Тип занятия




Скачать 240.67 Kb.
НазваниеТип занятия
Дата публикации13.02.2014
Размер240.67 Kb.
ТипДокументы
zadocs.ru > География > Документы
Модуль 7 (тема):
«Гидрометрия»
Введение

Важнейшей частью гидрологии является гидрометрия — наука о средствах и методах изучения величин, характеризующих движение и состояние вод, и режим водных объектов. Наибольшее развитие получили гидрометрия вод суши и морская гидрометрия.

Изучение данного раздела дает учащимся необходимые знания о гидрометрии, о наблюдении уровней воды и режимов рек, о водомерных постах.

СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА


№ п/п

Тема занятия

Тип занятия

Вид занятия

Количество часов

1

Гидрометрия и ее значение для народного хозяйства. Наблюдения уровней воды. Водомерные посты и их оборудование. Наблюдение режимов рек. График колебаний уровней.

Изучение нового материала.

Лекция.

2 ч


^ ГИДРОМЕТРИЯ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Гидрометрия является разделом более общей науки — гидрологии, и в ее задачи входят разработка приборов и методов количественного определения различных характеристик и систематическое изучение гидрологического режима водных объектов для получения многолетних рядов наблюдений за уровнями, скоростями течений, элементами волн, расходами и стоком воды и наносов, температурным режимом, распределением плотности, химическим составом воды, ледовыми явлениями и т.д.

Данные по гидрологическому режиму водных объектов необходимы при организации водного транспорта, проектировании гидротехнических сооружений различного назначения (транспортных, энергетического, водозаборных и др.), планирования водопотребления, создании базы для научных обобщений и для развития науки гидрологии. Получила развитие инженерная гидрометрия, в задачу которой входит организация и наблюдение за режимом водных объектов при строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений, влияющих на естественный режим водоемов. Гидрометрия подразделяется на гидрометрию атмосферных вод, гидрометрию океанов и морей, озер и водохранилищ, гидрометрию рек, подземных вод и т.д.

Наиболее разработанными и выделившимися в самостоятельные научные дисциплины являются морская и речная гидрометрии. Несмотря на определенную специфику, связанную с объектом изучения, в приемах и способах изучения характеристик рек и морей (водохранилищ и озер) есть достаточно много общего. Поэтому в дальнейшем излагаются главным образом разделы речной гидрометрии.

Как правило, гидрометрические наблюдения, как на реках, так и на морях совмещаются с метеорологическими наблюдениями.

Для изучения гидрометеорологических явлений создана постоянная и временная государственная сеть станций и постов, производятся экспедиционные работы, в том числе большое число в океанах и морях. Государственная гидрометеорологическая сеть состоит из основных (или опорных) и специальных станций и постов.

На основных станциях и постах ведутся постоянные наблюдения за гидрометеорологическими и атмосферными процессами в течение длительного времени, иногда бессрочно. Специальные станции и посты организуются на определенный период для изучения местных условий, например гидрометеорологического режима водохранилища и озер, устьевых участков реки и прилегающего взморья и др.

В состав основных гидрометеорологических работ на реках и водоемах входят: наблюдения за уровнем и его колебаниями; промерные работы для изучения глубин и рельефа дна водных объектов; наблюдения за уклонами водной поверхности (на реках); наблюдения за температурой воды, замерзанием и вскрытием водоемов, состоянием ледяного покрова; измерения скоростей и направлений течений; наблюдения за цветом, прозрачностью, плотностью и химическим составом воды; измерение параметров волнения; определения расхода и стока воды и наносов; определение механического и петрографического состава наносов и донных отложений.

Данные гидрометеорологических наблюдений со всех станций и постов, расположенных на суше океанах и морях, сосредотачиваются в Гидрометцентре страны, обрабатываются, анализируются и служат для решения различных научно-теоретических и хозяйственных проблем, в частности для разработки теоретических основ гидрологии и океанологии, прогноза природных явлений, разработки водохозяйственных балансов региона и отдельных объектов, обеспечения исходными материалами проектов крупных гидротехнических сооружений и т.п.

