книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

Высота уровня воды в реке на свайном посту отсчитывается при помощи переносной водомерной рейки, устанавливаемой в центре торца (на шляпку гвоздя) ближайшей к берегу затопленной сваи. Зная величину приводки сван, нетрудно вычислить высоту уровня воды над нулем графика поста (см. рис. 3.2).

Стандартная водомерная переносная рейка (рис. 4.5) изготов­ ляется из легкой металлической трубы; рейка имеет длину 100 см; деления нанесены через 1 см.

Смешанные посты. Тип смешанного поста возник из сочетания элементов реечного и свайного постов. Реечио-свайные посты уст­ раиваются на участках рек, имеющих резкие переломы склонов бе­ рега: на крутой части устанавливается рейка, на пологой — сваи. Устройство смешанных постов целесообразно при наличии соору­ жений, например мостов (рис. 4.6). На этом посту уровни межен­ ных вод наблюдают по сваям, а уровни высоких вод — по верти­ кальной рейке, укрепленной на устое моста.

4.2. Передаточные водомерные посты

Передаточные посты устраиваются в тех случаях, когда подход к воде затруднен из-за отвесных берегов. Передаточный пост мо­ жет быть сооружен на естественном берегу или гидротехническом сооружении, если последнее имеется на участке поста.

Если в зимнее время водоем (река, озеро) покрывается льдом, то в дополнение к передаточному посту необходимо устраивать ре­ ечный или свайный пост для наблюдений за уровнями в зимний период.

В зависимости от местных условий передаточные посты бывают

над рекой, то устроить пост несложно. На мосту меткой закрепля­ ется постоянная точка (нуль наблюдения) для отсчета уровня. Вы­ сотное положение этой точки определяется нивелировкой от бли­ жайшего репера. Наблюдения за колебаниями уровней заключа­ ются в измерении расстояния от точки нуля наблюдения на мостудо поверхности воды. Измерения могут производиться посредством размеченного троса или стальной рулетки с грузом на нижнем конце. При небольших расстояниях измерения удобно делать раз­ меченной рейкой.

Тросовый пост. Пост этого вида устраивается чаще всего нагор­ ных реках, когда берег обрывист, а искусственных сооружений на реке нет. Основной частью поста является вынос (стрела), устрой­ ство которого видно на рис. 4.7. Вынос изготовляется из бруса прочной породы (дуб, сосна) или из стальной трубы. Он укрепля­ ется на берегу на прочных опорах. Вдоль выноса на береговом его конце поверху неподвижно закрепляется горизонтальная водомер­ ная рейка длиной 1 м, нулевое деление которой обращено в сто­ рону реки. На конце выноса, обращенном к реке, укрепляется

31

блок, а на береговом его конце — вьюшка, на которую наматыва­ ется гибкий тросик, идущий вдоль рейки через блок к воде. На нижнем конце троса подвешивается цилиндрический груз с заост­ ренным в виде конуса концом весом 2—5 кг. Для отсчета уровня воды трос размечается метками через 1 м на длину, равную ампли­ туде колебаний уровня. Метровые деления отмечаются кольцами с выбитым номером метра.

Для того чтобы отсчет по рейке давал непосредственно высоту уровня над нулем графика, производят тарирование поста. До та­ рирования рейка остается незакрепленной, точное ее положение устанавливается во время тарировки. Ее проводят так. Посредст­ вом нивелировки определяют превышение уровня воды над нулем графика поста. Сразу после этого опускают трос до касания гру­ зом поверхности воды, а рейку сдвигают вдоль выноса до положе­ ния, при котором ближайшая метка на тросе совпадает с делением рейки, равным количеству сантиметров в значении превышения уровня воды над нулем графика; метка на тросе будет соответст­ вовать числу метров в значении превышения уровня над нулем графика, и на ней выбивают это число. Остальные метки троса нумеруют подряд с возрастанием значений в сторону воды. По окончании тарирования рейку прочно закрепляют.

