книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

Для увязки наблюдений нового и старого постов необходимо, чтобы в течение некоторого времени они вели наблюдения парал­ лельно. Длительность этих парных наблюдений должна быть не менее полугода, чтобы охватить фазы паводка и межени. Нуль

или опускается) так, чтобы линия связи уровней проходила через начало координат. На рис. 5.3 величина приводки уровней старого и нового постов равна отрезку АН, на величину которого надо под­ нять нуль графика нового поста. После установления связи уров­ ней постов и окончательного положения пуля графика нового по­ ста наблюдения нового поста будут являться продолжением на­ блюдений старого поста.

Если график связи уровней постов получается в виде прямой, проходящей к осям не под углом 45°, то это означает, что режимы уровня в прежнем и новом местах различны. В этом случае можно сделать пересчет показаний старого поста в систему показаний но­ вого поста по графику найденной связи и тем самым получить не­ прерывный ряд наблюдений по новому посту. Однако обычно в этом случае ряд наблюдений считается прерванным, и по резуль­ татам наблюдений на новом посту составляется отдельная таблица ежедневных уровней.

Глава 6

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ НА ПОСТУ

6.1. Состав и сроки наблюдений

Состав и сроки наблюдений на постах определяются их назна­ чением. Этот вопрос наиболее полно разработан для постов Гидрометслужбы СССР. Для получения материалов, сопоставимых сдан­ ными государственной гидрологической сети, необходимо на постах ведомственной сети наряду с наблюдениями, обусловленными по­ требностями ведомств, устанавливать состав и сроки основных на­ блюдений в соответствии с указаниями ГУГМС.

Состав наблюдений определяется разрядом поста. На всех гидрологических постах государственной сети проводятся наблю­

правы по льду, сплавом, судоходством. Кроме того, отмечаются со­ бытия, оказывающие влияние на режим водного объекта, а также связанные с его использованием, и, наконец, стихийные явления.

60

В состав наблюдений на постах I разряда, кроме того, входит: измерение расходов воды, взятие проб воды на мутность, измере­ ние высоты волн на озерах и водохранилищах, измерение осадков дождемерной установкой, измерение высоты и плотности снежного покрова и др. При значительной удаленности от метеорологиче­ ских станций организуются наблюдения за температурой воздуха.

Наблюдения за уровнем воды чаще всего подчинены общей за­ даче учета стока воды, но могут иметь и самостоятельное значе­ ние. В первом случае наблюдения за уровнем воды должны быть •организованы таким образом, чтобы в результате можно было до­ статочно точно определить величину среднего суточного уровня.

Частота регистрации высоты уровня в течение суток зависит от характера уровенного режима реки. Основными сроками наблю­ дений являются 8 и 20 часов. В периоды половодья и дождевых паводков, кроме указанных сроков, необходимо назначать допол­ нительные сроки наблюдений через равные промежутки времени: 2, 4, б часов, в зависимости от характера и быстроты подъема и спада волны половодья или паводка.

На реках с быстрым подъемом и спадом половодья или же •с половодьем, характеризующимся наличием ряда гребней на зна­ чительно растянутой общей волне, а также при дождевых павод­ ках, следующих сериями, необходимо водомерный пост оборудо­ вать самописцем уровня. Самописец необходим также на прилив­ ных участках рек.

В период летней межени с незначительными колебаниями уровня достаточно вести наблюдения в 8 и 20 часов. Но если в этот период проходят одиночные дождевые паводки, производятся допол­ нительные наблюдения через равные промежутки времени.

В зимний период основные сроки наблюдений сохраняются, но во время замерзания и вскрытия реки, когда наблюдаются шугоходы, ледоходы и сопровождающие их явления зажоров и зато­ ров, в дополнение к основным срокам ведутся учащенные наблю­ дения через равные интервалы. Таким же образом следует орга­ низовать наблюдения и при неустойчивой ледовой обстановке в течение всей зимы. На реках с устойчивым длительным ледоста­ вом при плавном изменении уровня воды наблюдения достаточно вести один раз в сутки — в 8 часов.

