Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 419

Скачиваний: 6

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

створ при расходе воды Q м3 /с и при температуре воды t% (тепло­

вой расход),

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T*=zCt,Q,

 

 

 

(30.1)

где

С — удельная

объемная

теплоемкость

воды,

 

равная

1000

ккал/ (м3 • град.)

В системе СИ удельная теплоемкость

воды

принимается

равной 4190

Д ж / ( к г - К ) .

 

 

 

 

 

Для большинства рек значение температуры воды ti в приве­

денной

формуле

можно принять примерно равным значению

темпе­

ратуры

воды,

измеряемой на посту в постоянной

точке

(обычно

прибрежной).

Для отдельных больших рек, где температура воды

в постоянной

точке у

берега существенно

отличается

от

темпе­

ратуры

воды

на

стрежне

(р. Енисей в нижнем течении,

реки

Ан­

гара, Лена и д р . ) ,

в приведенную

формулу

следует

дополнительно

ввести коэффициент К, равный отношению температуры воды, из­ меренной в постоянной точке наблюдений, к средней температуре воды по всему живому сечению реки. Значение коэффициента К определяется в этих случаях путем организации специальных ис­

следований в различные сезоны года

с

выполнением температур­

ных

разрезов.

 

 

 

 

 

При изучении термического режима

о з е р

и

в о д о х р а н и ­

л и щ

температура

воды измеряется

как на

поверхности, так и

в глубинных слоях.

Температуру на

поверхности

воды измеряют

в пункте наблюдений, выбираемом у приглубого берега в месте, имеющем свободный водообмен с глубоководной частью водоема. Измерение производят термометром в оправе на глубине 0,1 м от поверхности.

Температуру воды в глубинных слоях измеряют на рейдовых вертикалях или вертикалях гидрологических разрезов, на которых,

кроме того, ведут наблюдения за цветом и прозрачностью

воды,

химическим

составом, течениями, а

в зимний

период — также

за толщиной

и строением

льда. Температуру воды

измеряют на

определенных

горизонтах,

положение

которых

по

глубине

опре­

деляют в зависимости от глубины вертикали и от разности темпе­ ратур воды у поверхности и у дна.

При назначении горизонтов измерения температуры необходимо стремиться к достаточному освещению области с наибольшим гра­ диентом температуры — слоя температурного скачка. Для этого производят дополнительное измерение температуры в двух-трех точках в области наибольшего изменения температуры по глубине.

Систематические стационарные наблюдения за температурой

воды

на глубинах проводят на одной или нескольких

вертикалях,

а

при

специальных исследованиях — по

ряду створов

(разрезов)

с

несколькими вертикалями на каждом

створе.

 

Для измерения температуры воды в глубинных слоях в настоя­

щее время

применяют полевой

г и д р о л о г и ч е с к и й

э л е к ­

т р о т е р м о м е т р ГР-41М, имеющий диапазон измерений

от —1

до +35° С и точность отсчета по шкале

0,1° С. Датчик

термометра

укреплен на

конце трехжильного

кабеля

длиной 45 м.

Измеритель-

380


пая часть смонтирована в металлическом футляре, внутри которого имеется также вьюшка с кабелем. Электрическая схема и принципдействия прибора такие же, как и микроэлектротермометра ГР-51. Для измерения температуры электротермометр устанавливают и за­ крепляют на судне. Датчик вставляют в специальный зажим, укрепляют на тросе лебедки, при надобности снизу присоединяют гидрометрический груз и погружают па заданную глубину. Через

4—5 минут, надев наушники, нажимают кнопку включения

пита­

ния и, вращая ручку реохорда, добиваются исчезновения

звука

в них; после этого берут отсчет температуры по шкале.

 

Электротермометр ГР-41М (так же как и ГР-51) является

сете­

вым прибором и выпускается заводами Гндрометслужбы. Следует отметить некоторые недостатки прибора. К ним относится большая

.инерционность датчика (что свойственно электротермометрам со­ противления), большой вес и размеры, неудобство работы с науш­ никами при морозе.

Отмеченными

недостатками не обладают т е р м и с т о р н ы е 1

т е р м о м е т р ы ,

выпуск которых для гидрологических работ про­

мышленностью пока не налажен. Отдельные организации изготов­ ляют их своими силами и с успехом применяют. Основными до­ стоинствами термпсторных термометров являются весьма малая тепловая инерция и малый вес.

Для обеспечения стабильности характеристик термисторов их предварительно подвергают искусственному старению, например,

путем

 

выдержки в

термостате

при температуре

110° С в

течение

суток

или

другими

способами. В качестве датчика температуры

используют

обычно

термистор ММТ-120 или МТ-54,

а в

качестве

регистратора — электроизмерительный

мост

МВУ-49

или

МО-62.

Температуру воды

определяют

по величине

сопротивления, поль­

зуясь

тарнровочной

зависимостью.

Точность

измерения

темпе­

ратуры

0,1° С.

 

 

 

 

 

 

 

Для

измерения

температуры

воды

на больших

глубинах, на­

пример на крупных озерах и водохранилищах, где невозможно ис­ пользовать электротермометр ГР-41М ввиду недостаточной длины кабеля, применяют глубоководные опрокидывающиеся термометры.