^ НАБЛЮДЕНИЯ УРОВНЕЙ ВОДЫ
Высотное положение поверхности воды в данной точке относительно условной горизонтальной неизменной по высоте плоскости и отсчета называется уровнем воды. Наблюдения над уровнем обычно ведут длительное время, поэтому условную плоскость помещают на 0,5... 1,0м ниже наинизшего возможного положения уровня (в водохранилищах — с учетом сработки, в морях — с учетом приливно-отливных и сгонно-нагонных колебаний), с тем, чтобы отсчеты уровня были всегда положительными. Эта плоскость, принимается за нуль отсчетов и называется нулем графика водомерного поста. Основные отсчеты положения уровня в обычных условиях снимаются дважды в сутки — в 8 и 20 ч на реках и четыре раза на морях — в 3, 9, 15 и 21 ч. В экстремальных условиях интервалы времени между сроками наблюдения сокращаются; например, в период половодья и паводков на реках назначаются дополнительные сроки через 2, 4 и 6 ч; во время сгонно-нагонных изменений уровня в морях интервалы наблюдений сокращаются, иногда до 1 ч. Данные, полученные в сроки наблюдений, называются срочными; срочный максимальный уровень может отличаться от мгновенного максимального уровня, который может быть между сроками наблюдения.

Место, оборудованное для наблюдения за уровнем, называют водомерным постом. Водомерные посты в зависимости от срока их действия могут быть постоянными и временными. По своей конструкции водомерные посты могут быть простыми (реечные, свайные и свайно-реечные) и передаточными. Последние, в свою очередь, делятся на посты с неавтоматическими и автоматическими отметчиками уровня воды, с непрерывной регистрацией положения уровня, т. е. с использованием самописцев, получивших название лимниграфов и мареографов, соответственно при измерениях на реках и на морях; с дистанционными устройствами, что позволяет вести регистрацию уровня на значительном расстоянии от водного объекта и осуществить работу водомерного поста в автоматическом режиме.

Высотное положение измерительных устройств водомерного поста требует систематического контроля, поэтому водомерный пост оборудуют основными и контрольными реперами. Реперы устанавливают в непосредственной близости от водомерного поста вне зоны затопления.

Реечный пост представляет собой рейку, укрепленную на сооружениях (мостах, гидротехнических сооружениях и т. п.) в вертикальном положении, с ценой деления 2,0см, что позволяет измерять уровень с точностью 1,0см. Применяют рейки деревянные, металлические эмалированные и чугунные с эмалированными вкладышами делений шкалы. Последние два типа применяют для оборудования постоянных постов.

На пологих берегах и при отсутствии гидротехнических сооружений устраивают свайные посты в виде ряда свай, забитых в одном створе перпендикулярно течению реки или урезу воды в море (рис. 6.1). Сваи могут быть деревянными, металлическими и железобетонными. В настоящее время посты оборудуют стандартными металлическими винтовыми сваями. Площадка самой верхней сваи должна быть на 0,25...0,5 м выше наивысшего
Плоскость отметки репера 100,00


Плоскость нуля графика 9Ч,00 .Отметка уровня

2,38 + 94,00= 96,38м

Рис. 6.1. Схема отметок и отчетов на свайном водомер­ном посту

исторического уровня, а площадка нижней сваи — на 0,5м ниже наинизшего уровня. Расстояние по вертикали между площадками смежных свай не должно быть более 0,8м; горизонтальные расстояния между сваями принимают, исходя из местных условии и удобства наблюдений, но не более 50 м. Сваи нумеруют сверх; вниз.

Так как нуль рейки невозможно совместить с нулем поста, то после ее установки путем нивелирования определяют превышение нуля рейки над нулем графика поста, так называемую приводку (рис. 6.1).

Для повышения точности отсчета при малой амплитуде колебаний уровня в условиях горных рек, где набегание воды на рейку может исказить отсчеты по рейке, при наблюдениях на водохранилищах и морях для защиты от волнения рейку следует устанавливать в специально открытом котловане, соединенном каналом с рекой или водоемом. Для получения непрерывной информации об изменении уровня на реках и водоемах применяют самописцы уровня воды различной конструкции. Наибольшее распространение получили самописцы, в которых изменение уровня отслеживается с помощью поплавка, поднимающегося и опускающегося вместе с уровнем воды. Движение поплавка передается с помощью поплавкового колеса и шестерен барабану, который вращается на горизонтальной оси. На барабане закрепляется разграфленная бумага, на которой перо, перемещающееся вдоль образующей барабана с помощью часового механизма, вычерчивается ход уровня. На гидрологической сети наибольшее распространение получил самописец «Валдай» (рис. 6.2).

В морских условиях применяют самописец уровня моря СУМ, имеющий аналогичное устройство с самописцем «Валдай», только в этом случае вращение барабана, расположенного вертикально, и движение пера осуществляются непосредственно от смещения поплавка и противовеса.

Самописцы устанавливают в специальных помещениях на (берегу, гидротехнических сооружениях или специальном основании), например, свайном; поплавок размещается в колодце, шахте или трубе, сообщающихся с морем посредством устройств (трубы, отверстия), исключающих воздействие на поплавок короткопериодных (волновых) колебаний уровня.