Уровни воды на уклонных постах измеряют в сроки, установ­ ленные для основного поста при наличии переменного подпора. Ежедневные измерения уклона могут быть прекращены в те пе­ риоды, когда заведомо известно, что переменный подпор отсутст­ вует. В эти периоды измерения уклона делают при измерениях расхода воды.

6.2. Наблюдения на водомерном посту

Измерение уровня воды. На свайном посту уровень измеряется при помощи переносной рейки, устанавливаемой вертикально на площадку ближайшей к берегу сваи, покрытой водой, а на

61

ления устойчивого ледостава. Зимой при оттепелях и временном' нарушении ледяного покрова наблюдения возобновляют.

На озерах и водохранилищах измерения температуры воды про­ изводят одновременно с измерениями уровня.

Место измерения температуры воды в реках выбирают в створе или вблизи водомерного поста, в прибрежной части с ясно выра­ женным течением и глубиной не менее 0,3—0,5 м.

Для выбора постоянного места наблюдений проводят обследо­ вание участка. Избранное место должно быть свободно от мест­ ных искажений температурного режима реки (выходы грунтовых вод, сброс промышленных вод и пр.). На больших реках темпера­ тура воды в живом сечении неодинакова; для ее определения де­ лают измерения на нескольких вертикалях па различных глуби­ нах.

Для измерения температуры воды на водомерных постах при­ меняется водный термометр в оправе. Более подробно вопрос об измерении температуры воды рассматривается в главе 30.

Наблюдения за температурой воздуха проводят только на по­ стах, удаленных более чем на 30—50 км от метеорологических станций. Непосредственно на посту температуру воздуха измеряют лишь при специальных исследованиях, например при изучении об­ разования внутриводного льда и т. п.

Наблюдения за ледовыми явлениями проводят с целью осве­ тить ледовую обстановку на участке поста, получить данные о тол­ щине льда и шуги. Наблюдения ведут в течение всего зимнего периода.

Измерения толщины льда, снега на льду и подледной шуги про­ изводят 10, 20-го числа и в последний день месяца. Особое внима­ ние обращают на явления, которые могут значительно изменить естественный ход уровня. К числу их в первую очередь относят за­ жоры и заторы; необходимо установить место и время их возник­ новения и причины образования.

Наблюдения за ледовой обстановкой осенью и весной проводят на участке поста в течение суток. В осенний период отмечают по­ явление сала, шуги, заберегов, осеннего ледохода, зажоров. В пе­ риод ледостава дополнительно к измерениям толщины льда отме­

62

Глава 7

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ВОДОМЕРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

7.1. Обработка книжек для записи водомерных наблюдений

Рис. 7.1. Совмещенные графики колебания уровня воды.

отсчетов высоты уровня к нулю графика; 3) анализ результатов наблюдений; 4) составление годовой таблицы «Ежедневные уровни воды».

Первичная обработка записей производится ежедневно наблю­ дателем поста и заключается в приводке отсчетов уровня к нулю графика поста и вычислении среднего уровня за сутки.

Записи наблюдателя проверяются на гидрологической станции сразу после получения книжки за истекший месяц. Вычисление значений уровня воды производится после проверки и установле­ ния величин приводок.

63

Для контроля материалов наблюдений рекомендуется строить график связи между значениями уровня воды на соседнем и дан­ ном постах (см. ниже). При построении таких графиков исполь­ зуют ряд наблюдений, охватывающих значительно больший период времени, чем тот, который вызывает сомнение в отношении прпводок. Кроме графиков связи, строят совмещенные во времени хро­ нологические графики хода уровня воды по всем постам, прикреп­ ленным к данной гидрологической станции (рис. 7.1), и анализи­ руют их согласованность. Несогласованный ход уровня будет указывать на моменты изменения приводок, характер этих изме­ нений и их величину.

