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

Л е д о м е р н ы е с ъе мки . Для характеристики состояния ледя­ ного покрова на значительной части водоема, а также для оценки типичности места постоянных наблюдений за толщиной льда про­ изводятся ледомерные съемки. В состав работ при съемках вхо­ дит: проложение плановой основы (магистраль, профили), изме­ рение толщины льда и шуги, высоты снега на льду, картиро­ вание ледовой обстановки, определение структуры льда. Съемка выполняется два раза в год — в начале января и в конце марта.

Обработка материалов ледомерных съемок включает состав­ ление профилей и плана участка водоема с нанесением изолиний толщины льда и условными знаками ледовых явлений. В процессе обработки п анализа материалов съемки выявляются особенности состояния ледяного покрова, устанавливается характер распреде­ ления толщины льда в различных районах водоема и дается за­ ключение о типичности места постоянных наблюдений за толщиной льда.

П р о ф и л ь н ы е н а б л ю д е н и я за ледовыми явлениями про­ изводятся в целях обслуживания народнохозяйственных организа­ ций информацией о ледовых переправах. Профиль прокладыва­ ется непосредственно по намечаемой ледовой трассе или по створу рейдовых вертикалей, если он характеризует участок ледовой трассы. В состав наблюдений на профиле входит: 1) описание ха­ рактера поверхности ледяного покрова (ровная, торосистая, на­ валы льда и т. д.); 2) измерение толщины льда, высоты и плот­ ности снега на льду; 3) определение структуры льда. Первое на­ блюдение на профиле производится в начале ледостава при проч­ ном льде, затем измерения выполняются перед открытием трассы и один-два раза в месяц в период эксплуатации ледовой пере­ правы.

Измерение толщины льда и высоты снега на профиле длиной до 3 км производится через 50 м, при длине профиля от 3 до 10 км — через 100 м и свыше 10 км — через 200 м. Плотность снега определяется соответственно через 100, 500 и 1000 м.

Для измерения высоты снега, толщины льда и шуги на озе­ рах и водохранилищах применяются те же приборы, что и на реках.

По данным наблюдений на ледовом профиле вычерчивается профильный график распределения толщины льда и высоты снеж­ ного покрова. При построении этого графика по горизонтальной оси откладываются расстояния до мест измерения толщины льда, а по вертикальной оси — высота снега на льду (вверх от горизон­ тальной линии профиля) и толщина льда (вниз от линии про­ филя) .

Помимо наземных наблюдений за ледовыми явлениями, на озе­ рах и водохранилищах, имеющих большое народнохозяйственное значение, изучение ледовой обстановки производится по данным авиаразведки.

Г Л А В А Д Е В Я Т Н А Д Ц А Т А Я

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА НАНОСАМИ, ЗАИЛЕНИЕМ

ИПЕРЕФОРМИРОВАНИЕМ БЕРЕГОВ ВОДОХРАНИЛИЩ

§123. Наблюдения за наносами и заилением водохранилищ

Наблюдения за наносами и заилением водохранилищ имеют большое практическое и научное значение. Расчеты заиления ложа водохранилищ, эксплуатация гидротехнических сооружении и портов, проектирование водозаборов и поддержание нормального состояния судоходных трасс не могут быть выполнены достаточно надежно без сведений о количестве наносов и их режиме.

Основное количество наносов поступает в водохранилище вместе с водой впадающих в него рек, ручьев и каналов, а также в результате размыва берегов под воздействием волнения и ветро­ вых течений. Движение наносов осуществляется во взвешенном состоянии и путем влечения по дну. Основной характеристикой взвешенных наносов является мутность. По характеру движения наносов н пространственному распределению мутности в водохра­ нилище можно выделить следующие четыре зоны:

1)верхняя (речная)— включает зону выклинивания подпора. Характер перемещения наносов в этой зоне определяется влия­ нием основной реки, ветровое волнение существенного значения не имеет;

2)промежуточная — является переходной от верхней к нижней зоне. На режим наносов оказывают влияние стоковые и ветровые течения;

3)нижняя (озерная) — наиболее глубоководная часть водохра­ нилища, включающая приплотинный участок. Характер движения наносов и распределение мутности определяются в основном вет­ ровыми течениями;

4)прибрежная мелководная — включает прилегающие к бе­ регу участки всех зон. Основное влияние на режим наносов ока­ зывают ветровые волнения и течения.