Для определения уклона свободной поверхности воды в реке устраивают выше и ниже основного водомерного поста так называемые уклонные посты, расстояние между которыми L в зависимости от точности измерений меняется от 100 до 8000 и отсчитывается по линии наибольших глубин. Уклон вычисляют из |соотношения I= (H2H1)/L, где H1 и H2 — соответственно уровни в верхнем и нижнем створах.

При обработке данных наблюдений за ходом уровня на простых постах приводят измеренные уровни к нулю графика поста, вычисляют средние суточные значения уровней, составляют таблицы ежедневных уровней и строят графики изменения этих уровней во времени по годам.

Средние суточные уровни на простых постах определяют как средние арифметические из отсчетов уровня в 8 и 20 ч. При наличии дополнительных измерений средний суточный уровень находят как среднее арифметическое из всех отсчетов в течение суток.

Во всех случаях средний суточный уровень при записи изменения уровня на ленте самописца определяют планиметрированием площади, ограниченной линией записи, и делением ее на длину записи. Далее можно построить кривую распределения (повторяемости) и интегральную кривую распределения (обеспеченности) и определить характерные уровни: модальный уровень, повторяющийся с наибольшей частотой (соответствует максимуму кривой повторяемости), медианный уровень с обеспеченностью 50% и средний уровень, равный среднему арифметическому ряда наблюдений. Кроме того, указывают уровни 25% -ной и 75%-ной обеспеченности, отмечают высший и низший годовые уровни, даты их наступления, уровни ледостава и вскрытия ледового покрова и даты их наступления.


^ ВОДОМЕРНЫЕ ПОСТЫ И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ
Водомерные (уровеннные) посты входят в состав оборудования гидрологических постов - пунктов на водном объекте, оборудованных устройствами и приборами для проведения систематических гидроло­гических наблюдений. Водомерный пост состоит из водомерных уст­ройств для срочных наблюдений высоты уровня воды или непрерыв­ной регистрации его колебаний, и реперов, позволяющих надежно ус­тановить высотное положение всех водомерных устройств поста.

^ Уровень воды - высота водной поверхности над фиксированной горизонтальной плоскостью сравнения (нуль-графика). Для каждого водомерного поста при его устройстве назначается нуль-графика - ус­ловная горизонтальная плоскость сравнения, принимается за нуль от­счета при измерении уровня воды и проходящая приблизительно на 0,5м ниже самого низкого уровня воды в створе поста.

В зависимости от назначения водомерные посты подразделяют­ся на основные, гидростворные, гидропрогностические, уклонные, спе­циального назначения.

По сроку действия водомерные посты бывают: постоянные, временные, передвижные.

По конструкции устройства для наблюдений за уровнем воды подразделяются на простейшие (реечные, свайные, смешанные реечно-свайные, передаточные) и автоматизированные.

Водомерные устройства всех видов должны обеспечивать воз­можность удобного производства наблюдений за уровнями воды с точностью до 1 см по всей возможной амплитуде его колебаний с запа­сом 0,25...0,5 м выше и ниже крайних исторических значений уровня, выявленных по естественным меткам и опросу.

После установления вопроса о назначении и сроке действия соз­даваемого водомерного поста необходимо определиться с его конст­рукцией.

Реечные посты устраивают преимущественно на участках с не­обрывистыми скальными берегами, а также на гидротехнических со­оружениях, где может быть обеспечена полная сохранность рейки, не­изменность положения ее нуля и доступность для снятия отсчетов. Рейки прикрепляются по возможности заподлицо с поверхностью сте­ны или другого вида опоры либо в специальной нише, в вертикальном положении при помощи крепежных деталей, чтобы можно было заме­нить любое из звеньев. Для защиты рейки от плывущих предметов ее ограждают специальным защитным сооружением. При малой ампли­туде колебаний уровня воды (до 2...3 м) и на участках рек с умеренно крутыми берегами целесообразно устраивать реечные посты, помещая рейки в ковше-котловане, вырытом на берегу и свободно сообщаю­щемся с рекой посредством канавы или трубы. На рис. 2.3 приведены варианты реечных водомерных постов.



Рис. 2.3. Реечный водомерный пост:

а - на каменной стенке; б - на мостовом устье; в - одиночной свае; г, д. - кусте свай; е - свае в ковше; ж - на свае мостика; з - на одиночной свае с ледорезом
Установка реек в вертикальном положении вблизи отлогих бе­регов связана с некоторыми затруднениями. Более просто на откосе можно укрепить наклонные рейки. Они особенно удобны на откосах с бетонным покрытием и лестничными спусками. Возможен также вариант установки наклонной рейки на искусственно укрепленном берего­вом откосе (рис. 2.5). Разметка рейки производится в зависимости от угла ее наклона к горизонту а. Если цена деления по вертикали равна h, то длина одного деления наклонной рейки составит

l=h/sin a {2.2)
Свайные посты устраиваются на участках рек с пологим бере­гом там, где устройство реечного поста невозможно.