Приведенные к нулю графика значения уровня воды записывают красными чернилами в полевой книжке рядом с записями наблю­ дателя. Из срочных и дополнительных наблюдений уровня выби­ рают экстремальные значения — высшие и низшие месячные. После выборки экстремальных значений рядом со значениями уровня показывают условными знаками ледяные образования.

Для контроля и анализа окончательно установленных величин

с полным комплексом гидрологических наблюдений на этот график наносят все наблюденные элементы режима реки.

7.2. Обработка лент самописца

В состав обработки ленты самописца уровня входит; 1) про­ верка качества записи; 2) разметка записи для нахождения зна­ чений уровня; 3) снятие ординат (высот) уровней с записи; 4) при­ ведение показаний самописца к нулю графика; 5) составление месячной и годовой таблиц уровней. Вся обработка ведется на са­ мой ленте.

Проверка качества записи заключается в критическом про­ смотре записи, установлении наличия на ленте контрольных отме­ ток и их соответствия записям в полевой книжке, а также надписей с указанием водного объекта, даты и отметки нуля графика.

Разметка записи может быть сделана через равные интервалы времени или же по характерным точкам. Способ разметки по рав­ ным интервалам применяется в случае плавного хода уровня с вы­ делением суточного максимума и минимума.

При разметке записи по способу характерных точек намечают точки на всех пиках, впадинах и характерных переломах линии за­ писи. Независимо от принятого способа необходимо выверить за­ пись во времени. Невязка во времени.устраняется путем пропор­ циональной ее разверстки между контрольными засечками.

Величины уровня находят по линии записи для каждого часа, снимая отсчеты от нуля ленты или другой начальной ординаты. Для определения этой ординаты служат отсчеты уровня по кон-

64

трольному водомерному посту, выписанные на ленте. Если лента была размечена по способу характерных точек, то отсчеты уровня делают в местах засечек этих точек по линии записи, а время определяют по выверенной шкале времени. Если между показа­ ниями поста и самописца есть разница, то обнаруженную невязку разносят пропорционально для каждого отсчета уровня по ленте и отсчет по ней соответственно исправляют.

В результате обработки ленты вычисляют средний уровень за сутки и определяют наивысший и наинизший суточные уровни.

Рис. 7.3. Обработка ленты самописца.

Средний суточный уровень определяют: 1) в случае разметки за­ писи через равные интервалы — как среднее арифметическое зна­ чение из всех отсчетов уровня; 2) в случае разметки записи по характерным точкам — путем суммирования площадей, ограничен­ ных линией записи уровня, границами интервалов и осью времени, и деления полученной суммы на продолжительность записи. Сред­ ний суточный уровень можно также определить планиметрирова­ нием площади, ограниченной линией записи, с последующим деле­ нием ее на длину (абсциссу) записи.

На рис. 7.3 показана обработка ленты самописца, установлен­ ного на реке с приливными явлениями.

среднее арифметическое из отсчетов уровня в 8 и 20 часов, а при наблюдении в один срок за средний суточный уровень принимают наблюденную величину уровня в 8 часов. При наличии дополни­ тельных наблюдений средний суточный уровень вычисляют как среднее арифметическое из всех отсчетов (при условии равных интервалов).

При сложном суточном ходе уровня: на горных реках ледни­ кового питания, в устьевых участках рек, впадающих в приливные моря, а также на озерах и водохранилищах при денивеляциях и регулировании стока — надежное вычисление среднего суточного уровня возможно только при непрерывной записи хода уровня самописцем.

