Файл: Орлова, В. В. Гидрометрия учебник.pdf

116 см. Низ рейки имеет легкую металлическую оковку. Лицевая сторона рейки окрашивается белой масляной краской и разме­ чается через 1 см.

Металлическая переносная рейка (рис. 7) изготавливается из дюралевой трубы диаметром 25 мм. В верхний конец трубы встав­ лена деревянная ручка, а нижний заделан заподлицо дюралевой пробкой. Общая длина рейки 114 см, длина металлической части 100 см, деления нанесены через 1 см.

Передаточные водомерные посты. Передаточные водомерные посты устраиваются на участках рек с высокими крутыми бере­ гами, где доступ к воде затруднен. Высота уровня воды на таких постах измеряется от точки, расположенной выше поверхности воды, или в стороне на берегу. К передаточным постам относятся

пера. Нуль наблюдений сле­ дует назначать ближе к берегу, где наблюдается более спокойная

поверхность. Высота уровня воды измеряется размеченным тро­ сом или рулеткой с грузом, подвешенным на свободном конце троса (рулетки). Применяются грузы продолговатой формы, весом 2—'5 кг, с заостренным в виде конуса концом.

П е р е д а т о ч н ы е п о с т ы со с т р е л о й (рис. 8) устраива­ ются преимущественно на горных реках с обрывистыми берегами, когда отсутствуют гидротехнические сооружения.

Передаточный пост состоит из металлической или деревянной стрелы 1, укрепленной горизонтально на сваях, вкопанных в землю.

Вынос стрелы в сторону реки должен быть таким, чтобы можно было производить измерения при самых низких уровнях. На стреле горизонтально закрепляется рейка 2, нулевым делением обращен­ ная в сторону реки. На конце стрелы укреплен блок 3, через кото­ рый пропускается трос 4 с подвешенным грузом 5, а на берегу

устанавливается выошка, на которую наматывается трос. В зави­ симости от амплитуды колебаний уровня трос может быть разме­ ченным и неразмеченным.

Передаточный пост с размеченным тросом устраивается при амплитуде колебаний уровня более 2—3 м. Трос размечается через

21

1 м на длину, равную амплитуде колебаний уровня. Метки на тросе возрастают в сторону уреза. На стрелу укладывается (пока не закрепляется) горизонтальная рейка, нулевое деление которой

•обращено в сторону реки. Груз опускается до поверхности воды, и в этом положении вьюшка прочно стопорится. Вблизи уреза вро­ вень с поверхностью воды забивается колышек, и нивелированием

•от ближайшего репера определяется высота уровня воды над ну­ лем графика.

Горизонтальная рейка перемещается вдоль стрелы так, чтобы метка на тросе, соответствующая целым метрам уровня, пришлась против десятых и сотых долей метра на рейке, и в этом положении рейка прочно закрепляется на стреле. Например, высота уровня, определенная нивелированием, равна 374 см. Тогда деление рейки 74 см совмещается с меткой троса, соответствующей 3 м, и в этом положении рейка закрепляется на стреле.

При небольшой амплитуде колебаний уровня (до 2—3 м) трос де размечается, а на нем укрепляется неподвижный указатель (марка), от которого производится отсчет уровня. Рейка длиной, несколько превышающей амплитуду колебаний уровня, непод­ вижно закрепляется на стреле. Для укрепления указателя груз ■опускается до поверхности воды и нивелированием определяется превышение уровня над нулем графика. Неподвижный указатель укрепляется на тросе против деления рейки, соответствующего значению уровня над нулем графика.

Для измерения - уровня груз опускается до поверхности воды, и в этот момент производится отсчет по рейке против указателя или соответствующей метки троса. Для более точного определения момента касания грузом поверхности воды он снабжен двумя кон­ тактами, соединенными проводником электрического тока, прохо­ дящим внутри троса, с батареей и гальванометром. При касании контактами водной поверхности стрелка гальванометра резко от­ клоняется от нулевого деления, и в этот момент производится от­ счет высоты уровня воды.

Основным недостатком передаточных постов является невоз­ можность их использования при ледяном покрове. Поэтому в зим­ нее время в дополнение к передаточным постам устраивается ре­ ечный или свайный пост.

§ 6. Автоматические водомерные посты

Принцип действия автоматического водомерного поста заклю­ чается в следующем: датчик непрерывно воспринимает колебания уровня воды и по линии связи передает их регистрирующему уст­ ройству. Датчиком в большинстве случаев служит поплавковое или манометрическое устройство.

В поплавковом датчике колебания уровня воды воспринима­ ются поплавком, находящимся всегда на поверхности воды. При изменении высоты уровня поплавок перемещается в вертикальном

22

направлении и посредством гибкого троса, перекинутого через по­ плавковое колесо, передает колебания уровня регистрирующему устройству. Основными недостатками поплавкового датчика явля­ ются трудность обеспечения безотказной работы прибора в зим­ ний период и необходимость сооружения сложных и дорогостоя­ щих устройств в виде береговых колодцев п соединительных труб или траншей.

Наиболее удобным является манометрический датчик. Опреде­ ление высоты уровня с помощью манометрического датчика осно­ вано на измерении гидростатического давления воды жидкостным манометром, сильфоном или другими устройствами.