Постовые постоянные водомерные рейки могут быть металли­ческие, эмалированные, чугунные и деревянные. На посту устанавливают рейки, прошедшие государственную аттестацию.

Сваи, образующие пост, устанавливаются в одном, перпендику­лярном к течению реки створе. При размещении свай нужно руково­дствоваться следующими положениями;

  • головка последней, нижней сваи должна быть на 0,25...0,5 м ниже наинизшего уровня воды, а на пересыхающих реках - на 10... 15см выше наинизшей точки дна;

  • головка первой, верхней сваи должна быть на 0,25...0,5 м выше наивысшего исторического уровня воды; •

  • разность высот головок соседних свай должна быть, как прави­ло, в пределах 0,7...0,8 м; при очень пологом береге разность высот может быть уменьшена так, чтобы расстояние между со­седними сваями было бы для удобства наблюдений не очень большим.

Сваи могут быть заводского изготовления (металлические вин­товые) или подготовляемые на месте или деревянные (рис. 2.6).

Серийно выпускаемая металлическая свая ПИ-20 состоит из чу­гунного винта, металлической трубы и головки (рис. 2.6 в). Труба за­полнена битумом, а все части скрепляются заклепками. В грунт свая завинчивается специальным ключом так, чтобы над поверхностью земли возвышалась только ее головка. После установки сваи окраши­ваются и нумеруются по порядку - от контрольного репера вниз, начи­ная с верхней.

Водомерный пост оборудуется двумя реперами: основным и контрольным.



Рис. 2.5. Схема установки наклонной рейки на искусственном берего­вом укреплении:

1 - упор из каменной наброски; 2 - щебеночная подготовка 0,15 м; 3 - бетонная подготовка 0,1 м; 4 - рейка; 5 - болты, которые закладываются при устройстве щебеночной подго­товки
Основной репер служит для периодических поверок высоты, контрольного репера, может быть стенным или фунтовым и устанав­ливается в месте, безусловно обеспечивающем долговременную со­хранность и неизменность его высоты.



Рис. 2.6. Водомерные сваи:

а - деревянная; б - металлическая; в - стандартная винтовая
Контрольный репер служит для систематических поверок вы­сотного положения нулей измерительных устройств, как правило, уст­раивается грунтовым открытого типа. Он устанавливается в створе водомерного поста, возможно ближе к измерительным устройствам, но вне зоны затопления высокими водами, в месте, обеспечивающем со­хранность и неизменность его высоты. На рис. 2.7 представлены кон­струкции знаков съемочной сети.

Высота уровня воды на свайных устройствах измеряется пере­носными рейками, которые ставятся на штырь деревянной или метал­лической сваи, ближайшей к берегу из числа затопленных.

Переносные рейки размечают через 1 см. Они могут быть дере­вянные - брусок ромбического сечения длиной 1,10м, но чаще приме­няются металлические рейки двух типов: рейка ГР-104 (рис. 2.8), изго­товленная из дюралюминиевой трубки, диаметром 25мм с деревянной ручкой, и рейка с успокоителем ГР-23.



Рис. 2.7. Долговременные знаки закрепления съемочных сетей и репе­ры гидрологических постов (размеры даны в см): а - бетонный пилон; б - отрезок отрезной железной трубы с бетонным монолитом; в - деревянный столб с крестовиной на бетонном монолите; г - потайной грунтовый репер: 1 - пилон; 2 - якорь-плита; 3 - котлован; д - стандартный грунтовый ре­пер: 1 - головка; 2 - металлическая труба; 3 - винт; в - репер-марка
Кроме обычных реек, на постах устанавливаются так называе­мые максимальные рейки, предназначенные для измерения наивысших уровней воды между сроками наблюдений.

^ Максимальная стандартная рейка ГР-45 представляет собой трубу с отверстиями. Во внутреннюю полость рейки вставляется шток с сантиметровыми делениями. Перед опусканием в трубу стержень-указатель покрывают разведенным в воде мелом. Высота уровня опре­деляется по границе смытого раствора мела по делениям на стержне. Диапазон измерения составляет 1,5м.

По способу расположения максимальные рейки могут устанав­ливаться на сваю с помощью специальных скоб и болтов или ввинчи­ваться в грунт посредством винтового наконечника (рис. 2.10). После ввинчивания сваи необходимо определить нивелировкой отметку ее головки и вычислить отметку (и приводку) нуля наблюдения.

