книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

Регистрирующий механизм самописца состоит из барабана 7, часового механизма 12 и каретки 13 с пером, скользящей по двум направляющим стержням вдоль образующей барабана. Длина ок­ ружности барабана 300 мм, длина образующей 330 мм. Барабан вращается на подвижном центре, укреп­ ленном в левом боку корпуса, и на основ­ ной оси 8 поплавкового колеса, укреплен­ ной в правом боку корпуса. Для надева­ ния ленты на барабан подвижный центр оттягивается от опорного гнезда н ус­ танавливается на предохранитель. Бара­ бан движением вперед и влево выни­ мают из прибора. Лента с обрезанными уголками накладывается на барабан, концы ее заправляются в прорезь и

20 2k зажимаются поворотом рычага на щеке барабана. Установка барабана в прибор производится в обратном порядке.

Для нормальной работы самописца уровня необходимо обеспе­ чить своевременный завод часового механизма и смену ленты. При смене ленты производят следующие работы:

1) подготавливают новую ленту; на ней проставляют порядковый номер, дату ее постановки, название реки и пункта наблюдения;

40

3). на старой ленте самописца делают засечку пером самописца на конце линии записи уровня и около засечки выписывают часы и минуты снятия ленты и величину уровня, приведенного к нулю графика поста, после чего старую ленту снимают;

4)заводят часовой механизм и проверяют правильность дейст­ вия пишущего приспособления и часового механизма;

5)прочищают и заправляют чернилами перо самописца;

6)надевают на барабан новую ленту, на нее накладывают пе­ ро в точке, соответствующей времени и уровню в этот момент; на

С а м о п и с е ц у р о в н я д л и т е л ь н о г о д е й с т в и я ГР-38 рассчитан на автономную работу в течение 32 суток. В комплект прибора входят сменные шестерни, позволяющие устанавливать са­ мописец на сроки автономной работы также 16 и 8 суток. При каждом из указанных сроков барабан с диаграммной лентой де­ лает один оборот, поэтому масштаб записи времени тем меньше, чем больше срок автономной работы самописца: при работе в те­ чение 32 суток — 0,5 мм/ч, в течение 16 суток—1 мм/ч, в течение 8 суток — 2 мм/ч.

Пределы регистрации изменений уровня воды при масштабе записи уровня 1 : 10-—3 м, а при масштабе 1 : 20—-6 м.

Внешний вид и кинематическая схема самописца показаны на рис. 4.14. Прибор состоит из поплавковой системы и регистриру­ ющего механизма. Поплавковое колесо помещено внутри кожуха /, что сделано для предупреждения попадания влаги в механизм са­ мописца. Для этой же цели в нем имеется патрон с влагопоглощающпм веществом 2, а кроме того, крышка прибора имеет рези­ новую прокладку.

Поплавковое колесо 3 приводит во вращательное движение шестерни зубчатой передачи 4 и ходовой винт 5, на котором наса­ жен держатель карандаша 6. При изменении уровня карандаш пе­ ремещается по образующей барабана. Барабан 7 приводится во вращательное движение от часового механизма 8 через пару смен­ ных шестерен 9. В комплект самописца входят три пары сменных шестерен, позволяющих устанавливать указанные выше сроки ав­ тономной работы прибора. Для изменения масштаба записи уровня имеются две пары сменных шестерен, обеспечивающих указанные масштабы записи уровня. Завод часового механизма осуществля­ ется ключом на 38 суток.

С а м о п и с е ц у р о в н я м о р я (рис. 4.15) применяется для ре­ гистрации колебаний уровня моря у берегов. Он может быть ис­ пользован для изучения колебаний уровня на крупных озерах. Прибор обеспечивает запись колебаний уровня в пределах ампли­ туд 3, 6 и 12 м, в зависимости от этого он выпускается в трех мо­ делях с масштабами записи 1:10, 1:20, 1:40. Масштаб записи

41

внешний — реечного или свайного типа вблизи или в створе само­ писца и внутренний — рейку в приемном колодце.