7.4. Составление годовой таблицы и графика колебаний уровня

ваются из обработанных полевых книжек уровни над нулем гра­ фика поста — средние суточные, а при односрочных наблюдениях — наблюденные. Если в полевых книжках встречаются пропуски в на­ блюдениях, их можно восполнить: а) при пропусках не более пяти дней — путем линейной интерполяции, если уровни в этот период изменялись плавно; б) при более длительных пропусках со значи­ тельными колебаниями уровня — по графику связи уровней с бли­ жайшим постом на данной реке. В таблицу вписывают также наи­ высшие и наинизшие уровни из срочных наблюдений за каждый отдельный месяц н год в целом.

В таблице явления ледового режима и некоторые другие ха­ рактеристики водного объекта отмечают условными обозначениями, проставляемыми справа от значений уровня:

В примечаниях к таблице указывают сроки пересыхания или перемерзания реки в районе поста, а также явления, объясняющие резкое изменение высоты уровня: зажор, затор, разбор воды на орошение и др. Таблицы ЕУВ публикуются в гидрологических ежегодниках.

66

По данным таблицы ЕУВ строится график колебаний средних суточных уровней аналогично указанному на рис. 7.1, на котором, пользуясь условными обозначениями (рис. 7.4), показывают фазы ледового режима. Если иа реке имеется несколько водомерных по-

Рис. 7.4. Условные обозначения фаз ледового режима.

стов, то целесообразно строить совмещенные графики колебаний уровня (см. рис. 7.1), что позволяет судить о развитии и продви­ жении по реке волн половодья и паводков, а также о характере режима уровня в различные сезоны года.

7.5. Специальная обработка уровней

Материалы наблюдений за уровнями воды могут быть подверг­ нуты дополнительной обработке, в результате которой можно 'уста­ новить: 1) характерные уровни и 2) повторяемость и продолжи­ тельность уровней. Кроме того, могут быть определены статисти­ ческие характеристики уровней, а также типовое распределение уровней в году; эти вопросы рассматриваются в гидрологии.

Характерные уровни. Большое практическое значение имеют характерные уровни, которые могут быть определены как для каждого года в отдельности, так и для многолетнего периода. В последнем случае для каждого характерного уровня указывается его средняя многолетняя величина и предельные значения — низ­ шие и высшие.

Для каждого года устанавливается:

1)высший годовой уровень и дата его наступления;

2)низший годовой уровень п дата его наступления;

3) уровень, при котором река очистилась ото льда, и его дата; 4) уровень, при котором начали появляться ледяные образова­

ния, и его дата.

Для каждого характерного уровня находят сроки наступления: наиболее ранний, средний и наиболее поздний. Крайние сроки на­ ступления того или иного характерного уровня выбирают нз годо­ вых таблиц уровней, а средние сроки вычисляют.

Для вычисления средних сроков какого-либо характерного уровня, когда в отдельные годы он наблюдается в разные месяцы, необходимо сроки каждого года приводить к началу года или же к одному наиболее раннему месяцу, а затем вычислить среднюю дату. Например, если уровень весеннего половодья приходится за

При приведении сроков к началу года средний день наступле­ ния уровня весеннего половодья будет

409 : 5 = 82 дня,

а средняя дата

82 — 31(1) — 28(11) =23/111.

Повторяемость и продолжительность уровней. При эксплуата­ ции рек (судоходство, сплав, орошение и пр.), а также при проек-

см

Рис. 7.5. Кривые повторяемости (частоты) и продолжитель­ ности (обеспеченности) уровня.

тировании гидротехнических сооружений необходимо знать повто­ ряемость (частоту) уровней и их продолжительность (обеспечен­ ность) стояния в определенных высотных зонах. Для этого строят графики повторяемости и продолжительности уровней. Графики этого типа могут быть построены как для целого года, так и для отдельного его периода (зимнего, летнего) или же для периодов весеннего и осеннего ледоходов. Они могут быть построены на ос­ новании обработки уровней за отдельный год, а также и за мно­ голетний период.

Для подсчета повторяемости, или частоты стояния, уровней ам­ плитуда их колебания разбивается по высоте на равновеликие ин­ тервалы через 5—50 см в зависимости от общей амплитуды коле-

68