Всостав наблюдений за наносами входит: 1) отбор проб воды для определения мутности и вычисления расхода взвешенных на­ носов; 2) отбор проб донных отложений для определения коли­ чества отложившихся наносов, гранулометрического анализа и вы­ числения удельного и объемного веса наносов; 3) проведение по­ вторных промеров глубин.

1) на отмели, 2) на прибрежном мелководье, 3) у приглубых бе­ регов. Участки должны быть характерными для данного водохра­ нилища по геологическому строению и морфологии, .иметь одно­ родные породы на береговой отмели и прибрежном мелководье, быть доступными со стороны водохранилища и суши. Один из

386

участков, расположенный на отмели, принимается за основной; он оборудуется устройствами, необходимыми для измерения скорости течения н отбора проб воды (дистанционной установкой, легкой

ный период в различные сезоны года по нескольку дней подряд. Кроме того, два-три раза за сезон производится отбор проб взве­ шенных наносов и донных отложений.

Помимо ежедневных наблюдений, во время значительного вол­ нения выполняются серийные наблюдения на всех выбранных участках. В состав серийных наблюдений входят все вышепере­ численные работы, и, кроме того, производятся промеры глубин, определяется угол подхода волн (между фронтом волны и линией берега) и характер трансформации волн на отмели.

Одним из способов наблюдений за перемещением наносов яв­ ляется объемный метод, заключающийся в проведении повторных промеров глубин и нивелировании надводных частей аккумуля­ тивных образований на постоянных створах участка. Эти работы выполняются три-пять раз в течение безледоставного периода. По результатам повторных промеров и нивелирования строят сов­ мещенные профили для каждого створа, которые используются для анализа происшедших изменений и вычисления объема отло­

вания донных отложений и оценки выноса твердого материала за пределы прибойной зоны и вдольбереговых перемещений наносов. Для наблюдений выбирается прямолинейный участок с однооб­ разным геоморфологическим строением, на котором разбивается один или несколько створов. На каждом створе назначается 4— 6 вертикалей, где отбираются пробы воды на мутность, измеря­ ются скорости течения, ведутся наблюдения за волнением, скоро­ стью и направлением ветра, производится отбор проб донных от­ ложений.

Наблюдения за наносами в о т к р ы т о й ч а с т и в о д о х р а н и ­ л и щ а производятся путем съемок мутности, выполняемых четырепять раз в безледоставный период (в весенний паводок, летнюю межень, при максимальном и минимальном уровнях) и один раз при ледоставе.

Во время съемок на 5—7 вертикалях, расположенных по про­ дольной оси водохранилища, и на 10— 15 вертикалях, размещенных по створам, пересекающим водохранилище, отбираются пробы воды на мутность, измеряется температура воды и производится отбор проб взвешенных наносов и донных отложений для грану­ лометрического анализа. Во время съемок мутности в береговых

пунктах ведутся наблюдения за волнением, силой и направлением ветра.

Обработка материалов наблюдений заключается в вычислении расхода наносов, составлении таблиц гранулометрического состава наносов и донных отложении, совмещенных профилей поперечных сечений по данным повторных промеров, построении эпюр распре­ деления мутности и скорости течения по глубине и т. д.

Н а б л ю д е н и я за з а и л е н и е м и п е р е ф о р м и р о в а ­ ние м л о ж а в о д о х р а н и л и щ а производятся путем периодиче­ ских промеров глубин, выполняемых на постоянных створах. Одновременно с промерами на ряде вертикалей отбираются пробы донных отложений для определения объемного веса и грануломет­ рического состава. На малых и средних водохранилищах эти ра­ боты выполняются на всей площади водоема, а на более круп­ ных водохранилищах только на отдельных, наиболее заиляемых участках.

