Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 414

Скачиваний: 6

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

Визуальные наблюдения проводят для хронологического осве­ щения развития ледяных образований и явлении на участке поста. При записи ледовой обстановки следует руководствоваться терми­ нологией характерных ледяных образований и явлений ледового режима, разработанной в системе Гидрометслужбы (приложе­ ние 7). Если ледовая обстановка сложна и разнообразна, то, кроме описания, производят ее картирование на бланках плановой схемы участка реки. В этом случае ледовую обстановку показывают условными знаками (рис. 31.1).

 

 

 

СС ССС

 

6

 

 

 

 

11

 

Д Д Д

, е

 

 

 

21

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

12

 

 

 

 

17

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

ААЛЛ

 

 

18

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

ЛЛЛ13

 

 

 

 

X X X

 

24

 

 

 

 

 

9

 

лл лл

 

14

 

 

 

 

 

X

X X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

га

 

 

26

 

5

 

 

 

10

 

ЛЛЛ ЛЛЛ 16

 

 

 

 

20

 

 

сс сс сс

 

L _ I l_l 1_)

 

 

 

 

 

 

 

 

26

а сс

 

 

 

 

 

 

ЛЛЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 31.1.

Условные

 

знаки

картирования

ледовой

обстановки.

/ — чистая

вода; 2 — л е д я н о й покров,

сплошной

и

ровный;

3 — забереги;

4 — з а б е р е г и

остаточные;

5 — с н е ж н и ц а ;

6 — сало;

7 — внутрнводный

(глубинный

н

донный)

л е д ;

8

пятры;

 

9

л е д я н а я перемычка;

10 — ш у г о х о д

 

редкий;

 

/ /

— ш у г о х о д

средний;

12 — ш у г о х о д

густой;

13 — л е д о х о д

редкий;

14 — л е д о х о д

средний;

15 — л е д о х о д

густой;

 

16 —

торосы; 17—полынья;

18 — пропарина,

промоина;

19 — трещины

во

 

л ь д у

и разводья;

 

20 — наледь;

21 — место,

где

река

перемерзла

д о

 

д н а ;

22 — вода

на

льду; 23 — вода

течет

поверх

 

льда;

24 — насл у д;

25 — за ­

 

 

 

краина;

26 — место

затора

или

з а ж о р а .

 

 

 

 

Черная краска

на условных обозначениях

/,

3,

4,

7—9, 17—19, 25,

озна ­

ч а ю щ а я пространства

воды

б е з л ь д а ,

а т а к ж е

фон к

условным

о б о з н а ­

чениям

5,

6

и 10—15

на с х е м а х з а к р а ш и в а ю т с я

синим к а р а н д а ш о м .

При описании ледяных образований отмечают степень их раз­

вития. При наблюдении заберегов

и закраин определяют

на

глаз

их ширину у каждого берега.

 

 

 

 

 

При

ледоходе оценивают его

г у с т о т у

в долях

от

еди­

ницы: за

нуль принимается

совершенно чистая

поверхность

воды,

а за единицу — поверхность

реки,

сплошь покрытая движущимся

льдом.

Если лед проходит не по всей ширине реки, то отмечается гу­ стота ледохода в наблюдаемой его полосе и ширина полосы отно­ сительно полной ширины реки. Например, запись «ледоход 0,7X Х0,3» означает, что лед густотой 0,7 шел полосой, занимая 0,3 ши­ рины всей реки, а остальная ее часть была свободна ото льда.

Произведение 0,7X0,3 = 0,21 дает

суммарную характеристику

явле­

ния и называется

к о э ф ф и ц и е н т о м л е д о х о д а . Если

необ­

ходимо получить

более точные

характеристики густоты ледохода

и степени покрытия

реки льдом, последние определяются с по­

мощью геодезических инструментов или аэрофотосъемки.