^ Смешанные реечно-свайные устройства целесообразно устраи­вать при резких переломах берега или вблизи набережных и мостовых устоев. Оборудование включает несколько свай, забитых в пологой части берегового откоса, и реек, устанавливаемых на сваях или стенах сооружений (рис. 2.11).





Рис. 2.11. Смешанный водомерный пост:

1 - горизонт промерзания грунта; 2 - низший уровень воды

^ НАБЛЮДЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕК
Основные факторы режима уровней
Изменения количества воды, поступающей в русло реки, обуславливают колебания уровня, т.е. изменение высоты поверхности воды над некоторой условной плоскость. В периоды слабого поступления воды, например в зимнее время, и в течение летней межени, уровень реки понижается, наоборот, при массовом притоке воды в реки в ре­зультате весеннего снеготаяния и значительных дождей уровень поднимается.

Таким образом, наблюдаемые на реке колебания уровня воды называются главным образом изменением объема воды, протекаю­щей через данное сечение русла, или изменением расхода воды. При этом увеличению расхода в общем случае соответствует по­вышение уровня, а уменьшению — понижение. Однако встречается не мало случаев, когда колебания уровня (в отдельные периоды времени или на некоторых участках реки) определяются другими причинами, к числу которых относятся:

  1. повышение или понижение дна русла вследствие отложения или размыва наносов;

  2. наличие на реке искусственных сооружений (плотин, запруд и пр.), создающих переменный подпор и тем самым нарушающих естественный, бытовой режим уровней;

  3. зарастание реки водной растительностью, создающее до­полнительное сопротивление движению воды, для преодоления ко­торого требуется повышение уровня;

  4. появление и наличие на реке льда на поверхности воды и внутри живого сечения;

  5. сгоны и нагоны, вызываемые действием ветра, особенно в устьевых участках рек, и приливоотливные явления.

В ряде случаев колебания уровня воды могут происходить под действием одновременно многих факторов, создавая сложный уровенный режим.

^ Характеристики уровенного режима
Результаты наблю­дений за уровнями позволяют установить зоны и продолжитель­ность затопления отдельных участков речной долины, скорость продвижения поводочной волны вдоль по реке (в том случае, если на реке имеется не менее двух водомерных постов) и сделать вы­воды об общем характере изменения водности реки в течение года и в многолетнем периоде, о наиболее высоких половодьях и т. д.

При практическом использовании материалов наблюдений за уровнями удобно их представить в однообразной форме и выде­лить наиболее важные их характеристики.

Откладывая по оси ординат значения уровней, наблюденные в различные моменты времени, а по оси абсцисс время, получим график колебания уровня воды за рассматриваемый период. На­неся на один и тот же бланк уровни различных лет, получим кар­тину изменения уровней реки за ряд лет. Если, наоборот, на одном чертеже поместить уровни одного года для различных постов, рас­положенных вдоль по реке, то получим картину развития поло­водья и паводков по реке.

Представление о наиболее характерном хронологическом ходе уровней в течение года или в отдельные его периоды (например, за период весеннего половодья, летнюю межень и пр.) дается типо­вым графиком уровней, который строится аналогично типовому графику расходов.

При построении типового графика колебания уровня устанав­ливаются значения уровней характерных точек (начало весеннего подъема, пик паводка, конец весеннего половодья, минимальный уровень межени и пр.) и соответствующие им даты.

Обычно типовой график строится по средним значениям уров­ней и дат характерных точек. Часто на построенном таким обра­зом графике обозначаются предельные значения колебаний уров­ней и дат их наступления.

Помимо общей закономерности изменения уровней в течение того или иного периода, отражающейся на графиках колебания уровней, при решении многих практических вопросов важно знать уровни отдельных, наиболее выделяющихся фаз в годовом цикле изменения водности потока.

Среди этих так называемых характерных уровней наибольший практический интерес представляют уровни: 1) наивысший годо­вой, 2) весеннего ледохода, 3) осеннего ледохода, 4) летних и осенних паводков, 5) наинизший летний и зимний.
^ Типы уровенного режима
Отмеченная выше зависимость колебания уровня от количества воды, протекающей в русле, оп­ределяет связь уровенного режима рек с характером их питания. Вместе с тем уровни, завися от местных условий русла, труднее всего поддаются типизации. Если не учитывать весьма значитель­ных индивидуальных особенностей в ходе уровня, а ограничиться общими, наиболее характерными случаями, то можно выделить следующие основные типы уровенного режима в зависимости от вызывающих их причин:

  1. колебания уровней, связанные с изменением водности по­тока;

  2. колебания уровней, возникающие вследствие изменения сопротивлений в русле;

  3. сгонно-нагонные и приливо-отливные колебания уровней;

  4. колебания уровней, возникающие под влиянием естественных и искусственных подпоров.

