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

участки скалистого обрывистого берега. Установка самописца вре­ менного типа сооружается на сваях. При небольшой глубине опо­ рой может служить приемный резервуар, нижний срез которого опускается на дно.

Приемным резервуаром служит деревянная, металлическая или бетонная труба, укрепленная на опоре так, чтобы ее верхний срез располагался на 0,5— 1,0 м выше высшего уровня, а нижний — на 0,5 м ниже низшего уровня. Нижний конец трубы закрывается от­ кидной крышкой или задвижкой для периодической очистки резер­ вуара от наносов. Для поступления воды в резервуар в нижней части трубы имеются входные отверстия, суммарная площадь ко­ торых, чтобы погасить волнение, должна быть не более 0,01 пло­

Рис. 12. Береговой тип установки самописца уровня воды.

уровня воды, на участках рек с интенсивным ледоходом, лесоспла­ вом, судоходством. Установка этого типа более долговечна и при необходимости может обеспечить работу самописца в зимних ус­ ловиях, но сооружение ее более сложное и значительно дороже усстановки островного типа.

Установка состоит из следующих основных частей: приемного колодца 1, соединительной трубы 2 и будки с самописцем 3. При­

емный колодец устраивается на незатопляемом берегу; верхний срез его должен располагаться на 0,5—1,0 м выше высшего уровня, а дно — на 0,5—1,0 м ниже низшего уровня. Колодец мо­ жет быть деревянным, бетонным или каменным, круглого или квадратного сечения.

Внутренний диаметр или расстояние между противоположными стенками должно быть не менее 0,75 м. Над колодцем устанавли­ вается будка с самописцем. Колодец соединяется с рекой трубой диаметром 0,05—0,20 м, заложенной ниже глубины прдмерзания грунта и так, чтобы оба ее конца находились не менее чем на 0,5 м ниже низшего уровня. Для периодической очистки трубы от отложившихся наносов в нее закладывается (при укладке) толстая

28

проволока, концы которой выводятся за пределы трубы. Очистка производится при низком уровне при помощи проволочных ершей или дисков, закрепляемых на проволоке и протаскиваемых через трубу. Можно наносы промыть струей воды из напорного бака, ус­ танавливаемого в будке самописца.

Для предохранения колодца и трубы от взвешенных наносов и донного льда приемный конец трубы помещается в кожухе 4,

имеющем вид опрокинутого ящика, укрепленного на дне реки. При необходимости работы самописца в зимний период установка должна быть утеплена, для чего в будке устраивается двойной пол с теплоизолирующей прослойкой и производится обогрев колодца лампой, фонарем или каким-либо электронагревательным прибо­ ром. Для предохранения воды в колодце от замерзания можно также поместить поплавок в металический цилиндр (манжет) диа­ метром 30—35 см, в который налито минеральное масло или ке­ росин слоем 10—20 см.

Для обеспечения нормальной и безотказной работы необходим систематический уход за прибором. Не реже одного раза в неделю самописец нужно очищать от пыли, а металлические частипри­ бора протирать масляной тряпкой. Чернила для пера следует при­ менять только специальные. Для уменьшения влажности следует помещать под футляр прибора баночку с гранулированным хлори­ стым кальцием.

§ 7. Дистанционные водомерные посты

Среди автоматических саморегистрирующих постов можно вы­ делить группу дистанционных постов. Такие посты оборудованы приборами, передающими колебания уровня на значительное рас­ стояние от места измерения. Высота уровня воды регистрируется непрерывно или через определенные сроки.

Основными частями дистанционного поста являются: датчик с преобразователем измеряемой величины, источник питания, ка­ нал связи и регистрирующее устройство.

Датчиком в большинстве случаев служит поплавковое или ма­ нометрическое устройство. Источником питания является обычная электрическая сеть или самостоятельный блок (аккумуляторы, ба­ тареи). Связь осуществляется по проводам или по радио. Регист­ рирующее устройство может быть в виде счетчика, самописца или звуковым (при радиосвязи).