позволит отсчитывать уровень непосредственно по рейке против указателя, укрепленного на тросе. Точность отсчета уровня на пе­ редаточных постах 2—3 см, но при применении электроконтакта точность повышается до 1 см. В этом случае трос с грузом, явля­ ющийся одним звеном электрической цепи, должен быть изолиро­ ван от заземления, а другой конец электрической цепи надежно заземлен. Место прикрепления троса к ушку груза должно быть припаяно, а острие груза покрыто полудой.

Фиксация касания грузом поверхности воды производится по амперметру или вольтметру. Для питания электрической цепи применяют батарею от карманного фонаря.

Передаточный пост с автоматическим указателем и отметчиком уровня воды. Передаточный пост может быть оборудован более со­ вершенным способом: установкой специального прибора — указа­ теля уровня У-52, описанного ниже.

4.3.Устройства и приборы для регистрации максимальных

иминимальных уровней на простых и передаточных постах

Наблюдения за уровнем воды, выполняемые на водомерных по­ стах один или два раза в сутки, во многих случаях не позволяют зафиксировать наивысшее и наинизшее положение уровня. Вместе с тем знание этих характеристик уровня и особенно его наиболь­ шей величины имеет существенное значение для установления пре­ делов колебания водности.

Предельные положения уровня воды в периоды между сроками наблюдений фиксируются по максимальным и минимальным

водомерным рейкам или по указателю уровня воды более совер­ шенной конструкции.

Максимальные и минимальные рейки располагают в створе ос­

М е т а л л и ч е с к а я р е й к а с в и н т о в ы м н а к о н е ч н и к о м (рис. 4.8 б). Эта рейка по своему устройству не отличается от опи­ санной выше, но устанавливается не на сваю, а путем забуривания ее винтового наконечника на глубину 0,75 м. После этого необхо­ димо определить нивелировкой отметку ее головки и вычислить отметку (и приводку) нуля наблюдения.

34

которые перемещаются при помощи штифта, укрепленного на стрелке, указывающей метры. Эти стрелки, отведенные в крайние положения, соответствующие высшему и низшему уровням между сроками наблюдений, сохраняют свое положение вследствие тре­ ния их осей.

Указатель уровня У-52 устанавливается на защитную трубу ди­ аметром 300 мм, собираемую из двухметровых секций, нижняя из которых перфорирована. Защитная труба с установленным па ней указателем уровня прикрепляется в вертикальном положении к прочной опоре или скальному обрыву берега, а при наличии со­ оружений— к устою моста, стенке набережной и т. п.

Нижний обрез трубы должен быть расположен на 0,5 м ниже наннизшего уровня воды. На зимний период указатель уровня сни­ мают с установки.

4.4. Приспособления и приборы для увеличения точности отсчета уровня воды

Для увеличения точности отсчета высоты стояния уровня воды

чаще устраиваются реечные посты, набег воды на рейку затруд­

в верхней части ручки, открывают клапан, и вода входит внутрь рейки. Когда уровень установится, кнопку отпускают и клапан за­ крывается. Отсчет производят после подъема рейки при вертикаль­ ном ее положении.

Рейку целесообразно применять при волнении и на горных ре­ ках с бурным течением. В последнем случае рейку следует ставить на сваю так, чтобы она располагалась острым ребром навстречу потоку.

36

К р ю ч к о в а я р е й к а . Предназначается для измерения высоты уровня воды в верхних бьефах водосливов, мерных баках и гидро­ метрических лотках. Крючковая рейка обеспечивает точность от­

(рис. 4.11 б) состоит из ла­ тунной трубки / с делени­ ями от 0 до 100 см. На нижнем конце рейка снаб­ жена выдвижным стержнем 2 длиной 50 см, который

репляется на свае, стенке ко­ лодца или другой непод­ вижной опоре. На кронш­ тейне укреплена масштабная планка (нониус) 5, позволя­ ющая делать отсчеты уровня с точностью до 1 мм.