Изменение водности потока, прежде всего определяет сезонный характер колебания уровней. Основные черты внутригодовых ко­лебаний уровней под влиянием изменения водности соответствуют типам водного режима, рассмотренным в п. 5.10.

Указанные общие закономерности годового хода водности при­менительно к оценке уровенного режима должны быть дополнены учетом особенностей в ходе уровней рек различных размеров и рек, сток которых зарегулирован озерами и болотами.

В нижнем течении крупных рек (Волги, Днепра, Дона и т. д.) уровни отличаются плавным ходом с менее резким подъемом и спадом их в период межени.

Амплитуда колебаний уровня на больших реках заключается преимущественно в пределах 6—12 м, увеличиваясь, как правило, от истоков до предустьевого участка и снова уменьшаясь в устье­вых участках. На малых и средних реках обычно амплитуды меньше, чем на крупных. Размер амплитуды уровней существенно зависит от очертаний профиля долины реки: в узких местах до­лины колебания уровней при одинаковых изменениях водности бу­дут больше, чем в местах расширения долины.

Реки, вытекающие из озер, а также реки, в пределах бассейнов которых широко распространены болотные массивы, отличаются сравнительно плавным ходом уровня и меньшими амплитудами по сравнению с расположенными в сходных климатических усло­виях реками, сток которых не зарегулирован озерами и болотами.

Изменение водности наблюдается не только в течение года, но и на протяжении многолетних периодов. Многолетние колебания водности, не нарушая общих черт сезонных изменений, обусловли­вают появление особо высоких или очень низких уровней в течение года.

^ Изменение сопротивлений в русле вызывают местные, не свя­занные с изменением водности колебания уровней. Наиболее ха­рактерными случаями изменения сопротивлений в русле явля­ется развитие растительности и появление ледяного покрова и внутриводного льда. Развитие растительности влияет на состояние •уровней в сравнительно небольших реках. В таких случаях уровни в реке начинают возрастать, хотя расход воды не увеличивается. Эти уровни, повышенные против нормальных, соответствующих данному расходу, сохраняются до момента отмирания растительности. Чем сильнее зарастает русло, тем выше будет уровень при неизменном расходе воды. Поскольку процесс зарастания идет сравнительно равномерно во времени, подъемы уровня, связанные с этим явлением, проходят плавно, без резких скачков.

Возникновение ледовых явлений также приводит к повышению уровней воды против тех, которые соответствуют таким же расхо­дам воды в период открытого русла. При этом в начальный пе­риод ледообразования и в период осеннего ледохода повышение уровня будет сравнительно небольшим, и нарастание его происхо­дит по мере увеличения массы льда в потоке. В момент ледостава остановившаяся масса льда значительно увеличивает сопротивление, и уровни в течение короткого периода времени резко возра­стают.

На крупных реках подъемы уровней в момент ледостава могут достигать 1—2 м. В дальнейшем, по мере размыва скопившейся подо льдом шуги и уменьшения шероховатости нижней поверхности льда, уровни начинают снижаться. Однако общий повышенный фон уровней сохраняется в течение всей зимы. Под влиянием морозов и оттепелей указанный общий процесс колебания уровней значи­тельно осложняется частыми подъемами и спадами.

^ Сгоино-нагонные и приливо-отливные колебания уровней на­блюдаются в устьевых участках равнинных рек. В то время как сгонно-нагонные колебания уровней могут наблюдаться в том или ином размере в устьевых участках всех рек, имеющих небольшие уклоны, приливо-отливные колебания уровней возникают только на реках, впадающих в моря, на которых приливы и отливы доста­точно четко выражены.

Амплитуда приливо-отливных колебаний на реках СССР срав­нительно невелика и составляет в устье р. Печоры порядка 1м, у устья р. Лены (в бухте Тикси) — около 0,1м. В устье р. Север­ной Двины средняя амплитуда прилива равна 0,9м. В зависимости от уклона реки приливная волна распространяется на большее или меньшее расстояние вверх по течению, где постепенно гаснет.

Приливо-отливные колебания уровней в свою очередь осложняются сгонно-нагонными явлениями.

Сгонно-нагонные колебания уровней возникают в результате воздействия ветра на водную поверхность реки. Подъем уровней под влиянием нагона и спада в результате сгона зависит от про­должительности воздействия ветра и от уклона реки. В низовьях р. Дона, например при ветрах, дующих вдоль реки против течения, подъемы уровней во время нагона достигают 2 м, а спады при сгонах — 2,5м. Подъем, и спад сгонно-нагонных уровней уменьша­ется вверх по течению.

