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

тока воды. При впадении реки в озеро или водохранилище основ­ ная масса воды продолжает движение дальше с небольшим откло­ нением вправо, а крайние струи потока завихряются (справа — по направлению часовой стрелки, а слева — против нее) и замы­ каются кругами у устья реки, образуя внутри этих кругов мертвые пространства.

Глубина погружения и область распространения сточных тече­ ний по ширине и длине водоема зависят от многих факторов, из которых главнейшими являются водность реки, физико-химические свойства речной воды (температура, мутность, цвет) и ветровой режим.

Распределение течений по площади водоема зависит от его размера. В больших озерах и водохранилищах течения проходят преимущественно в прибрежной зоне, а в малых и средних водо­ емах — в центральной части с некоторым отклонением вправо. В водоемах русловой формы течение проходит посередине с очень незначительным отклонением вправо.

Глубина погружения сточного течения зависит от плотности речной воды, и часто эти течения бывают наиболее ярко выражены лишь в придонных слоях или на некоторой глубине от поверхности.

В е т р о в ы е т е ч е н и я являются временными течениями; воз­ никают они в поверхностном слое под воздействием длительных ветров одного направления. Мощность и область распространения этих течений зависят от скорости, направления и продолжитель­ ности действия ветра. Возникая в поверхностном слое, ветровое течение постепенно захватывает нижележащие слои воды и при­ водит их в движение. На режим ветровых течений большое влия­ ние оказывают очертания водоема и распределение глубин. При подходе к берегу возникают отраженные и вдольбереговые тече­ ния, под влиянием которых происходит перемещение наносов и формирование береговой отмели.

Течения в озерах и водохранилищах характеризуются скоро­ стью и направлением, определяемым азимутом. В водохранили­ щах речного типа максимальная скорость в паводок может быть 1,0— 1,5 м/с, в остальное время, как правило, не более 0,50 м/с. На значительных глубинах, особенно в озерах, скорость течения уменьшается до 1—2 см/с.

§ 115. Выбор места для наблюдений

Наблюдения за течениями производятся в прибрежной зоне и в открытой части водоема.

Для наблюдений в прибрежной зоне назначается несколько створов (один из них основной, а остальные дополнительные), рас­ положенных перпендикулярно береговой линии в местах, где изу­ чается режим наносов или производятся сбросы промышленных вод. На каждом створе в характерных местах по глубине разме­ щается 4— 10 вертикалей. Чтобы определить область распростра­ нения течения от сбрасываемых вод, створы назначаются по обе

стороны от места выпуска; один из створов совмещается с местом сбросов. В этой же зоне разбивается створ параллельно берегу, на котором также измеряется скорость и направление течения. Длина створа зависит от расхода сбрасываемых вод и от гидро­ логического режима в данном районе водоема.

В открытой части озер и водохранилищ наблюдения за тече­ нием производятся на вертикалях, назначаемых в местах с наибо­ лее сильными и устойчивыми течениями. Общее число вертикалей должно быть 20—40, а их распределение по акватории водоема достаточно равномерным. При размещении вертикалей некоторые из них необходимо совместить с рейдовыми вертикалями, где вы­ полняется комплекс гидрологических наблюдений.

§ 116. Способы и сроки наблюдений

Для наблюдений за течениями используются способы непосред­ ственного измерения скорости и направления течения и косвенные методы оценки течений.

Способы непосредственного измерения течений можно разде­ лить на две группы: 1) направление и скорость течения опреде­ ляются в отдельных точках с помощью неподвижно установленных приборов (вертушечный метод); 2) направление и скорость тече­ ния определяются путем наблюдений за движением плавающих предметов (поплавочный метод).

Косвенные методы наблюдений позволяют определить область распространения течений и их мощность, т. е. предельную глубину слоя воды, в котором происходит горизонтальное перемещение водных масс. Косвенные методы основаны на определении физи­ ческих и химических свойств воды.

Во многих озерах цвет воды резко отличается от цвета речной воды. .В этом случае границы и мощность распространения сточ­ ных течений устанавливаются путем определения прозрачности и цвета воды на вертикалях нескольких гидрологических раз­ резов.

Определение мощности и области распространения сточного течения можно выполнить также химическим методом. Для этого предварительно производят анализ речной и озерной воды и уста­ навливают основные компоненты речной воды, которые отсутст­ вуют (или имеются в меньшем количестве) в озерной воде. Затем на вертикалях нескольких разрезов, размещенных перпендику­ лярно направлению сточного течения, берут пробы воды и произ­ водят гидрохимические определения выбранных компонентов. На каждой вертикали пробы берутся в трех—пяти точках.

Изучение режима течений производится путем: 1) стационар­ ных наблюдений на рейдовых вертикалях одновременно с выпол­ нением-других видов гидрологических работ; 2) длительных не­ прерывных наблюдений в отдельных точках с помощью автоном­ ных приборов (самописцев течений); 3) съемок течений на аква­ тории всего водоема или на определенном участке.