О с т р о в н о й т и п у с т а н о в к и с а м о п и с ц а . Этот тип уста­ новки является наиболее простым и экономичным по своему уст­

де трубы (деревянной, металлической или бетонной) диаметром не менее 0,35 м крепится к сооружению или берегу с помощью хо­ мутов и кронштейнов. Нижний конец трубы должен быть опущен на 0,5—1,0 м ниже наинизшего уровня воды и закрыт откидной крышкой или задвижкой для очистки трубы от наносов. В верхней части трубы через 1,5—2,0 м имеются смотровые дверцы. Для про­ пуска воды в трубу в конце ее нижней части устраивают отвер­ стия.

При отсутствии гидротехнических сооружений, которые могли бы быть использованы в качестве готовой опоры для установки са­ мописца, такую опору необходимо соорудить. На рис. 4.16 пока­ зана схема установки островного типа на сваях. Опора выполнена из шести свай, забитых по окружности и связанных хомутами из полосового железа. Внутреннее пространство между сваями явля-

44

ется приемным резервуаром (трубой), в котором помещается по­ плавок самописца. Для очистки трубы от наносов в нижней ее ча­ сти имеется смотровое окно, закрываемое съемной крышкой. На верхнем конце опоры сооружается деревянная будка для уста­ новки самописца. Сообщение с установкой осуществляется посред­ ством мостика на сваях или же лодки.

щ

п

1 " г

-_

1v/////?A

—— Ч

Рис. 4.17. Береговой тип установки самописца.

ности разрушения установки островного типа волнением, ледохо­

ной трубы; 4) будки для самописца, устанавливаемой над колод­ цем. Колодец устраивается на берегу из такого расчета, чтобы его

4.6. Дистанционные водомерные посты

Дистанционными называются водомерные посты, автоматически передающие показания высоты уровня на расстояние. Передача сведений об уровнях может производиться в определенные сроки или непрерывно.

45

Дистанционные водомерные посты имеют большое значение для диспетчерской службы па гидроэлектростанциях, шлюзах, водо­ хранилищах, на оросительных системах, а также в малонаселен­ ных и трудноступных районах, так как они не требуют постоян­ ного обслуживания наблюдателем.

Дистанционные водомерные посты будут являться основным источником информации об уровнях водных объектов в условиях комплексной автоматизации гидрометеорологической сети, переход к которой намечается в ближайшие годы. Для автоматической сети разработан и проходит испытания специальный датчик уровня, описание которого приводится в главе 34.

Рассмотренные в предыдущем параграфе самописцы уровня относятся к приборам местного отсчета и не имеют устройств для передачи результатов измерений на расстояния. Однако разрабо-

таны устройства, преобразующие угол поворота вала, вращаемого поплавковой системой самописцев, в цифровой число-импульсный код, что делает возможным применение их в качестве дистанцион­ ных уровнемеров и, в частности, на автоматизированных гидроло­ гических постах.

Дистанционные водомерные посты состоят из следующих основ­ ных элементов: 1) датчика, 2) канала связи, 3) регистрирующего устройства, 4) источника питания (рис. 4.18).

Датчик состоит из чувствительного элемента и преобразователя. Чувствительный элемент непосредственно воспринимает изменения уровня. Применяются следующие типы чувствительных элементов: бесконтактные электрические, электроконтактные, поплавковые, гидростатические.

Бесконтактные электрические чувствительные элементы пред­ ставляют собой металлический электрод в виде стержня, покрытый слоем изоляции. Электрод вместе со средой (водой) образует кон­ денсатор, емкость которого зависит от глубины погружения элек­ трода.

Электроконтактные чувствительные элементы бывают непре­ рывного, дискретного и омического типов. Действие приборов пер­ вого типа основано на использовании контакта поискового элек­ трода или пары электродов с поверхностью воды с последующей логической обработкой сигнала системой автоматического поиска.

46

К приборам второго типа относятся электроконтактные рейки, кон­ такты на которых расположены на определенных расстояниях; при этом осуществляется дискретная регистрация положений уровня воды При его колебаниях. Действие омических приборов основано на том, что при погружении в воду натянутой проволоки, по которой пропускается переменный ток, падение напряжения изменяется об­ ратно пропорционально глубине ее погружения.