Обработка материалов наблюдений заключается в выполнении лабораторных работ по анализу проб донных отложений и в вы­ числении объема деформаций п веса отложившихся наносов

(см. §91).

§ 124. Наблюдения за переформированием берегов водохранилищ

Наблюдения за переформированием берегов водохранилищ производятся в целях: 1) своевременного предупреждения угрозы разрушения берегов в промышленных и населенных пунктах, у мо­ стов, плотин, дамб и т. п.; 2) уточнения кривых полезной емкости водохранилища; 3) получения материалов для разработки методов расчета и прогноза береговых деформаций.

Процесс переформирования берегов заключается в разруше­ нии относительно крутых первоначальных береговых склонов и образования береговой отмели. Основными причинами деформации берегов являются гидродинамические процессы, происходящие в водоеме: ветровое волнение, течения, колебания уровня воды. Наиболее сильно разрушаются берега под действием ветрового волнения. Интенсивность разрушения и формы переработки в зна­ чительной степени зависят от геологических процессов, развиваю­ щихся на береговом надводном склоне, и морфологических осо­ бенностей берега (крутой, пологий, высокий, низкий). Перера­ ботка береговой линии завершается тогда, когда береговая отмель достигает предельного развития, при котором вся энергия волны, способная разрушать берег, теряется на ней. Волны начинают разрушаться на мелководье, поэтому удар их ослабевает и про­ филь берега постепенно приходит в равновесное состояние — он перестает деформироваться.

Изучение процессов переформирования берегов производится путем: 1) производства наблюдений на стационарных береговых участках и на отдельных створах; 2) рекогносцировочных обсле­

388

дований побережья; 3) наблюдений за общим развитием перефор­ мирования берегов.

Н а б л ю д е н и я на с т а ц и о н а р н ы х б е р е г о в ы х у ч а с т - к а х. Участки для стационарных наблюдений выбираются, как правило, на берегах однородного геологического строения и оди­ наковой морфологии (крутой, пологий, высокий, низкий берег). Кроме того, выбранные участки должны быть характерными в от­ ношении размера волн и направления господствующих ветров. При этом основное внимание должно быть уделено таким участ­ кам, где можно ожидать наиболее сильных или характерных бе­ реговых переформирований, а также участкам, представляющим особый научно-познавательный интерес и имеющим большое на­ роднохозяйственное значение. Общее число участков зависит от размеров водохранилищ и обычно назначается от пяти до десяти.

Выбор места для стационарных береговых наблюдений произ­ водится по материалам, полученным в результате рекогносциро­ вочного объезда береговой линии водохранилища на катере или машине.

Работы по оборудованию участка для стационарных наблюде­ ний заключаются в следующем. На берегу за пределами зоны деформации устанавливаются два постоянных репера, которые ни­ велированием IV класса привязываются к реперам государственной сети. В пределах выбранного участка производится топографи­ ческая съемка береговой полосы. Для этого параллельно бере­ говой линии прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются 10— 15 створов. Надводная часть каждого створа ни­ велируется, а в подводной части производятся промеры глубин и берутся пробы грунтов дна для определения их гранулометриче­ ского состава.

На выбранном участке проводится морфологическая съемка, в процессе которой на план наносятся детали строения берега, характеризующие ход береговых переформирований: волнопри­ бойные ниши, выступы, нагромождения обломочного материала, береговые уступы и т. п. Одновременно с проведением морфоло­ гической съемки выполняются геологические работы.

промерах с лодки на расстоянии до 50— 100 м от уреза определя­ ется по плавучей цепи, а на больших расстояниях — путемзасечек угломерным инструментом с берега. Расстояние между промер­ ными точками должно быть не более 2 м. С особой тщательностью следует производить промеры на внешнем краю береговой отмели в целях наиболее точного определения места перехода отмели в подводный береговой склон;

389