370

Стационарные наблюдения за сточными течениями выполня­ ются при отсутствии льда один раз в пятидневку (5, 10, 15, 20, 25-го числа и в последний день месяца), на водоемах глубиной более 200 м — Один раз в декаду (10, 20-го числа и в последний день месяца). В период ледостава наблюдения производятся два раза в месяц (15-го числа и в последний день месяца).

Для изучения режима ветровых течений наблюдения выполня­ ются в период действия продолжительные ветров и сразу после их прекращения, а также производится несколько измерений в штилевую погоду.

Наблюдения за течениями на участках сбросов промышленных вод проводятся при различной гидрометеорологической обстановке, обусловливающей различные условия разбавления и переноса сточных вод.

■ Наблюдения в открытом водоеме должны осветить режим те­ чений всей его акватории или отдельного района. Чтобы получить пространственную характеристику изменчивости течений, необхо­ димо наблюдения вести одновременно в нескольких точках. Это достигается установкой автономных приборов в различных райо­ нах водоема, одновременными измерениями течений с нескольких судов, аэрофотосъемкой поверхностных поплавков, а также на­ блюдениями с судов и одновременной работой автономных при­ боров.

Наблюдения за течениями производятся с помощью поплавков, вертушек, самописцев и измерителей течений.

§ 117. Наблюдения с помощью поплавков

Для наблюдений в прибрежной зоне широко используют по­ верхностные, свободно плавающие поплавки, особенно при изуче­ нии режима течений в устьевых участках рек, в местах сброса промышленных вод, заливах, бухтах.

Наблюдения производятся следующим образом. Со шлюпки или катера на некотором расстоянии друг от друга пускают несколько поплавков и следят за их движением с берега или судна. Для удобства наблюдений поплавки снабжаются флажками разного цвета (белый, зеленый, красный и т. д.) и нумеруются.

При наблюдениях с берега устанавливают два угломерных ин­ струмента и через определенные интервалы времени одновременно двумя инструментами засекают положение поплавков и по секун­ домеру определяют время между засечками. При обработке по­ ложение поплавков наносят на план, вычерчивают траектории их движения, которые характеризуют направление течения, и вычис­ ляют поверхностные скорости течения.

Второй способ называется способом преследуемых поплавков. Сущность его заключается в том, что местоположение поплавков определяется с судна, подходящего вплотную к поплавку и опре­ деляющего свое место по измерениям секстантом углов между двумя-тремя парами береговых ориентиров. Определив место

первого поплавка, судно подходит ко второму и тоже определяет его местоположение и т. д. Затем судно снова подходит к первому поплавку и наблюдения повторяются снова. В зависимости от ско­ рости течения промежутки времени между засечками могут быть 10—15 мин и более.

Поверхностные поплавки могут быть использованы как при­ вязные. В этом случае скорость течения определяется по коли­ честву вытравленного линя, а направление берется по компасу, пеленгатору или буссоли. '

Более детальную характеристику распределения течений по большой площади водоема можно получить при наблюдениях за течениями с самолета. Сущность метода заключается в том, что с самолета по определенным маршрутам сбрасываются поплавкикрасители и через определенные интервалы времени производится их фотографирование. Полученные снимки монтируют на одном планшете и проводят траектории поплавков, характеризующие на­ правление течений. Зная промежутки времени между аэросним­ ками, можно вычислить скорость течения.

§ 118. Наблюдения при помощи морских вертушек

Вертушки служат для наблюдений за течениями как в поверх­ ностном слое, так и на различных глубинах. Для измерения только скорости течения применяются различные типы речных вертушек, а для определения скорости и направления течения

следующие подготовительные работы: 1) на стержень-прилив на­ девают компасную коробку, предварительно посадив на иглу маг­ нитную стрелку; 2) магазин счетчика оборотов заряжают шари­ ками в количестве 20—22 штук; 3) взводят переключающий меха­ низм вертушки; 4) отсчитывают показание счетчика оборотов. После этого вертушка опускается на заданную глубину и через 1—2 мин посылается первый посыльный груз и одновременно включается секундомер. По истечении некоторого времени (чтобы в компасную коробку выпало не менее пяти шариков, а при зна­ чительном их рассеивании — больше) посылается второй посыль­ ный груз и одновременно выключается секундомер.

После подъема вертушки на поверхность по положению ры­ чага взвода барабана определяется, сработал переключающий ме­ ханизм или нет, и если сработал, то производится отсчет по счет­ чику оборотов и, сняв компасную коробку, подсчитывается число шариков в каждом секторе. В записи показаний компасной ко­ робки большой цифрой отмечается номер сектора, а маленькой

372