Значительные колебания уровней могут возникать под влия­нием естественных и искусственных подпоров. Создание плотин с образованием водохранилищ приводит к резкому нарушению естественного хода уровней выше и ниже плотин.

В верхнем бьефе устанавливаются уровни, которые в течение длительного периода оказываются более высокими, чем уровни в естественном состоянии реки. Колебания уровней происходят обычно более плавно, чем в условиях незарегулированного ре­жима, однако в отдельных случаях могут иметь место и резкие сработки водохранилища, вызывающие соответственное падение уровней.

В нижнем бьефе обычно наблюдается значительное снижение максимальных и повышение низких меженных уровней. Колебания внутри суток и изо дня в день целиком определяются режимом эксплуатации водохранилища.

Ярким проявлением естественных подпоров являются заторы, возникающие в период осеннего и главным образом весеннего ледоходов, и, кроме того, зажоры, наблюдающиеся осенью и зимой.

Образование ледяной плотины вследствие забивки живого се­чения русла массой главным образом кристаллического льда (за­торы) вызывает выше затора резкий подъем уровней, иногда до­стигающий 2—3 м и более, а ниже — падение уровней. Когда ско­пившаяся выше такого затора вода разрушает ледяную перемычку, уровни резко падают выше места затора и резко возрастают ниже по течению в связи с образованием кратковременной поводочной волны. Явление затора развивается обычно в течение нескольких часов, реже свыше суток, и может создавать значительные затруд­нения в хозяйственной деятельности.

Зажоры, возникающие в результате закупорки живого сечения шугой, внутриводным и отчасти плывущим по поверхности реки кристаллическим льдом, также могут вызывать существенные, но обычно более плавные подъемы уровней.

Однако зажорное образование, как правило, является более устойчивым, сохраняется иногда в течение многих дней и разру­шается медленно.

^ ГРАФИК КОЛЕБАНИЙ УРОВНЕЙ

Поверхность, нормальную в любой точке к направлению силы тяжести, называют уровненной поверхностью, которая является эквипотенциальной поверхностью. Такая поверхность, совпадаю­щая с идеализированной поверхностью океана, где суммарный потенциал гравитационных сил Земли и ее атмосферы остается постоянным, получила название геоида. Фигура геоида отличается от эллипсоида вращения в силу неоднородного распределения масс внутри Земли.

Положение уровненной поверхности в какой-либо точке называют уровнем моря в данном месте.

На практике за средний уровень принимают среднее ариф­метическое значение высот уровней в данном месте над нулем поста, наблюдаемых за определенный промежуток времени. В за­висимости от времени осреднения различают среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые и средние многолетние уровни. Для получения надежных средних рекомендуется пользоваться ежечасным или четырехсрочными наблюдениями.

Кроме стационарных возмущений поверхность геоида испыты­вает и нестационарные возмущения, которые в фиксированной точке проявляются в виде колебаний уровня моря. Эти колеба­ния могут быть периодическими, непериодическими и вековыми. К периодическим колебаниям уровня относятся: приливо-отливные, метеорологические, колебания, происходящие в резуль­тате годового хода осадков, испарения и стока вод, и колебания, связанные с периодическим изменением направления ветра.

Непериодические колебания уровня вызываются случайными изменениями величины осадков, испарения и стока, действием ветра случайного направления, подводными землетрясениями и извержениями (в результате чего могут образоваться цунами), временными течениями, непериодическим изменением атмосфер­ного давления, изменением плотности воды и другими причи­нами.

Изменение уровня при действии ветра связано со сгонно-нагонными явлениями, наблюдающимися в прибрежной зоне водое­ма. В мелких водоемах движение воды совпадает с направлением ветра. Если ветер дует в сторону берега, то в результате притока воды уровень у берега повышается — происходит нагон воды; при направлении ветра от берега происходит понижение уровня — наблюдается сгон воды. Величина сгонно-нагонных колебаний зависит от местных условий, в частности от рельефа дна и конфигурации береговой линии. Наибольшие колебания уровня при сгонно-нагонных явлениях наблюдаются у отмелых берегов, в длинных сужающихся заливах, узких проливах и устьях рек. Непериодическое изменение различных факторов и главным образом атмосферного давления над водоемом вызывает при определенных условиях колебания уровня в результате образования сейш (см. выше).

Движение барической системы над невозмущенной поверхностью водоема вызывает динамические изменения уровня, которые, как показывают расчеты, значительно больше статических. Обычно изменение уровня происходит в результате совместного действия указанных факторов, что объясняется их взаимосвязанностыо и взаимосвязанностью. Особенно большое изменение уровня происходит при совпадении по фазе сгонно-нагонных колебаний и метеорологических колебаний, если еще к тому же период последних совпадает с периодом собственных колебаний водоема (сейшами). Именно этими причинами объясняются Наводнения в Ленинграде, когда повышение уровня относительно нуля Кронштадтского футштока достигало 382 см (в 1924 г.) и 424см (в 1824 г.).