Для отсчета уровня необ­ ходимо освободить зажим 6 и опустить иглу крючка ни­ же уровня воды, а затем по­ средством подъемного винта с мнкрометренной гайкой 7 поднять иглу до накалыва­ ния ею поверхности воды, после чего делается отсчет уровня: по трубке рейки отсчитываются сантиметры, а по масштабной планке — миллиметры. Рейка позво­ ляет вести наблюдения в пре­ делах амплитуды колебания уровня 150 см.

37

4.5. Самопишущие водомерные посты

Самопишущие водомерные посты непрерывно регистрируют ко­ лебания уровней воды. Установка самопишущего поста необходима при значительном суточном ходе уровня, а также при резких коле­ баниях уровня, вызываемых дождевыми паводками, приливами, сгонно-нагонными ветрами, работой гидротехнических сооружений.

Основной частью самопишущего поста является прибор — са­ мописец для автоматической записи колебаний уровня воды. При большом разнообразии систем самописцев уровня все типы их со­ стоят из двух основных элементов: датчика уровня и записываю­ щего устройства.

Датчик уровня может быть поплавочным, манометрическим и др. Поплавочное устройство датчика является в настоящее время наиболее распространенным в гидрометрии.

Записывающее устройство производит запись в виде графика хода уровня. У некоторых систем самописцев через определенные промежутки времени на ленте печатаются цифры, соответствующие высоте стояния уровня, пли осуществляется перфорация ленты в условном коде.

Масштаб записи подбирается в зависимости от амплитуды ко­ лебаний уровня и желаемой степени точности их записи.

Самописцы уровней приводятся в действие пружинными, гире­ выми или электрическими часовыми механизмами.

Бумажная лента, на которой записывается ход уровня, укреп­ ляется на барабане самописца. Барабаны могут быть расположены горизонтально или вертикально и приводятся в движение либо ча­ совым механизмом, придающим барабану вращение в одну сто­ рону, либо колебаниями уровня воды, сообщающими вращение ба­ рабану посредством поплавка на тросе, перекинутом через шкив, соединенный с барабаном. В этом случае барабан при подъеме уровня вращается в одну сторону, а при спаде его — в другую.

Записывающее приспособление (каретка с пером) у самописцев с барабаном, вращающимся под действием часового механизма, приводится в движение посредством поплавка, передающего коле­ бания уровня воды, а у самописцев с барабаном, вращающимся от поплавочного устройства, каретка с пером движется в одном направлении вдоль барабана, при этом скорость движения ее регу­ лируется часовым механизмом.

Имеется много типов самописцев уровня. В настоящее время на гидрологической сети наиболее распространены самописцы «Вал­

ковой системы и регистрирующего механизма. Поплавковая си­

Поплавок подвешен на мягком тросе 3, на противоположном конце которого прикреплен груз-противовес 4. Поплавок и груз крепятся

38

к тросу специальными зажимами 5. Трос надевается на поплавко­ вое колесо 6, представляющее собой два спаренных диска — малый с длиной окружности 300 мм и большой — 600 мм. Поплавковая система при колебаниях уровня воды приводит во вращение бара­ бан 7 самописца, сцепляющийся с осью поплавкового колеса.

Рис. 4.12. Схема устройства самописца «Валдай».

Поплавковая система самописца «Валдай» обеспечивает воз­ можность выбора масштаба записи уровня воды в зависимости от величины амплитуды его колебания, как это указано в табл. 4.1.

при указанных масштабах записи навешивается слева от поплав­ кового колеса. Для записи хода уровня в масштабах 1 :5 и 1:10 поплавковое колесо закрепляется на вспомогательной оси 9. Трибка 10 сдвигается до сцепления ее с шестерней 11. Для получения записи в масштабе 1 : 5 трос надевается на малый диск, а для по­ лучения масштаба 1:10 — на большой диск. Поплавок при мас­ штабах записи 1:5 н 1 : 10 навешивается справа от поплавкового колеса.

39