 

Большой практический интерес представляет расход

льда,

т. е. количество льда

в кубических метрах, проходящего через

дан-

386


ный створ в одну секунду. Для определения расхода льда изме­ ряют скорость движения плывущих льдин и толщину льда. Ско­ рость движения льдин находят по времени прохождения отдель­ ными приметными льдинами расстояния между заранее разбитыми створами. Расстояние между створами устанавливают с таким расчетом, чтобы продолжительность хода льдин между створами

была не менее 8—10 секунд. Измерение

скорости движения

льдин

производят с пятидесятикратной повторностью в разных

местах

по ширине реки.

 

 

 

 

 

Толщину льдин определяют по пяти—десяти наиболее крупным

льдинам, выжатым на берег.

 

 

 

 

 

Расход льда (в м3 /с) вычисляют по формуле

 

 

Qn =

khvB,

 

 

 

(31.1)

где k — коэффициент ледохода,

равный

произведению густоты ле­

дохода и степени покрытия реки

льдом;

/г — средняя толщина льда

в метрах; v — средняя скорость движения льда в м/с; В — ширина

реки в метрах.

 

 

 

 

 

На основании отдельных определений расхода льда вычисляют

средние суточные расходы, а затем и объем

(сток) льда

за

период

весеннего ледохода.

 

 

 

 

 

Для изучения состояния ледяного покрова

крупных судоходных

рек в периоды их вскрытия и замерзания, а также для

изучения

состояния льдов на озерах и водохранилищах проводят

аэровизу­

альные наблюдения и аэрофотосъемку. Это позволяет в короткий

срок выявить состояние

и режим

льдов на

большом

протяжении

и получить практически синхронные материалы.

 

31.2. Измерение толщины снега на льду, льда и подледной шуги

Толщину снежного

покрова

на льду

измеряют

переносной

снегомерной рейкой. Измерения производят в четырех точках около места, предназначенного для пробивания лунки; на каждой про­ мерной точке, кроме общей толщины снежного покрова, опреде­ ляют толщину мокрого, пропитанного водой (если он есть) и сухого снега. За окончательный результат принимают среднее из всех измерений.

Для измерения толщины льда в намеченных точках пробивают

лунки пешней, шлямбуром или сверлят ледовым

буром.

 

Л е д о в ы й

б у р

БЛ-47. В комплект его входит бур для

свер­

ления

лунок

и

рейка

для измерения

толщины

льда

(рис.

31.2).

Сверло

бура

имеет форму

двухзаходного

винта

диаметром

4 см

и длиной 150—200 см. Вращение бура осуществляется

посредством

коловорота,

установленного

на

его

верхней части.

Ледомерная

рейка

изготовляется

из стальной

полосы,

разделенной на

санти­

метры;

на нижнем конце ее имеется

упор,

откидываемый пружи­

ной. Верхняя плоскость упора, установленного

перпендикулярно

репке, совпадает с нулевым

делением.

 

 

 

 

 

25*

387


возникают электрические колебания звуковой частоты, поступаю­ щие на усилитель и затем в наушники. Опыт практического при­ менения шугомерной рейки ГР-85 пока не накоплен.

В институте

Гидропроект применяют

э л е к т р о н н о - д и ­

с т а н ц и о н н ы й

ш у г о м е р конструкции

Ю. Н. Романенко, пред­

ставляющий собой электроемкостный датчик. Принцип действия его заключается в том, что при высокой частоте электрического поля диэлектрическая проницаемость жидкой и твердой фаз воды

имеет

существенное различие, при этом между

концентрацией

шуги

и емкостью датчика существует однозначная

зависимость.

С помощью датчика может быть измерено распределение по вер­ тикали концентрации подледной шуги. Прибор состоит из датчика, опускаемого в шугу на штанге с делениями, внутри которой про­

пущен коаксиальный

кабель

от датчика к измерительному блоку.

Толщина слоя шуги, а также

ее концентрация, т. е. вес шуги в еди­

нице объема

воды, в

отдельных точках по глубине определяются

по отсчету на

шкале

прибора.

 

Т о л щ и н у л ь д а , с н е г а н а л ь д у и п о д л е д н о й ш у г и измеряют 10, 20-го числа и в последний день месяца. В зимы с не­ устойчивыми морозами, чередующимися с оттепелями, и на реках с ежегодно неустойчивым ледовым режимом и значительной шугоносностыо, а также на информационных постах измерения произ­

водят 5, 10, 15, 20, 25-го числа и

в последний день месяца. Тол­

щину льда заберегов на реках без

сплошного

ледостава измеряют

также 5, 10, 15, 20, 25-го числа и в последний день месяца.

Место для наблюдении выбирают в створе водомерного поста

или поблизости от него с таким

расчетом,

чтобы на увеличение

толщины льда и состояние снежного покрова на льду не влияли местные условия, поэтому следует избегать близости дорог, полы­ ней, отмелых мест и т. п.

На средних и больших реках в первые месяцы наблюдений измерения рекомендуется производить в трех лунках, расположен­ ных на середине реки. Одна из этих лунок должна находиться в створе водомерного поста, а две другие — в 5—10 м выше и ниже него. Если результаты измерений в трех лунках будут различаться не более чем на 10—15%, а также при достижении толщины льда 70 см наблюдения продолжают в одной лунке. На малых реках (шириной менее 25 м) измерения производят в одной лунке на се­ редине реки в створе поста. Лунку для каждого наблюдения про­ бивают на новом месте рядом с прежним. Наблюдения начинают с измерения толщины снега переносной снегомерной рейкой. После

измерения

толщины

снега

его счищают

(в месте намечаемой

лунки) с поверхности

ледяного покрова и определяют характер по­

верхности

ледяного

покрова:

гладкий, неровный,

торосы.

После

того как

лунки пробиты (просверлены), измеряют

толщину

кри­

сталлического льда и глубину погружения

его в воду. При наличии

подледной шуги измеряют толщину ее слоя.

 

 

Все результаты наблюдений и измерений записывают в полевую книжку.

390


Обработка результатов измерений толщины снега, льда и шуги заключается для средних и больших рек в вычислениях средних арифметических значений из измерений по трем лункам. Резуль­ таты обработки наносят ежемесячно на комплексный график (см. рис. 7.2). Надежность полученных величин толщины льда выяв­ ляется в процессе анализа комплексного графика с использованием данных о высоте слоя снега на льду, хода температуры воздуха, колебаний уровня воды и ледовых фаз состояния реки. После про­ верки результаты измерений толщины льда помещают в таблицу «Толщина льда» гидрологического ежегодника.

31.3. Ледомерные съемки

Ледомерные съемки производят на тех гидрологических стан­ циях и постах, где ведутся систематические наблюдения за ледя­ ным покровом. Назначение съемок заключается в том, чтобы вы­ явить типичность места, выбранного для систематических измерений толщины льда, а на участках рек, где условия формирования ле­ дяного покрова существенно изменяются от года к году, ледомер­ ные съемки дают материалы для оценки результатов систематиче­ ских измерении толщины льда в единичной точке. Ледомерные съемки производят при изысканиях для составления проектов гидротехнических сооружении и для других целей, например при изучении руслового процесса, в особенности на перекатах, форми­ рование которых в ряде случаев в значительной степени зависит от ледовых условий.

Ледомерные съемки производят два раза в течение зимы: в на­ чале ледостава (сразу же после того, как передвижение по ледя­ ному покрову станет безопасным) и в конце зимы при наибольшей толщине ледяного покрова. На реках с устойчивым формированием ледяного покрова ледомерные съемки ведут в течение двух-трех зим, а затем прекращают; для контроля съемки производят в даль­ нейшем один раз в 10 лет, а также в особо характерные (суровые, мягкие, многоснежные или малоснежные) зимы. На реках, где условия формирования ледяного покрова сложны и ежегодно раз­

личны,

а также

на

участках

зарегулированных

рек

ниже

плотин

подробные

ледомерные съемки

ведут

в течение двух-трех лет,

а в дальнейшем

ежегодно проводят сокращенные (по количеству

профилей п точек) съемки в течение не менее

10 лет.

 

 

На

малых реках

(шириной

менее

25 м)

взамен

ледомерной

съемки

проводят

ежедекадные

наблюдения

в

пяти-шести

точках

по длине

реки

с

учетом

местных

особенностей

русла

(плёс,

перекат).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ледомерные съемки на больших и средних реках производят по поперечным профилям, привязанным к планово-высотной основе участка поста. Количество профилей назначается не менее пяти, из них два располагаются на границах участка съемки, а осталь­ ные— на равных расстояниях друг от друга. На каждом профиле назначают не менее семи точек измерений. Береговые точки рас­ полагаются на профиле в 5—10 м от берега, а остальные — равно-

391


мерно по профилю. При сложном распределении глубин на про­ филе назначают дополнительные точки измерении, приурочиваемые

кпереломам линии дна.

Вкаждой точке измеряют: 1) толщину снега на льду, 2) тол­ щину льда, 3) толщину погруженного льда, 4) толщину подледной шуги, 5) глубину от уровня воды в лунке. При ледомерных съем­ ках описывают структуру льда, измеряют толщину отдельных его слоев. При описании выделяют следующие слон льда:

а) с н е ж н ы й л е д (с л у д) образуется от смерзания смо­ ченного снега на льду; при незначительном смачивании снега водой этот лед сохраняет структуру отдельных снежных зерен, а при зна­ чительном содержании воды приобретает агрегатно-кристаллпче-

скую

структуру; снежный лед

серого цвета, непрозрачный;

б)

к р и с т а л л и ч е с к и й

л е д образуется при непосредствен­

ном замерзании воды с поверхности; этот лед прозрачный, имеет голубоватый или зеленоватый цвет; при ударе распадается на

призматические

структурные

отдельности; после

оттепелей

может

содержать в себе включения

пузырьков воздуха и благодаря этому

приобретает серовато-белый (матовый) цвет;

 

 

 

в) ш у г о в о й

л е д образуется из смерзшейся шуги;

этот лед,

помимо льда внутриводного

происхождения,

может

содержать

мелкобитый кристаллический

лед, а также включения

ила,

песка

и гальки.

 

 

 

 

 

При ледомерных съемках необходимо учитывать в каждом от­ дельном случае особенности ледовой обстановки на участке. Так, при неравномерном распределении подледной шуги необходимо выяснить границы ее распространения, для этого назначают допол­ нительные точки измерений как па основных профилях съемки, так и между ними. При торосистой поверхности ледяного покрова точки измерений назначают в промежутках между торосами. Вы­ соту преобладающих торосов измеряют пли оценивают глазомерно. Полыньи, промоины и закраины должны быть обследованы, опи­

саны и нанесены на план

съемки. Таким же

образом обследуют

и картируют трещины в ледяном покрове и наледи.

Обработка материалов

ледомерной съемки

заключается в со­

ставлении поперечных профилей, плана ледомерной съемки и пояс­ нительной записки к материалам съемки. На профиль наносят: высоту снега, общую толщину льда и подледной шуги с выделе­ нием погруженного льда и шуги, глубину реки.

31.4. Наблюдения за образованием внутриводного льда,

шугообразованием и шугоходом

Наблюдения за образованием

внутриводного льда.

Определяется

начало и продолжительность образования, а

также

интенсивность

в зависимости от условий погоды

и состояния

реки.

 

Наблюдения организуют на участке поста или поблизости от него, где имеются условия для образования внутриводного льда. Наблюдения проводят посредством специальных сеток, которые могут устанавливаться как на дне, так п на разных глубинах по

392