Г л у б о к о в о д н ы й о п р о к и д ы в а ю щ и й с я ' т е р м о м е т р (рис. 30.3 а) представляет собой стеклянный баллон, внутри кото­ рого укреплены два термометра — основной и добавочный. Для измерения температуры воды служит основной термометр. Доба­ вочный термометр необходим для внесения поправки (редукцион­ ной) за счет изменения температуры воздуха внутри стеклянного баллона термометра, которое может произойти от момента измере­

ния

температуры

воды (момент

опрокидывания

термометра)

до

момента отсчета

температуры.

Добавочный термометр

распо­

ложен в перевернутом виде относительно основного

и представ­

ляет собой обычный

ртутный термометр с делениями

через

0,5° С.

Термистор — полупроводниковое термосопротнвление.

381


ставляется на каждом термометре с обратной стороны и

выра­

жается в градусах. Знать его необходимо для определения

редук­

ционной поправки.

 

Термометры применяются в специальных рамах (рис.

30.3 6),

устройство которых предусматривает возможность опрокидывания термометров вместе с рамой для отрыва столбика ртути в капил­ ляре термометра.

В раме имеются две гильзы для термометров. Для большей точности измерения в обе гильзы вставляются термометры, а тем­ пература определяется путем осреднения их показаний.

Обычно на тросе укрепляют серию

рам, располагая их на за­

данных глубинах. По истечении

срока

наблюдений (5—7

минут)

для отрыва столбика ртути в термометрах

рамы опрокидываются

посредством посыльного груза,

пускаемого

по тросу. Затем

рамы

поднимают на палубу, берут отсчеты по дополнительному и основ­ ному термометрам. Величина редукционной поправки к показаниям

основного термометра определяется

по специальным

таблицам

(см. «Наставление

гидрометеорологическим станциям

и постам»,

вып. 7, ч. 1).

 

 

 

О б р а б о т к а

р е з у л ь т а т о в

наблюдений за температурой

воды на рейдовых вертикалях заключается в построении эпюр рас­ пределения температуры по глубине. За годовой цикл наблюдений составляют хронологический график изменения температуры воды на вертикали — график термоизоплет.

По данным измерений температуры воды на гидрологическом разрезе вычерчивают эпюры распределения температуры на каж­ дой вертикали разреза, а на их основе вычерчивают на поперечном профиле изотермы — линии равных температур.

30.2. Определение прозрачности и цвета воды

Прозрачность воды определяют по погружаемому в воду стан­ дартному белому диску (диск Секки), который представляет собой (рис. 30.4) металлический круг 1 диа­ метром 300 мм, в центре которого вставлена втулка 2 с пропущенным через нее линем 4 и грузом 3, располо­ женным на нижней поверхности диска.

Диск окрашен в ярко-белый цвет. Линь длиной 20—50 м размечается марками.

Прозрачность

воды

определяется

 

с теневого борта судна. Диск медленно

 

опускают в воду

и, когда

он переста­

Рис. 30.4. Белый диск для опре­

нет быть видимым, замечают по

линю

деления прозрачности воды.

глубину его погружения. Затем

травят

 

линь еще на 1—2

м и, выждав

10—15

секунд, чтобы исчезло зри­

тельное впечатление от диска, медленно выбирают линь до мо­ мента появления диска.

383


нивают цвет воды над диском с цветом жидкости в пробирках, при этом шкала должна находиться в тени, а под пробирки сле­ дует положить лист белой бумаги. Номер пробирки с оттенком

цвета, наиболее близко подходящим к

цвету воды,

записывают

в книжку. Точное совпадение оттенков

наблюдается

не всегда.

Если цвет воды подходит к двум соседним оттенкам шкалы, то за­ писывают номера обеих пробирок.

Обработка материалов наблюдении за цветом и прозрачностью

воды заключается в

составлении месячных

и годовых таблиц,

а также в построении

графиков годового хода

этих элементов.

Глава 31

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЛЕДОВЫМ РЕЖИМОМ Для изучения ледового режима гидрологические станции

ипосты проводят следующие наблюдения:

1)за ледовой обстановкой и условиями образования и разру­ шения льда в периоды замерзания и вскрытия водоема;

2)за ростом толщины ледяного покрова, характером его по­ верхности и ледовыми явлениями в период ледостава;

3)за образованием внутриводного льда, шуги и за шугоходом. Кроме перечисленных, в программу могут включаться специаль­

ные исследования и наблюдения: исследование строения льда и его физических свойств, изучение влияния ледяных образований (за­ жоров, заторов и др.) на режим протекания воды в реках и вы­ текания воды из озер и водохранилищ, изучение режима полыней в нижних бьефах ГЭС и т. д. Программы и методики подобных исследований разрабатывают в каждом случае с учетом местных условий и технических возможностей.

31.1. Наблюдения за ледовой обстановкой и ледоходом

Наблюдения за ледовой обстановкой ведут на гидрологических станциях и постах в течение всего зимнего периода. Участок на­ блюдений назначают в зависимости от ширины реки протяжен­ ностью от 0,2 до 2 км. Желательно, чтобы на выбранном участке имелся плёс и перекат (для промерзающих рек это условие обя­ зательно) .

В

зависимости

от интенсивности развития ледяных образова­

ний и

степени их

изменчивости наблюдения ведут ежедневно или

же раз в 3—5 дней. В переходные периоды осеннего и весеннего ледоходов наблюдения за ледовой обстановкой проводят как в основные, так и в дополнительные сроки водомерных наблюде­ ний, а в случае быстрой смены гидрометеорологических условий

иледовой обстановки — учащенно.

Всостав наблюдении за ледовой обстановкой входит визуаль­ ная оценка ледовой обстановки и ее развития, а также картиро­ вание.

25

Гидрометрия

385