книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

баннн уровня. Подсчеты ведут путем выборки соответствующих данных из годовых таблиц уровней. Результаты выборки заносят в ведомость, где уровни в интервалах удобно размещать в убыва­ ющем порядке.

На графике повторяемости (частоты) и продолжительности (обеспеченности) уровней (рис. 7.5) точки повторяемости отклады­ вают в середине соответствующего интервала, а точки продолжи­ тельности— в конце интервала. Из рис. 7.5 видно, что кривая про­ должительности является интегралом кривой повторяемости.

Для сравнения результатов вычислений продолжительности уровней, относящихся к периодам разной длительности, удобно на оси абсцисс продолжительность выражать в процентах от всего периода.

7.6. График связи соответственных уровней двух водомерных постов

Выше отмечалось, что для восполнения пропусков в наблюде­ ниях на одном из водомерных постов, а также для исправления ошибочных уровней можно воспользоваться графиком связи соот­ ветственных уровней. На рис. 7.6 показано, что колебания уровней

2

на двух постах, расположенных на одной реке на небольшом рас­ стоянии друг от друга, обнаруживают явное подобие в общих очер­ таниях и в особенности в расположении характерных точек (гребни паводков, низины впадин). Уровни двух сравниваемых пунктов, соответствующие однородным фазам, называются соответствен­ ными.

69

РАЗДЕЛ 111

И З М Е Р Е Н ИЕ ГЛУБИН

Глава 8

ПРОИЗВОДСТВО ПРОМЕРНЫХ РАБОТ 8.1. Задачи промерных работ

Цель промерных работ — определить глубины и характер рельефа дна реки, озера, водохранилища. В результате промерных

перечные и продольные профили. Для рек по материалам промеров могут быть определены площади водных сечений, а для озер и водохранилищ может быть вычислен объем содержащейся в них воды.

Задачами промерных работ могут являться:

— исследование водных объектов в гидрографических целях;

—измерение глубин для гидрометрических работ (при измере­ нии расходов воды и наносов и т. п.);

—определение глубин для нужд судоходства и лесосплава;

—измерение глубин и профилей дна в связи с составлением проектов гидротехнических сооружений;

—измерение глубин и профилей дна в связи с изучением ре­ жима перекатов, переформирования береговой зоны водохранилищ, размывов дна в нижних бьефах гидроузлов и пр.

Промерные работы удобнее проводить при низких (меженных) уровнях, когда обнажаются мели, косы, выступы скал и пр. В этот период легче определить места с наименьшими глубинами, что важно для судоходства и лесосплава. Кроме того, объем про­ мерных работ существенно сокращается.

дна. В первом случае определяются глубины в отдельных точках, отстоящих одна от другой на определенных расстояниях в зависи­ мости от требуемой точности промеров. Непрерывная запись про­ филя дна производится с помощью автоматических промерных приборов.

Измерение глубин всегда сопровождается плановым координи­ рованием промерных точек или створов, т. е. определением их

71

координат в плане. Для этого создается геодезическая основа. Кроме того, при промерах ведут наблюдения за уровнем воды.

Глубины, измеренные в разное время в одной и топ же точке, могут иметь разное значение, так как уровень воды изменяется. При измерении глубин на значительном протяжении реки проходит много времени, за которое уровень может все время меняться. Это приведет к тому, что глубины, измеренные в разное время, бу­ дут несопоставимы. Для устранения этого в конце работ все изме­ ренные глубины приводят к одному расчетному (условному) уровню, соответствующему определенному моменту времени.

8.2. Методы и приборы для измерения глубин и профилей дна

Существует большое количество методов и приборов для изме­ рения глубин и профилей дна. Здесь мы рассмотрим только наи­ более часто применяемые в гидрометрии и гидрологических иссле­ дованиях вод суши. Для измерения глубин применяют простейшие приспособления, механические приборы и ультразвуковые при­ боры— эхолоты. Применение эхолотов позволяет значительно уско­ рить выполнение промерных работ и повысить точность; для про­ меров глубин в отдельных точках применяют эхолоты со стрелоч­ ным указателем глубин, а для непрерывной записи профиля дна —

(0,5—1,0 кг) погружать наметку в воду и предохраняет ее от рас­ калывания и истирания при ударах о дно. При илистых грунтах на нижнем конце башмака укрепляется поддон. Наметку размечают на десятые доли метра белой и красной масляной краской, нулевое деление должно совпадать с нижней поверхностью башмака.

При измерении глубин наметку выбрасывают нижним концом вперед по ходу промерного судна, а отсчет глубин по ней произво­ дят в тот момент, когда наметка будет стоять на дне водоема вер­

72

стие, через которое пропущена нить отвеса. Край сектора образует желобок, которым угломер прикладывается к тросу, при этом ли­ ния нулевого деления совпадает с направлением троса. Величина угла отсчитывается между направлением троса и линией отвеса.

В случае, когда высота подвеса троса над водой невелика, не превышает 1 м (рис. 8.5 а), глубина h определяется по формуле

При измерении глубин с гидрометрических люлек высота под­ веса может быть большая, особенно на горных реках с обрыви­ стыми берегами. Если высота подвеса превышает 1 м, то поправка определяется следующим образом:

— измеряют расстояние от точки подвеса до поверхности воды

—опускают груз до дна;

—отсчитывают по счетчику глубин расстояние В\С = 1\ (фик­ тивная глубина);

—измеряют угол отклонения троса а.

После этого производят расчет истинной глубины /г, для чего:

— определяют поправку Д[ к длине надводной части троса по

76

(допускается, что надводная часть троса прямолинейна); по при­ веденной формуле составлены таблицы [12];

— определяют длину подводной части троса 1% = 1\— Дь

— для найденной длины подводной части троса /2 находят по­

сов от вибратора-излучателя в водную среду и приеме отраженных от дна импульсов (эха) вибратором-приемником. Промежуток вре­ мени, за который ультразвуковой импульс проходит путь от излу­ чателя до дна и обратно до приемника, пропорционален глубине. Эта зависимость используется для определения глубин, которое осуществляется посредством механических пли электрических раз­ вертывающих устройств.

Скорость распространения ультразвука в воде зависит от ее температуры и солености (при температуре +14° С в пресной воде скорость ультразвука равна 1462 м/с). Для обеспечения необходи­ мой точности измерения глубин перед началом каждого промера производят полевую тарировку эхолота, при этом автоматически осуществляется коррекция показаний эхолота в соответствии с тем­ пературой во время работ и соленостью воды.

Для создания и посылки ультразвуковых колебаний в эхолотах применяются магнитострикционные или пьезоэлектрические вибра­ торы-излучатели. Для приема отраженных от дна сигналов служат вибраторы-приемники тех же типов, при этом используется обрат­ ный магнитострикционный или соответственно пьезоэлектрический эффект. Магнитострикционные вибраторы создают ультразвуковые колебания частотой 40—60 кГц, пьезоэлектрические— 100—• 150 кГц. Посылка ультразвуковых колебаний осуществляется от­ дельными короткими импульсами частотой 36—60 Гц.

Речные промерные эхолоты можно разделить по виду регистра­ ции глубин на два основных типа: 1) эхолоты с самописцем, 2) эхо­ лоты с указателем глубин. Оба указанных типа применяются в вод­ ных изысканиях и, по-видимому, должны в ближайшее время по­ лучить широкое применение в гидрологии.

Рассмотрим кратко действие эхолотов с самописцем на примере речного эхолота ИРЭЛ, показанного на рис. 8.6 [13].

Эхолот позволяет измерять глубину от 0,2 до 20 м, при этом за­ пись глубин производится в виде непрерывного профиля на бу­ мажной ленте типа ЭТБ-2 электротермическим способом. Верхний белый слой бумаги при прохождении электрического тока прожига­ ется, в результате получается запись линии дна в виде черной ли­ нии на белом фоне. Точность измерения глубин составляет: при глубинах 0,5—5 м — 0,1 м, при больших глубинах — 2% измеряе­ мой глубины. Масштаб записи глубин 1 : 100.

77