Д и с т а н ц и о н н ы й у р о в н е м е р (УДВ-1) является беспоплавковым прибором, измеряющим гидростатическое давление воды ртутным манометром. Колебания уровня преобразуются в электрические импульсы, которые передаются на расстояние при помощи электропроводной связи. Уровнемер состоит из воздуш­ ного колокола, приемной части, шланга, электрического кабеля и регистратора уровня.

Воздушный колокол представляет собой чугунный бак кони­ ческой формы, в котором помещена приемная часть прибора.

29

В колокол пропущены электрический кабель и шланг для сообще­ ния приемной части уровнемера с атмосферой. Колокол крепится к бетонной плите и устанавливается на дно на такую глубину, чтобы слой воды над ним был не менее 2 м. Вода из водоема поступает в колокол через подводящую трубу с фильтром. При повышении уровня в водоеме вода будет поступать в колокол до тех пор, пока гидростатическое давление воды не уравновесится давле­ нием воздуха в колоколе. При понижении уровня в водоеме вода будет вытесняться из колокола давлением воздуха в нем до тех пор, пока гидростатическое давление воды и воздуха в колоколе не сравняется. Таким образом, давление воздуха в колоколе всегда будет равно давлению столба воды, высота которого равна рас­ стоянию от уровня воды в водоеме до уровня воды в колоколе.

Схема устройства приемной части УДВ-1 показана на рис. 13. Приемная часть уровнемера состоит из манометрической трубки, наполненной ртутью. В одно колено трубки через резино­ вый шланг поступает атмосферный воздух, и давление в нем равно атмосферному, другое колено находится в воздушном простран­ стве, где воздух сжат давлением столба воды. Таким образом, ртуть в трубочках стоит на разной высоте, зависящей от уровня воды водоема. Разность высот уровня передается металлической игле, соединенной с электрическим моторчиком. Вертикальные пе­ ремещения иглы преобразуются в электрические импульсы, по­ следние передаются по кабелю к регистратору уровня. Прибор предварительно тарируется, и по количеству импульсов определя­

ется высота уровня воды.

С е л ь с и н о в ые у с т а н о в к и . 1 В качестве дистанционных при­ боров для регистрации высоты уровня применяются сельсиновые установки, состоящие из сельсин-датчика, находящегося в месте, где наблюдается уровень воды, и сельсин-указателя, находящегося в пункте регистрации уровня. Первичным датчиком в сельсиновых установках обычно является поплавок.

Принцип действия сельсиновых установок основан на свойстве сельсиновых электрических моторов, которые включены в одну электрическую цепь. Свойство это состоит в том, что если якорь одного сельсинового мотора повернуть вокруг своей оси один или два раза, то во втором моторе якорь повернется точно такое же количество раз. Следовательно, если в сельсин-датчике иметь та­ кое же поплавочное устройство, как и в самописце уровня воды, и трос от поплавка перекинуть через шкив мотора в сельсин-датчике, то якорь этого мотора будет вращаться и соответственно будет вращаться якорь мотора сельсин-указателя, от которого переда­ ется движение к указателю шкалы уровней в определенном ма­ сштабе.

Р а д и о у р о в н е м е р « Пе ре ка т » (ГМ-64) предназначен для ежечасных измерений уровня воды и записи измеренных величин

1 Сельсины — устройства для передачи на расстояние механических пере­ мещений посредством электрического тока по проводам.

30

на бумажную перфоленту (см. § 25) с одновременной передачей по радио.

Действие прибора основано на преобразовании гидростатиче­ ского давления в угол поворота микрометрического винта с после­ дующим кодированием величины угла и передачей закодирован­ ной информации на регистрирующий перфоратор и радиопере­ датчик.

Прибор состоит из подводной и надводной установок, соединен­ ных металлической магистральной трубкой.

Подводная установка включает датчик в виде резиновой ка­ меры, воспринимающей изменение гидростатического давления. Камера помещена внутри металлического барабана, который кре­ пится на свае у дна.

Изменение гидростатического давления передается надводной установке, состоящей из измерителя уровня, регистрирующего пер­ форатора, радиопередатчика, программного часового механизма и блока энергопитания. Вся аппаратура размещена в приборном контейнере, на котором укреплена радиоантенна. Контейнер уста­ навливается на берегу или на плавучей установке (заякоренные баржа или плот) и соединен с датчиком давления трубкой длиной не более 200 м.

