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
перед |
укладкой |
в |
воронки |
необходимо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
смачивать |
чистой |
|
водой |
для |
плотного |
|
|
|
|
|
прилегания к стенкам воронки и обеспе |
|
|
|
|
|
чения |
полной |
поверхности |
фильтрования. |
Рис. |
27.1. |
|
Автоматическое |
Если |
фильтруется |
проба |
с |
мелкими |
на |
|
фильтрование. |
носами, |
то в |
пробу |
рекомендуется |
под |
/ — бутылка |
с |
пробой воды; 2 — |
лить |
раствор |
хлористого |
кальция |
из |
рас |
резиновый |
наконечник; 3 — бу |
чета |
1 мл на |
100 |
мл |
пробы. |
|
|
|
|
|
м а ж н ы й фильтр; |
4 — воронка; |
|
|
|
|
|
5 — р е з и н о в ы й |
наконечник; 6 — |
Подсушка |
|
фильтров |
с |
выделенными |
бутылка д л я профильтровавшей |
|
|
|
ся |
воды. |
наносами |
производится |
|
вначале |
на во |
|
|
|
|
|
ронках. Затем |
фильтры |
окончательно |
вы |
сушиваются без воронок. Высушенные на -воздухе фильтры скла
дываются |
наносами внутрь так, |
чтобы |
они |
не могли |
высыпаться |
и номер |
фильтра был виден; в |
таком |
виде |
фильтры |
укладывают |
в пергаментные пакетики, в которых отправляются в лабораторию
для взвешивания (каждый |
фильтр помещается в отдельный па |
кетик) . |
|
Ф и л ь т р о в а н и е п о д |
д а в л е н и е м применяется при необ |
ходимости быстрого выполнения работ, что особенно ценно в экс педиционных условиях. Способ фильтрования под давлением раз работан В. С. Куприным. Вначале применялась установка Куприна,