Действие поплавкового чувствительного элемента ясно из опи­ сания самописцев «Валдай» и ГР-38.

Действие гидростатических чувствительных элементов основано на регистрации давления столба воды над прибором, устанавливае­ мым на дне водоема. В качестве чувствительного элемента исполь­ зуют сильфоны, манометрические коробки и другие упругие эле­ менты, а также ртутные манометры, как, например, в приборе УДВ-1М (см. главу 34).

Для гидрологических датчиков в качестве чувствительных эле­ ментов применяют в основном поплавковые и гидростатические, причем наиболее часто — поплавковые.

Назначение преобразователя состоит в преобразовании информа­ ции, поступающей в него от чувствительного элемента, в форму сигнала, удобную для передачи на регистрирующее устройство. Наиболее часто информация преобразуется в электрические сиг­ налы— дискретные пли непрерывные.

В качестве канала связи чаще всего применяется электропро­ водная связь, а при установке автоматических постов в отдаленных и труднодоступных районах — радиосвязь.

Регистрирующее устройство может быть в виде самописца, стре­ лочного или шкального указателя. Для использования информации водомерных постов автоматизированной сети предполагается при­

47

системой и сельсинами завода «Электропульт» (глава 19) и уровне­ мера УДВ-1 для автоматизированных гидрологических постов (глава 34).

4.7. Уклонные водомерные посты

Назначение этих постов заключается в определении величин падения и уклона водной поверхности на исследуемом участке реки. Особенно необходимы уклонные посты на участках с явлениями переменного подпора.

Переменный подпор может возникать при наличии подпора от водоприемника (основная река, озеро, водохранилище), при не­ установившемся движении воды (половодье, паводки, попуски), за­ жорах и заторах, зарастании русла и пр. При наличии переменного

Рис. 4.19. Схема к определению падения и уклона водной поверх­ ности.

подпора связь между уровнями и расходами воды в реке стано­

Для точного определения величин падения и уклона водной поверхности большое значение имеет расстояние между уклонными постами, которое назначается исходя из минимальных величин па­ дения на изучаемом участке и требуемой точности его определения.

Для использования результатов наблюдений за уклоном водной поверхности при вычислении стока воды и экстраполяции кривых расходов значения уклонов должны определяться с погрешностью не более 10—15%- Такая точность может быть достигнута при ус­ ловии, что величины измеряемого падения на равнинной реке будут не менее 10—20 см, а на горной — 25—50 см.

Получить достаточно точное значение уклонов водной поверх­ ности можно при тщательном определении: 1) расстояния между уклонными постами, 2) отметок площадок свай или нулей реек постов, 3) уровней воды на постах.

Схема определения величин падения и уклона водной поверх­ ности показана на рис. 4.19. Величина падения h = H\ — H% а ве-

личина уклона / = - / - .

48

Для выбора участка наблюдений за уклоном водной поверх­ ности и установления его границ, а следовательно, и места распо­ ложения верхнего и нижнего уклонных постов производят обсле­ дование реки с нивелированием мгновенного профиля водной поверхности. На действующих водомерных постах необходимо стре­ миться к тому, чтобы основной водомерный пост оказался на одной из границ участка и мог бы

уклон выше и ниже этих границ был на некотором расстоянии од­

верхности (перепады, перекаты). Для увеличения точности фикса­ ции положения уровня колья забивают в естественных заливчиках берега или же в ковшах, выкопанных у берега и соединенных с ре­ кой канавками. Отметки площадок кольев определяют нивелирова­ нием IV класса, двойным ходом от репера основного поста.

4.8. Реперы водомерных постов

Водомерный пост оборудуется двумя постоянными реперами— основным и контрольным, устанавливаемыми вне зоны затопления высокими водами. Основной репер, как правило, устраивается по­ тайным и должен удовлетворять требованиям долговременной со­ хранности и неизменяемости его высоты. Он служит для поверок высоты контрольного репера и располагается поблизости от поста.

Контрольный репер устанавливается в створе поста возможно ближе к водомерным устройствам и служит для систематических поверок высотного положения свай, нулей реек и других водомер­ ных устройств.

Для установки реперов выбирают места, не подверженные за­