Измеритель уровня представляет собой ртутный манометр со следящей нуль-индикацией. Ртуть помещается в U-образной трубке, левое колено которой соединяется с ртутным резервуаром, а правое — с чашкой. Чашка жестко закреплена на гайке, пере­ мещаемой по микрометрическому винту, который вращается элект­ родвигателем. На поверхности ртути в резервуаре помещен стальной поплавок, являющийся сердечником катушки нуль-инди­ катора.

При изменении уровня воды меняется гидростатическое давле­ ние, действующее на датчик, и соответственно изменяется давле­ ние в системе датчик — магистральная трубка — измеритель уровня.

Изменение давления в резервуаре вызывает смещение ртути, а следовательно, и поплавка. Возникающий при этом в нуль-инди­ каторе ток разбаланса после усиления подается на реле, которое включает электродвигатель. Двигатель вращает микрометрический винт до тех пор, пока изменение положения чашки не вернет по­ плавок в нейтральное положение. Измеренное таким образом гид­ ростатическое давление, преобразованное в угол поворота микро­ метрического винта, фиксируется электромеханическим десятич­ ным счетчиком, кодируется цифровым кодом Морзе для передачи по радио и телетайпным кодом для записи на перфоленту.

32

ческими регистрирующими устройствами, позволяющими система­ тически накапливать результаты измерений в виде, удобном для дальнейшей обработки на электронно-вычислительных машинах

(ЭВМ).

Автоматический режимный регистрирующий гидрологический пост состоит из датчиков уровня и температуры воды, блока авто­ матики, перфоратора, блока питания и электрокабеля.

Датчиком уровня служит модернизированный вариант датчика УДВ-1М, принципиальная схема которого идентична УДВ-1.

Датчик температуры воды предназначен для регистрации тем­ пературы в диапазоне от 0 до +40° С с точностью ±0,2°. Чувстви­ тельным элементом датчика служит платиновый термометр со­ противления 500 Ом при 0°С (ПТС-500). Термометр укреплен в корпусе, в нижней части которого имеется защитный кожух с от­ верстиями, предохраняющий термометр от повреждений. Нижний конец термосопротивлеиия герметически закрыт защитным ста­ каном. Свободное пространство между стенками стакана и термо­ сопротивлением заполнено медными опилками. К верхней части корпуса герметично крепится фланец с кабелем.

Блок автоматики АРРГП обеспечивает работу поста по за­ данной программе. Он содержит программное устройство, блок кодирования и накопления информации, память информации и питающее устройство.

Регистрация информации от датчиков производится с помощью ленточного перфоратора ПЛ-20 в двоично-десятичном коде в виде отверстий на бумажной ленте. Время между циклами измерений может составлять 20 мин, 1, 2, 12 или 24 часа. Каждый цикл изме­ рений происходит следующим образом. На 5 мин включается пита­ ние датчиков. В течение этого времени с датчиков поступает ин­ формация, в пересчетных устройствах она кодируется и после этого питание выключается. Одновременно с выключением питания включается двигатель перфоратора. Примерно через 4 сек осуще­ ствляется съем информации с различных устройств АРРГП и про­ изводится регистрация ее на перфоленте. Продолжительность этого периода около 20 сек, после чего двигатель перфоратора вы­ ключается и цикл измерений заканчивается.

Питание аппаратуры АРРГП осуществляется от электросети 127 или 220 В и аккумуляторных батарей или только от аккуму­ ляторных батарей типа 5 КН — 100 М и 10 КН — 100 М.

Между датчиками и аппаратурой прокладывается линия связи длиной до 2 км, и от датчика уровня на незатопляемые отметки выводится компенсационный шланг, соединяющий датчик уровня с атмосферой.

§ 8. Автоматические отметчики предельных уровней

На простых водомерных постах наблюдения за уровнем воды производятся в определенные сроки (один или два раза в сутки). В ряде случаев, особенно на реках, характеризующихся резким