Линия связи датчика с регистрирующим устройством может быть: 1) в виде системы жестких стержней или гибких тросов с ро­ ликами; 2) гидравлическая, основанная на принципе сообщаю­ щихся сосудов; 3) пневматическая — гидростатическое давление воды, воспринимаемое упругой, наполненной воздухом камерой (резиновой или металлической), передается по шлангу, в который накачан воздух, к манометру или пьезометру; 4) электрическая проводная связь — в этом случае к датчику или к регистрирующей части прибора присоединяются электромеханические устройства, преобразующие значения высоты уровня воды в электрические им­ пульсы, посылаемые по проводам в механизм записи (к само­ писцу) на значительные расстояния от датчика; 5) радиосвязь — значения высоты уровня передаются посредством автоматически действующего радиопередатчика.

Для непрерывной записи высоты уровня воды автоматические посты оборудуются самопищущими приборами (самописцами уровня). Установка автоматических саморегистрирующих постов особенно необходима при наличии резких суточных колебаний уровня, вызванных прохождением паводков, работой гидротехни­ ческих сооружений, действием сгонно-нагонных ветров и другими причинами. Кроме того, самописцами уровня оборудуются гидро­ метрические сооружения на малых реках (водосливы, контрольные русла, гидрометрические лотки). Основными частями самописца являются: поплавок, воспринимающий колебания уровня воды; барабан с бумагой для записи высоты уровня; пишущее приспо­ собление (каретка с пером или карандашом) и часовой механизм, приводящий в движение барабан или пишущее приспособление.

Действие самописца уровня заключается в следующем. По­ плавок, находящийся всегда на поверхности воды, воспринимает колебания уровня и посредством гибкого тросика, перекинутого через поплавковое колесо, передает их прибору. Пишущее приспо­ собление в определенном масштабе вычерчивает на ленте бара­ бана график колебаний уровня.

Барабаны в различных типах самописцев располагаются вер­ тикально или горизонтально и приводятся в движение либо часо­ вым механизмом, либо посредством поплавкового колеса. В пер­ вом случае барабан вращается лишь в одну сторону, а во втором при подъеме уровня — в одну сторону, а при спаде — в другую.

23-

тивовесом. Трос перекинут через поплавковое колесо 2, представля­

ющее собой два спаренных диска — один с длиной окружности 300 мм, а другой — 600 мм. На одной оси с поплавковым колесом горизонтально расположен барабан 3 длиной 330 мм.

При изменении уровня движение поплавка передается поплав­ ковому колесу, которое вращает барабан с лентой. Каретка 4 с пе­ ром перемещается под действием часового механизма 5, работаю­

щего от гиревого привода, вдоль барабана по двум направляющим стержням. Кроме основной оси поплавкового колеса, на которой вращается барабан, укреплена вторая (дополнительная) ось, соеди­ ненная с первой зубчатой передачей с передаточным числом 1 :5. Наличие двух осей и дисков с различными диаметрами дает воз­ можность при перестановке поплавкового колеса с одной оси на другую производить запись уровня в разных масштабах: 1:1, 1:2, 1 :5 и 1:10. Для записи уровня в масштабе 1 : 1 поплавковое ко­ лесо надевается на основную ось, а тросик навешивается на малый диск поплавкового колеса. Для записи уровня в масштабе 1 :2 тро­ сик навешивается на большой диск поплавкового колеса. Для за­ писи уровня в масштабах 1 :5 и 1:10 поплавковое колесо надева­ ется на дополнительную ось. Часовой механизм имеет два съемных барабанчика разного диаметра, что дает возможность производить запись времени в масштабах: 1 час=12 мм и 1 час=24 мм.

Конструкция прибора позволяет регистрировать любую ампли­ туду колебаний уровня при многократных оборотах барабана. За­ вод часового механизма ограничен ходом каретки и равен 26 ча­ сам для масштаба записи времени 12 мм/ч и 13 часам для ма­ сштаба 24 мм/ч.

а также при экспедиционных исследованиях, требуются самописцы

сболее длительным сроком безнадзорной работы. В Государствен­ ном гидрологическом институте разработан самописец уровня

воды длительного действия, рассчитанный на работу без подзаводки часов в течение 8, 16 и 32 суток. В отличие от самописца «Вал­ дай», у которого поплавок вращает барабан, а часы перемещают каретку с пером, у самописца ГР-38, наоборот, поплавок ведет ка­ ретку с пишущим приспособлением, а часовой механизм вращает барабан.

Самописец состоит из поплавкового устройства 1—3, однозаходного винта 4, регистрирующего механизма 5, барабана с нало­ женной на него лентой 6 и часового механизма 7. Для непосредст­ венного отсчета уровня параллельно однозаходному винту 4 уста­ новлена шкала 8, по которой движется указка 9, закрепленная на

каретке.

Поплавковое устройство самописца состоит из поплавка 1 диа­ метром 250 мм, груза-противовеса 2 весом 1100 г, поплавкового колеса 3 и троса диаметром 2 мм. Поплавковое колесо 3 диамет­

ром 151 мм насажено на горизонтальную ось, связанную зубчатой

25

специальном сооружении, и 2) береговой, когда самописец уста­ навливается на берегу над колодцем, соединенным с рекой при помощи трубы. В зависимости от срока эксплуатации установка может быть капитальной с расчетом на неограниченно долгий срок службы и временной — для работы на один-два года или сезон. Выбор типа установки зависит от амплитуды колебаний уровня,

небольшой амплитуде колебаний уровня, при отсутствии интенсив­ ного ледохода и лесосплава, а также при пологих берегах, когда, установка берегового типа нецелесообразна из-за большой длины соединительной трубы.

Для установки самописца в русле реки сооружается специаль­ ная опора, к которой крепится приемный резервуар, и наверху ус­ танавливается будка с самописцем. В качестве опоры целесооб­ разно использовать имеющиеся гидротехнические сооружения: устои мостов и стенки набережных, пристаней (рис. 11), а также

27