^ СЛОВАРЬ ПОНЯТИЙ:
Гидрометрия — наука о средствах и методах изучения величин, характеризующих движение и состояние вод, и режим водных объектов

^ Уровнем воды - называется, высотное положение поверхности воды в данной точке относительно условной горизонтальной неизменной по высоте плоскости и отсчета.

^ Водомерным постом — называют, место, оборудованное для наблюдения за уровнем.

Гидрологических постов - пунктов на водном объекте, оборудованных устройствами и приборами для проведения систематических гидроло­гических наблюдений.

^ Уровень воды - высота водной поверхности над фиксированной горизонтальной плоскостью сравнения (нуль-графика).

Нуль-графика - ус­ловная горизонтальная плоскость сравнения, принимается за нуль от­счета при измерении уровня воды и проходящая приблизительно на 0,5 м ниже самого низкого уровня воды в створе поста.

^ Колебания уровня воды — называются главным образом изменением объема воды, протекаю­щей через данное сечение русла, или изменением расхода воды.

ЛИТЕРАТУРА:


  1. Быков В. Д., Васильев А. В. Гидрометрия. Л., 1972.

  2. Гришин М. М. Гидротехнические сооружения. М., 1979. Ч. 1 и 2.

  1. Железняков Г. В., Неговская Т. А., Овчаров Е. Е. Гидрология, гидромет­рия и регулирование стока. Л., 1984.

  2. Зарубаев Н. В. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Л., 1976.

  3. Международное руководство по методам расчета основных гидрологиче­ских характеристик. Л., 1984.

  4. Мелентьев В. А., Нагли Е. 3. Специальные гидротехнические сооружения. М., 1968.

  5. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л., 1984.

  6. Рождественский А. В., Чеботарев А. И. Статистические методы в гидроло­гии. Л., 1974.

  7. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электро­станций (ВСН П-26—85)/ВНИИГ. Л., 1987.




  1. СНиП 2.06.06—85. Плотины бетонные и железобетонные. М., 1986.

  2. СНиП 2.01.14—83. Определение расчетных гидрологических характери­стик. М., 1985.

  3. СНиП 2.06.05—84. Плотины из грунтовых материалов. М., 1985.

  4. СНиП 2.06.04—82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические соору­жения (волновые, ледовые и от судов). М., 1983.

  5. СНиП 2.04.02—84. Водоснабжение, наружные сети и сооружения, М., 1985.

  6. СНиП 2.06.01—86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М., 1987.

  7. Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения/Под ред. В. П. Недриги. М., 1983.

  8. Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. Л., 1978.

18.Практикум по гидрологии, гидрометрии и регулированию стока. Под редакцией: Е.Е.Овчарова — Н.: Агропромиздат, 1988—224с.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Тип занятия iconМетодика «тип мышления»
Диагностика типа мышления респондента. Тип мышления – индивидуальный способ преобразования информации. Зная свой тип мышления, можно...

Тип занятия iconМетодические указания к практическим занятиям по дисциплине «Конфликтология»
Семинарские занятия состоят из двух частей. Первая часть состоит из теоретического изложения материала по каждому вопросу в соответствии...

Тип занятия iconМакедонское возрождение
Византийское искусство — это историко-региональный тип искусства, входящий в исторический тип средневекового искусства

Тип занятия iconМагистерская программа "Физическая география и природопользование"...

Тип занятия iconТема занятия
Цель занятия: научиться начислять заработную плату работникам рцс при разной форме и системе оплате труда

Тип занятия iconИндивидуальная поездка на 4 недели в колледж Кембриджа
Обучение: общий английский (занятия с 9 до 13 часов, ланч с 11. 00 до 11. 30). Дополнительные занятия возможны, подробности ниже

Тип занятия iconТип членистоногие
В царстве животных тип членистоногие самый многочисленный (более 1,5 млн видов), что позволяет систематикам выделить ряд систематических...

Тип занятия icon2. Методические указания к проведению занятия
Цель занятия: приобретение навыков разработки и описания входных и выходных документов (данных), способов их машинной обработки и...

Тип занятия iconУчебного года: «Экстремальная журналистика»
Хмао-югры на занятия второй ступени Школы молодого журналиста «Меди@ полигон». Занятия состоятся в 1-м корпусе Сургпу по адресу:...

Тип занятия iconТема занятия
Цель занятия: Ознакомиться с процессом образования стежка краеобмёточной и стачивающее-обметочной строчки и областью применения таких...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов