Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 2. Часть II. Гидрологические наблюдения на постах

(утв. ГУГМС СССР 01.11.1973)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["Наставление гидрометеорологическим станциям... (от 01.11.1973)"]:::doc
  click n0 "https://bukva.ai/docs/nastavlenie-2" "Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 2. Часть II. Гидрологические наблюдения на постах (утв. ГУГМС СССР 01.11.1973)"
  n1["РД 52.08.887-2019"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/prikaz-rd-52-08-887-2019" "РД 52.08.887-2019. Руководящий документ. Обработка данных наблюдений за уровнями воды на реках и каналах при подготовке справочных изданий водного кадастра (введен в действие Прика"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утверждено Главным управлением гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР 1 ноября 1973 года

НАСТАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ СТАНЦИЯМ И ПОСТАМ

ВЫПУСК 2

ЧАСТЬ II

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ НА ПОСТАХ

Издание третье переработанное и дополненное

ПРЕДИСЛОВИЕ

В третьем издании «Наставления гидрометеорологическим станциям и постам», вып. 2, ч. II (Гидрологические наблюдения на постах) изложены все виды наблюдений, предусмотренные стандартной программой для гидрологических постов I разряда, действующих на средних и больших реках. Наблюдения на малых реках, а также на озерах и водохранилищах выполняются в соответствии с Наставлениями, вып. 6, ч. II (1972 г.) и вып. 7, ч. I (1973 г.).

Со времени выхода в свет второго издания Наставления прошло более 15 лет. За этот срок многие из рекомендованных в нем методов наблюдений устарели, вместе с тем появились и были внедрены в практику гидрологических работ на сети новые, более совершенные, методы. В данный выпуск Наставления введен ряд новых разделов, в частности раздел 7 «Наблюдения за химическим составом воды», раздел 10 «Измерение расходов воды вертушкой интеграционным способом», раздел 11 «Измерение расхода воды вертушкой с гидрометрических дистанционных установок (ГР-64, ГР-64М и ГР-70)».

Содержание материала существенно переработано, дополнено и приведено к современному уровню развития методики наблюдений. Так, в разделе 2 подробно изложены способы наблюдений за уровнем воды с помощью самописцев (включая обработку лент), в разделе 9 - способ измерения расхода воды, в разделе 14 - способы измерения расхода взвешенных наносов и взятия проб донных отложений. Всюду исключены описания устаревших приборов и даны (в приложениях) описания новых.

В данном Наставлении учтены также многие рекомендации, поступившие из УГМС. Поскольку за истекшее время значительно повысилась квалификация наблюдателей и оказалось возможным поручать им обработку данных наблюдений практически за всеми элементами режима, с большей подробностью изложены способы обработки материалов.

Настоящий выпуск Наставления составлен и подготовлен к печати в Государственном ордена Трудового Красного Знамени гидрологическом институте коллективом авторов: канд. техн. наук Н.Н. Федоровым (предисловие, разделы 1, 3, 4, 6, 8), канд. техн. наук Р.А. Шестаковой (раздел 2), кандидатами техн. наук Р.В. Донченко и А.Г. Дерюгиным (раздел 5), ст. инж. В.В. Дементьевым (разделы 9, 11, 12, 13), канд. техн. наук Н.Я. Соловьевым и ст. инж. Е.А. Быбиным (раздел 10), канд. техн. наук К.В. Разумихиной и мл. научн. сотр. Г.А. Петуховой (раздел 14). В составлении приложений 1 - 3, 5 - 6 принимали участие кандидаты техн. наук К.Д. Завьялов и П.Н. Бурцев.

Раздел 7 составлен в Гидрохимическом институте д-ром хим. наук А.Д. Семеновым и кандидатами хим. наук Н.Г. Стродомской, Т.С. Кишкиновой и В.А. Брызгало.

Проект данного выпуска Наставления предварительно рассмотрен в УГМС Киргизской ССР, Северо-Западном и Уральском. Он рецензировался специалистами Гидрометцентра СССР, а также ТУ и УГМО ГУГМС. Редактирование выпуска осуществлено д-ром техн. наук И.Ф. Карасевым и канд. техн. наук Н.Н. Федоровым.

1. СОСТАВ И СРОКИ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

§ 1. Гидрометеорологическая служба Советского Союза обеспечивает народное хозяйство сведениями:

а) о текущем состоянии режима рек, озер и водохранилищ;

б) об ожидаемом состоянии режима вод (прогнозами);

в) о режиме вод, издаваемыми в виде гидрологических ежегодников, описаний, справочников, карт и других пособий, необходимых для наиболее эффективного использования водных ресурсов страны, проектирования и эксплуатации водохозяйственных систем, водных путей, гидроэлектростанций и других сооружений на реках.

§ 2. На территории СССР создана сеть в составе нескольких тысяч гидрологических постов, на которых ведутся наблюдения за элементами режима вод.

Гидрологическим постом называется пункт на реке, озере, водохранилище, болоте, выбранный с соблюдением известных правил и оборудованный для производства систематических гидрологических наблюдений и сбора информации по определенной программе и методике. В соответствии с водным объектом, на котором оборудован гидрологический пост, он называется речным, озерным (на водохранилище) или болотным постом.

Речной гидрологический пост, на котором учитывается сток воды, иногда называют расходным, а пост, где ведутся наблюдения только за уровнем воды, — уровенным.

Наблюдатель гидрологического поста в своей работе руководствуется официальным пособием — Наставлением, — где содержится описание всех видов наблюдений и работ, выполняемых на речных гидрологических постах, действующих на средних и больших реках.

§ 3. Непосредственное руководство работой постов осуществляется гидрологическими станциями; специалисты станций — инженеры и техники — выбирают места для наблюдений, организуют строительство и ремонт измерительных и вспомогательных сооружений и установок, проверяют исправность приборов и оборудования, инструктируют наблюдателей и контролируют их работу. На гидрологических станциях анализируются и обрабатываются материалы наблюдений и составляются гидрологические ежегодники, в которых помещаются характеристики элементов режима рек, озер, водохранилищ, необходимые для гидрологического обеспечения народного хозяйства.

Гидрологическими станциями ведают республиканские и территориальные управления Гидрометеорологической службы (УГМС) и гидрометеорологические обсерватории (ГМО): составляют планы работ и определяют программы наблюдений, осуществляют методическое руководство станциями и инспектируют их работу. Гидрологические ежегодники, составленные на станциях, редактируются и подготавливаются к опубликованию в УГМС.

Общее руководство деятельностью гидрологической сети осуществляется Главным управлением Гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР (Главгидрометслужба).

§ 4. Гидрологические посты подчинены гидрологическим станциям (в отдельных случаях — непосредственно ГМО). По всем вопросам работы и материально-техническому обеспечению поста наблюдатель обращается непосредственно к начальнику станции, к которой данный пост прикреплен. Наблюдатель гидрологического поста, входящего в состав метеорологической или специализированной (воднобалансовой, болотной, озерной, устьевой, аэрологической, агрометеорологической) станции, подчиняется начальникам этих станций.

Методическое руководство гидрологическими постами, входящими в состав метеорологических, аэрологических, агрометеорологических станций, осуществляется специалистами гидрологических станций.

§ 5. Гидрологические посты на средних и больших реках в зависимости от состава наблюдений разделяются на три разряда (I, II и III).

Состав и сроки наблюдений и работ, выполняемых гидрологическими постами I разряда, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Гидрологические посты II разряда выполняют наблюдения и работы, указанные в пп. 1, 4, 5, 6 и 7 программы постов I разряда; из п. 2 выполняется только взятие проб воды на химический анализ.

Гидрологические посты III разряда производят те же виды наблюдений и работ, что и посты II разряда, за исключением метеорологических наблюдений (п. 5) и взятия проб на химический анализ. Объем и сроки наблюдений на постах II и III разрядов те же, что и на постах I разряда.

Наблюдатели всех постов обрабатывают результаты своих наблюдений в соответствии с требованиями настоящего выпуска Наставления. Кроме того, наблюдатели постов принимают участие во всех работах, выполняемых работниками гидрологических станций во время их пребывания на посту: участвуют в оборудовании и ремонте постовых устройств и гидрометрических створов, топографических работах, измерениях расходов воды, взвешенных и влекомых наносов и др.

§ 6. Метеорологические наблюдения на гидрологическом посту ведутся в полном соответствии с установленными для каждого поста программами, с соблюдением правил производства наблюдений и обработки их результатов, согласно Наставлению, вып. 2, ч. I (метеорологические наблюдения на постах, 1969 г.) и дополнительному указанию станции. В книжку КГ-1 метеорологические данные переносятся из таблицы ТМ-8. Все остальные виды специальных наблюдений (например, наблюдения за загрязнением воды) ведутся по специальным инструкциям.

§ 7. Наблюдатель должен соблюдать основные сроки производства всех видов наблюдений и самостоятельно переходить на учащенные наблюдения в дополнительные сроки в соответствии с указаниями, изложенными в Наставлении и в письменном задании гидрологической станции.

Основными сроками гидрологических наблюдений приняты 08 и 20 ч по местному времени. При производстве на посту нескольких видов наблюдений в один срок станция дает расписание, в котором в зависимости от взаимного расположения пунктов и значимости наблюдений указывается, какие именно наблюдения производятся несколько раньше срока, точно в срок или позже. Наблюдатель обязан соблюдать указанные сроки производства каждого вида наблюдений, а в случае нарушения должен отмечать точное время выполнения данного наблюдения. Это относится и к наблюдениям в дополнительные сроки. Запись времени производится обычно с точностью до 5 мин; на самописцах — с точностью до 1 мин.

Наблюдатель должен не реже чем один раз в неделю проверять часы, которыми он пользуется, по радио или по часам телеграфа (почты).

Некоторые явления водного режима и погоды по существу должны наблюдаться круглосуточно, например прохождение пика паводка, ледовая обстановка, метеорологические явления (осадки, гроза, гололед, туман и т.п.); если наблюдатель сам их не наблюдал, а знает о них по оставшимся следам или по достоверным сообщениям других лиц, он отмечает эти явления в ближайший очередной срок с указанием приближенно промежутка времени, когда они наблюдались (ночью, между 11 — 13 ч и т.п.).

§ 8. Наблюдатель должен уметь самостоятельно выполнять все виды наблюдений, предусмотренные данным выпуском Наставления. Если тот или иной вид наблюдений по объему работы, срокам, а также по условиям соблюдения правил техники безопасности возможно выполнить одному человеку, то наблюдатель выполняет его один (например, наблюдения за уровнем воды, измерение расхода воды в межень и т.д.). В некоторых случаях он участвует в выполнении наблюдений в составе гидрометрической бригады (техник, наблюдатель, рабочий, моторист катера или лодки и т.д.), причем в этом случае ответственным за выполнение наблюдений является техник. Вопрос о привлечении к работе на посту техника или другого специалиста в каждом конкретном случае решается специалистами станции.

§ 9. Наблюдатель должен производить все наблюдения лично. В случае болезни или другой уважительной причины разрешается поручить производство наблюдений временно другому предварительно подготовленному лицу — заместителю наблюдателя, кандидатура которого заранее утверждается станцией. О том, что наблюдения производились временно другим лицом, в книжке должна быть сделана соответствующая запись. Наблюдатель не имеет права самовольно прекратить наблюдения.

§ 10. Все виды наблюдений производятся точно в местах, установленных специалистами станций. Перенос места наблюдений допускается только в случае полной невозможности вести наблюдения на прежнем месте. Об этом наблюдатель немедленно по телефону или телеграфу извещает станцию и до приезда специалиста самостоятельно проводит наблюдения на новом месте.

§ 11. Наблюдатель должен бережно обращаться с приборами и оборудованием поста и гидрометрических створов, следить за их исправностью и сохранностью. Каждый раз перед производством наблюдений и измерений наблюдатель должен осмотреть водомерные устройства и убедиться в их исправности. В его обязанности входит также мелкий текущий ремонт постовых устройств.

Приборы, имеющие чехлы или футляры, должны храниться и переноситься к месту наблюдений обязательно в них. После работы прибор должен быть насухо вытерт и уложен на место. Наблюдатель не должен допускать коррозии (ржавления) металлических частей приборов и оборудования.

В случае хищения или умышленного разрушения (поломки) приборов и оборудования на посту наблюдатель должен немедленно сообщить об этом на станцию и заявить в местные органы власти для розыска и привлечения виновных к ответственности. Факт хищения или разрушения должен быть оформлен актом. Во всех случаях повреждения устройств и оборудования наблюдатель должен принять меры для продолжения наблюдений путем восстановления, ремонта или замены другим прибором или оборудованием; например, вместо поврежденной рейки установить временную (или прочно забитый кол), при повреждении самописца вести учащенные наблюдения на основном посту, при разрушении мостика временно воспользоваться лодкой и т.п.

На каждом посту должна быть установлена стандартная вывеска «Гидрологический пост Гидрометслужбы СССР» (приложение 14). Наблюдатель должен поддерживать порядок и чистоту на берегах водных объектов у поста и у гидрометрического створа.

При необходимости за содействием и помощью в поддержании порядка и сохранности постовых устройств наблюдатель должен обращаться к местным органам власти, на которые, согласно действующему законоположению, возложена ответственность за сохранность устроенных на берегу знаков и сооружений (реперов, свай, реек, различных водомерных и измерительных установок, средств переправ через реку и т.п.).

§ 12. Результаты наблюдений записываются в соответствующих книжках и бланках.

Полевая книжка для записи водомерных наблюдений (форма КГ-1) заполняется в двух экземплярах: подлинник, заполняемый в поле (у реки), и копия, в которую переписываются данные сразу же по возвращении с места наблюдений.

Наблюдатель обязан требовать от начальника станции своевременного пополнения запасов необходимых книжек и бланков. В крайнем случае запись может быть произведена в тетрадях или бланках, разграфленных от руки по существующим формам. Когда в графах книжки или бланка окажется мало места для записи, она может быть сделана на отдельном листке и вклеена в книжку или подклеена к бланку.

Начиная новую книжку, следует сначала заполнить первую ее страницу, т.е. записать месяц, год, название реки, название поста, фамилию наблюдателя.

Записи ведутся простым карандашом, аккуратно, разборчиво: стирать резинкой или подчищать написанное запрещается. Если запись сделана неверно, она должна быть перечеркнута один раз так, чтобы можно было прочесть неверную запись, а сверху или рядом следует сделать правильную запись.

Все результаты наблюдений должны быть записаны в книжку немедленно, не уходя с места наблюдения. Категорически запрещается записывать результаты наблюдений по памяти или же сначала записывать их «начерно» (на отдельных листках), а затем дома переписывать «набело» в книжку или бланк.

Для того чтобы книжка не пачкалась и не мялась, ее следует вложить в твердую обложку.

§ 13. По возвращении с поста наблюдатель должен сразу же произвести в подлинных экземплярах книжек необходимую первичную обработку результатов наблюдений (привести высоты уровня к нулю графика, ввести инструментальные поправки к отсчетам по приборам, вычислить расход воды и т.д.). Результаты наблюдений и их обработки сразу же переписываются в копии книжек. По окончании месяца наблюдатель должен выполнить полагающуюся обработку за месяц и не позднее 2-го числа следующего месяца выслать на станцию подлинные книжки, таблицы, ленты самописцев и др. Копии книжек для записи водомерных наблюдений высылаются на станцию по окончании года.

§ 14. Наблюдатель обязан выполнять все указания инспектирующих лиц в отношении производства наблюдений и работ на данном посту.

При каждом посещении поста специалистами станции или УГМС наблюдатель должен воспользоваться возможностью получить от них разъяснения по всем возникшим у него вопросам. В случае неясности какого-либо указания, содержавшегося в письменном задании или Наставлении, наблюдатель должен обратиться за разъяснением на станцию.

§ 15. На постах, привлеченных к текущей информации о гидрологическом режиме и осадках, составление телеграмм и ведение отчетности по оплате почтово-телеграфных расходов производятся по особым инструкциям, а адреса и сроки подачи телеграмм и информационных сведений указываются в письменном задании. На постах, привлеченных к информации об особо опасных гидрологических явлениях, в отношении порядка составления телеграмм, сроков их подачи и т.д. наблюдателю следует руководствоваться данными приложения 13, а также инструкцией, выдаваемой станцией.

§ 16. Гидрологическая станция составляет для каждого поста инструкцию по технике безопасности при ведении гидрометрических наблюдений и работ. Эта инструкция составляется с учетом местных условий на основании «Правил по технике безопасности при производстве гидрометеорологических работ» (1970 г.). Соблюдение правил инструкции является обязательным для наблюдателя. Специалисты станций, инспектирующие пост, должны периодически проверять знание и соблюдение правил инструкции наблюдателем.

§ 17. В настоящее время разрабатываются и внедряются методы и технология автоматизированной обработки данных гидрологических наблюдений. Соответствующие указания по этому вопросу изложены в специальных инструкциях и методических указаниях.

2. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ

§ 18. Уровнем воды в водотоке (водоеме) называется высота водной поверхности над условной горизонтальной плоскостью сравнения, неизменной по высоте, принимаемой за нуль графика гидрологического поста. Выбор нуля графика имеет существенное значение при обработке данных об уровне. Его следует располагать на самых низких отметках уровня воды H, чтобы избежать отрицательных значений уровня. Практически нуль графика гидрологического поста выбирается примерно на 0,5 м ниже наблюдавшегося наинизшего уровня воды.

ВОДОМЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО ПОСТА

§ 19. Гидрологический пост включает водомерные устройства, по которым производятся измерения уровня воды, и репера, предназначенные для систематического контроля высотного положения этих устройств. Каждый гидрологический пост оборудуется так, чтобы на нем можно было производить наблюдения при самых низких и самых высоких уровнях в течение всего года.

По конструкции водомерные устройства подразделяются на следующие типы:

1. реечные, на которых уровень воды отсчитывают непосредственно по делениям рейки на высоте поверхности воды;

2. свайные, на которых уровень отсчитывают по его превышению над головкой сваи;

3. реечно-свайные — комбинация первых двух типов;

4. передаточные, где положение уровня передается тем или иным способом от датчика к регистрирующей части прибора;

5. автоматические дистанционные уровнемеры, устанавливаемые при автоматизации гидрологических наблюдений на посту.

Выбор того или иного вида водомерного устройства зависит от климатических и местных условий и требований к точности получаемых результатов наблюдений.

§ 20. Реечные водомерные устройства обычно находят применение на достаточно крутых берегах рек или на стенках гидротехнических сооружений. Они состоят из одной или нескольких вертикальных или наклонных реек.

Постовые водомерные рейки бывают металлические эмалированные, чугунные и деревянные (рис. 1). Деревянные рейки недостаточно прочны, масляная краска с них быстро смывается водой, поэтому на постоянных постах рекомендуется устанавливать чугунные рейки, металлические с фарфоровыми вкладышами или металлические эмалированные.

Рис. 1. Типы постовых реек: а, б — металлическая эмалированная; в — чугунная

На скальных берегах, у мостов и гидротехнических сооружений водомерная рейка прочно прикрепляется в вертикальном положении к обрыву скального берега, к набережной, устою моста, стенке шлюза, плотине. В сооружениях рейку заделывают заподлицо с поверхностью стенки в специально выбранном пазу.

При отсутствии на участке поста мостов и гидротехнических сооружений водомерная рейка укрепляется на специально устанавливаемой свае или кусте из трех — пяти свай, стянутых хомутами. Рейки прикрепляются к свае при помощи хомутов. При умеренной крутизне берегов и малой амплитуде колебания уровня рейку устанавливают в ковше-котловане, который свободно сообщается с рекой и служит успокоителем волн (рис. 2 а). Для предохранения рейки от повреждения ледоходом, бревнами и другими плывущими предметами она должна быть защищена специальным ограждением — ледорезом (рис. 2 б).

Рис. 2. Водомерное устройство реечного типа: а — рейка в ковше; б — ограждение постовой рейки ледорезом

Наклонные рейки устанавливают в местах, где имеется искусственное крепление береговых откосов. Эти рейки лучше защищены от ударов льдин и других плывущих предметов, а при больших скоростях течения они более удобны для производства отсчетов уровня, чем вертикально установленные рейки, где отсчет может искажаться влиянием подпора от набега воды на сваю с рейкой. Наклонные рейки размечаются специалистами станции. Схема установки наклонной рейки приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема установки наклонной рейки: 1 — упор из каменной наброски; 2 — болты; 3 — подготовка из щебня; 4 — бетонная подготовка; 5 — рейка

Длина рейки должна превышать амплитуду колебания уровня примерно на 0,5 — 1 м с тем, чтобы оставался запас ниже низшего и выше высшего наблюденных уровней. При использовании нескольких реек желательно, чтобы нулевые деления смежных реек были смещены по высоте на целое число метров.

Нуль каждой рейки является нулем наблюдения <1>, отметка которого обычно известна, так как все постовые устройства нивелируются.

<1> Нуль наблюдений — горизонтальная плоскость, совпадающая с нулевым делением водомерной рейки. Ее превышение над нулем графика называется приводкой.

§ 21. Водомерное устройство свайного типа (рис. 4) наиболее удобно для равнинных рек со значительной амплитудой колебаний уровней воды. Водомерные сваи устанавливают в одном створе, перпендикулярном течению реки. Общее количество свай зависит от амплитуды колебаний уровня воды и угла наклона берегового откоса.

Рис. 4. Водомерное устройство свайного типа

Головка верхней сваи должна быть расположена на 0,25 — 0,5 м выше наивысшего наблюденного (рассчитанного) уровня воды в реке, а головка нижней сваи — на 0,25 — 0,5 м ниже наинизшего уровня. Разность отметок головок соседних свай должна составлять 0,4 — 0,8 м, а превышение головки сваи над поверхностью земли не более 0,10 — 0,15 м. Горизонтальное расстояние между сваями устанавливается с учетом особенностей берегового откоса и удобства подхода к сваям для производства наблюдений. Общее количество свай, необходимых для устройства поста, и их размещение предварительно определяет специалист станции по поперечному профилю берега, а затем данные проекта переносят на местность.

В настоящее время свайные посты оборудуют стандартными металлическими винтовыми сваями длиной 220 см и диаметром 8 см. Нижняя часть сваи (35 см) имеет винтовую нарезку, а верхняя (15 см) представляет собой головку диаметром 10 см. На головке сваи с двух противоположных сторон сделаны плоские срезы, служащие опорой для ключа, с помощью которого свая завинчивается в грунт. Головка сваи окрашивается белой масляной краской, и на ней черной краской с двух сторон надписывается номер сваи. Сваи поста нумеруются по порядку сверху вниз от ближайшей к реперу сваи, которая получает первый номер.

Временные сваи при отсутствии металлических можно изготовить из дерева прочных, не поддающихся гниению, пород. Для свай берут отрезки бревен диаметром 20 — 25 см. Длина назначается в зависимости от характера грунта и глубины его промерзания, но не менее 1,5 м. Нижний конец деревянной сваи (комлевой) затесывается на три или четыре грани.

При забивке свай в плотные грунты на заостренный конец надевают стальной башмак. Вся свая обстругивается и для предохранения от гниения осмаливается или слегка обугливается. Во избежание раскалывания и размочаливания при забивке ее в грунт на верхний конец сваи надевают стальное кольцо-бугель.

В торец деревянной сваи забивают железный костыль или большой гвоздь с круглой шляпкой.

Временные сваи могут быть также металлическими из отрезков труб или балок. Головки свай должны быть строго горизонтальны. Основное требование к установке свай — неизменность их высотного положения. Рекомендации о глубине забивки свай даются специалистами гидрологической станции.

Для производства наблюдений за высотой уровня на водомерном устройстве свайного типа применяются переносная металлическая ГР-104 или деревянная рейка, а также рейки с успокоителем ГР-23 (рис. 5, 6, 7). Рейка в момент наблюдений ставится вертикально на головку металлической сваи или шляпку костыля, забитого в деревянную сваю.

Рис. 5. Переносные водомерные рейки: а — металлическая ГР-104; б — деревянная

Рис. 6. Водомерная рейка с успокоителем

Рис. 7. Переносная водомерная рейка с успокоителем ГР-23: 1 — скоба для закрытия отверстий клапанами; 2 — ручка; 3 — отверстие для выхода воздуха и слива воды после измерения уровня; 4 — резервуар из плексигласовых пластин; 5 — отверстие с ниппелем для поступления воды в резервуар

§ 22. Водомерные устройства реечно-свайного типа устраивают на участках рек с резкими переломами поперечного профиля. Этот тип состоит из рейки в обрывистой части берега и свай в пологой части, расположенных в одном створе.

§ 23. Наиболее простым водомерным устройством передаточного типа является мостовое. На мосту меткой закрепляется постоянная точка (нуль наблюдений) для отсчета уровня. Высотное положение этой точки определяется нивелированием от ближайшего репера. Наблюдения за колебаниями уровней заключаются в измерении расстояния от точки наблюдения на мосту до поверхности воды (рис. 8). Измерения производятся стальной рулеткой или размеченным тросом с грузом на нижнем конце. При небольших расстояниях измерения удобно делать размеченной рейкой.

Рис. 8. Схема передаточного поста (метка на мосту): 1 — постоянная точка на ферме моста; 2 — шнур с грузом

Более сложную конструкцию имеют тросовые передаточные устройства. Они устраиваются чаще всего на горных реках, когда берег обрывист, а искусственных сооружений на реке нет. Основной частью водомерного устройства является вынос (стрела). Он изготовляется из бруса прочной породы (дуба, сосны) или стальной трубы и укрепляется на берегу на прочных опорах (рис. 9). Вдоль выноса на береговом его конце поверху неподвижно закрепляется горизонтальная водомерная рейка длиной 1 м, нулевое деление которой обращено в сторону реки. На конце выноса, обращенном к реке, укрепляется блок, а на береговом его конце — вьюшка, на которую наматывается гибкий трос, идущий вдоль рейки через блок к воде. На нижнем конце троса подвешивается цилиндрический груз с заостренным в виде конуса концом массой 2 — 5 кг. Для отсчета уровня воды трос размечается метками через 1 м на длину, равную амплитуде колебаний уровня. Метровые деления отмечаются кольцами с выбитым номером метра.

Рис. 9. Тросовое передаточное устройство: а — общий вид; б — схематический разрез

Для того чтобы отсчет по рейке давал непосредственно высоту уровня над нулем графика, производят тарирование устройства, которое выполняется специалистом станции.

Точность отсчета уровня 2 — 3 см; при применении электроконтакта она повышается до 1 см.

§ 24. Самым распространенным передаточным водомерным устройством является устройство с непрерывной регистрацией уровня при помощи самописцев уровня воды (СУВ).

Установка СУВ состоит из следующих элементов:

• самописца уровня — прибора, измеряющего и регистрирующего изменения высоты уровня воды в реке;
• колодца (называемого поплавковым) для размещения поплавка (датчика) уровнемера и его защиты от внешних воздействий, которые могут нарушить работу самописца;
• соединительного устройства для обеспечения непрерывной связи уровней в реке с поплавком в колодце.
• измерительного павильона для размещения регистрирующей части уровнемера и ее защиты от внешних отрицательных воздействий;
• вспомогательных гидротехнических устройств, предназначенных для защиты установки от заиления, подмыва, разрушения льдом при ледоходе и предотвращения волновых возмущений уровня в поплавковом колодце.

На сети находят применение установки СУВ с двумя или более колодцами. При этом один из них, самый дальний от реки, используется как поплавковый, а остальные, промежуточные, являются отстойниками наносов для предохранения первого от заиления. Наличие промежуточных колодцев способствует также смягчению отрицательного влияния волновых возмущений на работу СУВ.

Установки СУВ в зависимости от месторасположения поплавкового колодца по отношению к урезу в реке в межень разделяют на установки берегового и островного типов. В установке берегового типа поплавковый и промежуточный колодцы, а также значительную часть соединительного устройства сооружают в грунте берега. Установки СУВ островного типа сооружают в руслах рек, в некотором удалении от уреза, соответствующего минимальному уровню воды.

Принцип работы самописца уровня состоит в следующем: поплавок, заключенный в специальном колодце, соединяемом посредством трубы или галереи с рекой, перемещается вместе с уровнем воды. Его перемещения передаточным механизмом передаются регистрирующему устройству, которое непрерывно записывает ход уровня во времени. Наиболее распространенной схемой передачи колебаний уровня (т.е. перемещения поплавка) является его связь посредством троса, перекинутого через блок, с барабаном, насаженным на общую с блоком ось. При помощи такой схемы вертикальные перемещения поплавка преобразуются во вращательные движения барабана вокруг своей оси. На барабан накладывается бумажная лента и запись на ней осуществляется пером, приводимым в движение часовым механизмом; перо перемещается по горизонтали, вдоль образующей барабана. Возможна и другая схема, когда перемещения поплавка передаются непосредственно пишущему устройству (перу), а барабан приводится в движение вокруг вертикальной оси часовым механизмом.

Установку СУВ всегда оборудуют двумя контрольными рейками, одна из которых (внешняя) располагается непосредственно в реке вблизи от места ввода в колодец соединительной трубы, другая (внутренняя) — в поплавковом колодце. Их назначение — обеспечить проверку наличия одинаковой высоты уровня в реке и колодце. Схема установки самописца уровня воды берегового типа приведена на рис. 10.

Рис. 10. Схема установки самописца берегового типа: 1 — измерительный павильон; 2 — труба; 3 — колодец; 4 — рейка; 5 — столик; 6 — самописец уровня

На реках, где реальна опасность нарушения работы установки СУВ в период высоких половодий и паводков вследствие заиления колодцев, переформирований русла и других причин, дополнительно рекомендуется устанавливать максимальные рейки в створе, а также в 200 — 500 м выше и ниже по течению от установки СУВ. Назначение максимальных реек — фиксация уровня воды и получение продольного уклона водной поверхности для последующего определения расхода расчетным путем.

§ 25. При наличии на посту установок СУВ наблюдатель должен перед прохождением половодья или высоких паводков провести ряд подготовительных работ.

1. Поплавковые и отстойные колодцы, соединительные устройства (трубы, галереи, каналы) тщательно очищаются от наносов и мусора. При ручной очистке перекрывается соединительное устройство и из колодца откачивается вода, а затем вручную из приямка (пониженной части) колодца удаляются наносы. При гидравлической очистке после перекрытия соединительного устройства поплавковый (или отстойный) колодец с помощью насоса заполняют водой, затем взмучивают осевшие в приямке наносы и образующуюся смесь удаляют из колодца, быстро открыв соединительное устройство. Эта операция повторяется несколько раз. Для удаления наносов удобно использовать гидроэлеватор (струйный насос).

На спаде паводка или половодья заиление поплавковых колодцев и соединительных устройств происходит наиболее интенсивно. В этот период за ними рекомендуется особо тщательный надзор.

2. Для предохранения соединительной галереи (трубы) от попадания наносов за ней (на расстоянии до 1,0 — 1,5 м), ниже по течению устраивают шпору из шпунтового ряда или железобетонных плит (рис. 11).

Рис. 11. Шпора для защиты выхода (устья) соединительного устройства установки СУВ от попадания наносов: 1 — устье соединительного устройства; 2 — Г-образная шпора

3. Устройства для промыва соединительных галерей и удаления наносов из колодца (гидроэлеватор, мотопомпа, стальные канаты и гибкие стержни со щетками-ершами и др.) должны быть проверены и приготовлены для работы.

4. Если вблизи установки СУВ берегового типа возможен подмыв берега высокими водами, рекомендуется иметь в запасе несколько мешков с песком, фашин или бетонных плит на случай необходимости ликвидации размыва.

§ 26. Установки СУВ, работа которых необходима круглогодично, должны на зиму тщательно утепляться. Для этого поплавковый колодец сверху закрывают крышкой, утепленной войлоком или шлаковатой. В ней оставляют отверстия для пропуска тросов (от поплавка и противовеса) и для опускания в колодец источника тепла. В качестве последних могут быть использованы электрические лампы, бытовые электрообогревательные приборы, керосинки, керогазы, керосиновые фонари. Пол измерительного павильона (будки) и крышку колодца покрывают утепляющим материалом (сухими опилками с небольшой добавкой извести, опавшими сухими листьями, сеном, соломой, шлаковатой и пр.) слоем до 20 — 30 см. Утепляющий материал укладывают и вокруг измерительного павильона с тем, чтобы уменьшить промерзание грунта вокруг колодца.

Соединительные галереи подлежат утеплению сверху и со стороны реки, в них также устанавливают источник тепла.

При незначительных отрицательных температурах (до -10, -15 °C) для предохранения воды в колодцах установок СУВ от замерзания вместо обогрева наливают минеральное масло слоем примерно в 1 — 1,5 см (расход масла 7 — 10 л).

§ 27. Если наблюдения за уровнем воды в зимнее время производить с помощью самописца нецелесообразно (плавное изменение уровня при небольшой амплитуде), установку СУВ «консервируют». Консервация состоит в проведении следующих работ: самописец уровня демонтируют, очищают от пыли, ржавчины, смазывают и хранят в сухом отапливаемом помещении; соединительное устройство закрывают со стороны русла пробкой (если это труба) или деревянным затвором (если это щелевой лоток); из колодца откачивают воду так, чтобы уровень воды в нем стал ниже отметки входа в колодец соединительной трубы. После освобождения от воды соединительной трубы ее надежно закрывают и со стороны колодца; пол измерительного павильона (будки) и поверхность земли вокруг него в расстоянии не менее 1 м тщательно утепляют.

Работы по консервации установки СУВ малоопытный наблюдатель проводит под руководством техника или другого специалиста станции. При наличии навыка он может проводить их самостоятельно.

§ 28. Стандартным прибором суточного действия является самописец уровня воды «Валдай». Самописец «Валдай» (модели 1952 г.) имеет четыре масштаба записи уровня (1:1, 1:2, 1:5, 1:10) и регистрирует амплитуду колебания уровня до 6 м. Точность регистрации уровня воды по техническим данным прибора не превышает при указанных масштабах записи соответственно +/- 3, 5, 7, 10 мм. Толщина штриха записи на ленте 0,3 — 0,4 мм. Для записи времени имеется два масштаба: 12 мм/ч при скорости вращения барабана 1 оборот за 26 ч и 24 мм/ч при скорости вращения барабана 1 оборот за 13 ч. При масштабе записи 12 мм/ч точность хода часов +/- 5 мин за сутки или +/- 1 мм на ленте, при масштабе записи времени 24 мм/ч точность +/- 3 мин за половину суток или +/- 1,2 мм на ленте. Описание самописца, подготовка к работе, указания по ремонту и уходу за ним даны в приложении 1.

§ 29. Из самописцев уровня воды длительного действия наиболее распространен самописец типа ГР-38. Он имеет три масштаба записи уровней воды (1:5, 1:10, 1:20) и соответственно регистрирует амплитуды колебания уровня в 1,5; 3,0 и 6,0 м. Точность регистрации уровня при масштабе записи 1:5 составляет 0,5 см, при масштабе 1:10 — 1 см, при масштабе 1:20 — 2 см. Для записи времени имеется также три масштаба: 2; 1 и 0,5 мм/ч, что обеспечивает продолжительность наблюдений без смены лент соответственно в течение 8, 16 и 32 суток. Точность хода часового механизма +/- 5 мин в сутки.

Описание самописца ГР-38 и указания по подготовке его к работе даны в приложении 2.

§ 30. Самописец уровня воды длительного действия типа 501 (производство чехословацкой фирмы «Метра») имеет четыре масштаба записи уровня (1:5, 1:10, 1:20, 1:40) и соответственно регистрирует амплитуду колебаний уровня в 1,25; 2,5; 5,0; 10 м. Точность регистрации уровня при масштабе записи 1:5 составляет 0,5 см, при масштабе 1:10 — 1 см, при масштабе 1:20 — 2 см, при масштабе 1:40 — 4 см. Для записи времени имеется три масштаба (2,5; 5 и 10 мм/ч), что обеспечивает продолжительность наблюдений без смены лент соответственно в течение 8, 4 и 2 суток. Точность хода часового механизма +/- 5 мин в сутки.

Описание самописца уровня воды типа 501 и указания по подготовке его к работе даны в приложении 3.

§ 31. Установка самописцев, их первоначальная регулировка и назначение масштаба записи уровня в зависимости от характера колебаний уровня воды производятся инженером или техником станции, которые подробно инструктируют наблюдателя в отношении порядка ухода за колодцем с соединительной трубой и за самим прибором.

§ 32. Для определения предельных — высшего и низшего — положений уровня применяются отметчики различных типов. Наиболее распространенными являются простейшие отметчики, регистрирующие только предельно высокие уровни между сроками наблюдений, так называемые максимальные рейки. На каждом посту устанавливаются постоянные максимальные рейки. При отсутствии такой возможности могут устанавливаться в различных местах временные рейки: на подъеме уровня — выше по склону берега, а на спаде — ниже. Для удобства перестановки рейки при изменении уровня воды нижний конец ее имеет винтовую нарезку для завинчивания в грунт (рис. 12).

Рис. 12. Рейка максимальная ГР-45: 1 — проушины; 2 — рейка; 3 — шток; 4 — винт

§ 33. Простейшая постоянная максимальная рейка представляет собой прочно забитую в дно реки открытую сверху стальную трубу, в нижней части которой просверливается несколько отверстий диаметром 1 см.

Труба может быть и деревянной в виде дощатого короба внутренним сечением 15 x 15 см; она надежно закрепляется на деревянной свае, причем в нижней части просверливают не менее 10 отверстий диаметром 1 см для того, чтобы уровень воды в трубе быстро следовал за изменением уровня воды в реке.

Показателем наивысшего уровня является стальной стержень определенной длины, опущенный в трубу и обычно покрытый легкосмываемым красителем (например, мелом). Вода, проникающая в трубу через отверстия, смывает краситель. Измеряя высоту смытого слоя, можно определить высоту наивысшего уровня воды между сроками наблюдений. После очередного отсчета максимальную рейку вновь готовят для фиксации наивысшего уровня в следующий срок наблюдений.

§ 34. Более совершенными разновидностями максимальной рейки в металлической трубе являются следующие ее конструкции.

1. Металлическая труба диаметром не менее 5,0 см (рис. 13), закрывающаяся сверху винтовой пробкой, укрепляется на круглой свае при помощи болта. Трубу малого диаметра целесообразно укреплять на железном стержне, забиваемом в дно реки. В нижней части трубы делается несколько отверстий для входа воды. Указателем уровня служит стальной прут диаметром 10 — 15 мм, покрытый легкосмываемым красителем (меловым, известковым). Высота уровня определяется по границе смытого раствора мела по делениям на стержне.

Рис. 13. Максимальная рейка в металлической трубе: 1 — труба диаметром 6 — 10 см; 2 — деревянная или металлическая навинчивающаяся пробка; 3 — круглый металлический стержень — указатель максимального уровня диаметром 10 — 16 мм; 4 — отверстия в трубе диаметром 10 мм; 5 — болт для закрепления трубы; 6 — свая или стальной стержень

2. Максимальная рейка в металлической трубе — может одновременно использоваться и для регистрации любых уровней воды (рис. 14).

Рис. 14. Максимальная рейка: а — общий вид; б — деталь крепления рейки к свае: 1 — металлический стержень — указатель максимального уровня; 2 — труба диаметром 5 см; 3 — шляпка сваи; 4 — бугель; 5 — скоба диаметром 1 см; 6 — опорный болт; 7 — свая

На металлической трубе и стальном стержне, устанавливаемом внутри ее, тонким напильником наносят деления через 1 см с оцифровкой каждых 10 см. Это позволяет производить отсчет максимального уровня на стержне без применения переносной водомерной рейки.

Железная труба крепится к обычной свае или к стенке набережной с помощью бугеля, железной скобы и опорного болта; труба может быть легко снята и перенесена на другую сваю. Труба устанавливается так, чтобы нулевые деления на ней и на стержне-указателе совпали с отметкой головки сваи. Фиксирование максимального уровня осуществляется с помощью легкосмываемых красителей.

§ 35. Поплавковая максимальная рейка представляет собой пустотелый поплавок, свободно перемещающийся по круглому вертикальному стержню вверх при подъеме уровня воды. Вниз ему не позволяет опускаться стопорное устройство, автоматически срабатывающее при понижении уровня воды. Поплавок остается на стержне на отметке максимального уровня воды, пока его принудительно не спустят вниз.

§ 36. На реечных постах, установленных в защищенных от волнения местах, когда к рейке имеется свободный доступ при любом уровне воды, свайная опора и рейка (сзади и по бокам) или поверхность стены (скалы), к которой прикреплена рейка по обе ее стороны, окрашивается легкосмываемой краской (мелом, глинистым раствором и др.). Максимальный уровень в этом случае отсчитывается непосредственно по стационарной рейке против оставленного следа смытой краски. Для предохранения от смывания краски дождем может быть устроен защитный козырек или ящик вдоль рейки.

§ 37. На постах, расположенных на гидротехнических сооружениях или в черте крупных населенных пунктов, могут устанавливаться стрелочные указатели уровня У-52 (рис. 15). Этим прибором измеряется уровень с точностью 1 см и автоматически отмечается наивысший и наинизший уровни между сроками наблюдений. Колебания уровня воспринимаются поплавковым устройством, заключенным в защитную трубу. Указатель уровня У-52 устанавливается на защитную трубу диаметром 300 мм, собираемую из 2-метровых секций, нижняя из которых перфорирована. Защитная труба с установленным на ней указателем уровня прикрепляется в вертикальном положении к прочной опоре или скальному обрыву берега, а при наличии сооружений — к устою моста, стенке набережной и т.п. На зимний период указатель уровня снимают с установки.

Рис. 15. Стрелочный указатель уровня У-52: а — общий вид верхней части; б — схема установки

§ 38. На реках с интенсивным ледоходом или используемых для лесосплава максимальная рейка должна быть предохранена от повреждений плывущими предметами защитным ограждением (ледорезом, кустом свай). Когда нет гарантии, что указанными сооружениями рейка будет защищена от повреждений, ее устанавливают в отрытом в береге ковше, свободно сообщающемся с рекой при любых отметках уровня.

§ 39. Наблюдатель измеряет и записывает в книжку КГ-1 высоту уровня: на реечном посту — над нулем рейки, на свайном — над вершиной головки сваи. Прибавив к отсчетам соответствующую приводку (превышение отметки головки сваи или нуля рейки над нулем графика поста), получает уровень над нулем графика данного водомерного устройства и записывает в соответствующую графу.

§ 40. Для того чтобы результаты наблюдений за уровнем в течение года и за ряд лет были сравнимы между собой, высотное положение нулей всех водомерных устройств периодически проверяется путем нивелирования от постоянных, надежно сохраняющих свою высоту реперов, которые являются составной частью оборудования каждого поста. На гидрологическом посту устанавливаются два капитально сооруженных репера: основной, находящийся в месте, обеспечивающем его полную сохранность, и контрольный, находящийся, как правило, в створе поста выше границы затопления при высшем уровне.

Контрольное нивелирование нулей водомерных устройств производится, как правило, от более близко расположенного к ним репера. По основному реперу только периодически проверяется высотное положение контрольного репера.

Отметки реперов определяются нивелированием, связывающим их с реперами государственной опорной геодезической сети.

Все работы по нивелированию постовых устройств производятся техником или инженером станции.

Если в промежутке между нивелировками наблюдались явления, которые могли повлиять на высоту устройств (например, в результате прошедшего паводка редкой повторяемости, после интенсивного ледохода, лесосплава, при оползнях и разрушениях берегов, при выпучивании грунта и т.п.), наблюдатель обязан немедленно сообщить об этом на станцию и до приезда специалиста самостоятельно проверить высотное положение постовых устройств ватерпасовкой или произвести нивелирование (при наличии на посту нивелира и умении наблюдателя работать с ним).

Ватерпасовка производится при помощи водомерной рейки и 2 — 3-метрового профугованного бруска толщиной 3 — 4 см и шириной 5 — 8 см с прикрепленным к нему уровнем. Уровень прикрепляется металлическими скобами в середине бруска на его узкой грани. Перед ватерпасовкой брусок с уровнем должен быть проверен. Для этой цели вбивают в землю два колышка, кладут на них брусок и затем подбивают один из колышков так, чтобы пузырек воздуха в трубке уровня устанавливался точно посередине. После этого перекладывают на колышках концы бруска и если пузырек уровня установится опять точно посередине, брусок с уровнем признается пригодным. Если же после перекладки пузырек уровня отойдет от середины, низ рейки следует снова тщательно профуговать и добиться такого положения, чтобы при перекладке бруска пузырек уровня оставался посередине. Схема ватерпасовки приведена на рис. 16. Отсчеты по рейке нужно производить два раза, перекладывая брусок с уровнем на 180°. При наличии промежуточных точек между сваями (для которых проверяется превышение) в целях контроля ватерпасовка производится в два хода от верхней сваи к нижней, и обратно. За окончательное превышение одной сваи над другой принимается среднее из двух полученных превышений. Отсчеты по водомерной рейке берутся и записываются в заранее приготовленный разграфленный лист бумаги с точностью до 0,2 см. Лист записи результатов ватерпасовки вклеивается в водомерную книжку.

Рис. 16. Схема ватерпасовки

УХОД ЗА ВОДОМЕРНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ И ОБОРУДОВАНИЕМ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО ПОСТА

§ 41. Для обеспечения непрерывных наблюдений на гидрологическом посту наблюдатель обязан следить за исправностью приборов, измерительных устройств и вспомогательного оборудования поста, за безопасностью и удобством производства работ при любых условиях погоды и состояния реки.

Наблюдатель должен:

1. Не допускать на участке поста (протяженностью, в соответствии с указанием специалистов станции) разработку карьеров, выгрузку леса и дров, свалку мусора и снега, причаливания плотов и др., что может мешать нормальному производству наблюдений и разрушать берег. В тех случаях, когда наблюдатель самостоятельно не может прекратить нарушения нормальной и бесперебойной работы поста, он обязан немедленно заявить об этом местным органам власти и одновременно сообщить на гидрологическую станцию.

2. Восстанавливать размытый растительный и почвенный покров на береговых склонах и поврежденные места искусственного крепления берега.

3. Поддерживать общий порядок на территории поста: убирать мусор, систематически обновлять окраску постовых устройств.

4. Следить за содержанием в порядке подходов к водомерным устройствам. На крутых склонах должны быть устроены лесенки с перилами. Во время обильных снегопадов спуски необходимо заблаговременно, до срока наблюдений, расчищать от снега, а в гололедицу — посыпать песком. В полосе створа поста, в местах расположения свай или береговых реек, передаточных устройств и т.п. снег убирать не следует, так как это может вызвать увеличение глубины промерзания около них, что нежелательно. В случае ремонта или нивелирования свай, находящихся на берегу под снегом, последние после работы вновь засыпаются снегом.

5. Весной, с наступлением снеготаяния, расчищать полосу берега шириной 5 — 10 м в створе поста от снега и подготовлять водомерные устройства для производства наблюдений в половодье.

6. При необходимости устраивать для удобства работы береговые мостки с выносом в реку на 3 — 5 м (в зависимости от крутизны откоса берега), с которых производятся измерения высоты уровня и температуры воды.

7. Лунки во льду, прорубаемые для измерения уровня воды и толщины льда, во избежание несчастных случаев ограждать предупредительными знаками (вешками), а в крупных населенных пунктах — изгородью.

Лунку, в которой ежедневно измеряется высота уровня воды, рекомендуется для предохранения от быстрого промерзания прикрывать крышкой — щитком, соломенным тюфяком и т.п.

8. Если постоянные рейки укреплены на сваях, лед вокруг свай следует окалывать, чтобы он не мог их повредить. Рейки очищать ото льда нужно осторожно, оберегая покраску от повреждения.

На свайном посту заблаговременно прорубать лунки над нижними сваями при спаде уровня с таким расчетом, чтобы лед при осадке не касался сваи и не мог ее повредить (вдавить); при подъеме уровня своевременно очищать верхние сваи ото льда во избежание их выдергивания.

9. На постах, оборудованных самописцами уровня, сразу же удалять случайно попавшие в колодец плавающие предметы и следить, чтобы поверхность воды в колодце была всегда чистой.

Соединительную трубу периодически и обязательно после каждого паводка, когда вероятно наибольшее ее заиление, прочищать проволочным ершом из колодца самописца, а при большой длине трубы — из всех контрольных колодцев, расположенных по ее длине. Дно колодца также очищать от осаждающихся наносов.

Осенью, с наступлением заморозков, если имеется необходимость в продолжении наблюдений по самописцу, колодец и измерительный павильон самописца должны быть утеплены в соответствии с § 26 настоящего выпуска и дополнительными указаниями станции. В том случае, если меры по утеплению окажутся недостаточными и вода в колодце начнет замерзать, поплавок самописца должен быть извлечен из воды во избежание его повреждения. О прекращении наблюдений по самописцу необходимо немедленно известить станцию и сделать соответствующую запись в книжке КГ-1. Если установка самописца на зиму консервируется, следует провести работы, согласно § 27. 10) При наличии на посту лодки, парома, гидрометрического мостика, люлечной переправы и т.п. — проверять их исправность, чтобы они были в полном порядке и безопасны для работы на них. 11) Следить за наличием и состоянием спасательных средств и строго соблюдать «Правила по технике безопасности при производстве гидрометеорологических работ» (1970 г.), которые должны быть на посту, или соблюдать указания инструкции, выдаваемой станцией.

§ 42. В случае повреждения какого-либо водомерного устройства наблюдатель должен самостоятельно произвести доступный ему ремонт.

Заменяемые или вновь устанавливаемые сваи в зависимости от характера грунта и глубины промерзания закапываются или забиваются на следующие глубины:

• в песчаные грунты сваи забиваются на глубину не менее 1,5 м и так, чтобы они углубились не менее чем на 0,5 м в непромерзающий слой грунта;
• при торфяно-илистых (слабых) грунтах глубина назначается такой, чтобы свая углубилась не менее чем на 0,5 м в подстилающий плотный грунт;
• при глинистых или илистых грунтах, подверженных при замерзании пучению, сваи следует не забивать, а закапывать с устройством в их нижней части крестовин (у железных свай — бетонных монолитов). Выкопанные ямы после установки сваи при засыпке грунтом дополнительно заполняются вокруг сваи крупной галькой, камнем, щебнем, которые по мере заполнения ямы трамбуются. Крестовина или бетонный монолит должны находиться примерно на 0,5 м ниже максимальной глубины промерзания и не менее чем в 1,5 м от поверхности земли;
• в зоне многолетней мерзлоты сваи должны быть закопаны (завинчены) на такую глубину, чтобы они не менее чем на 0,5 м входили в не оттаивающий летом слой грунта.

Возвышение головки вновь устанавливаемой сваи над поверхностью земли должно составлять не более 10 — 15 см. При такой высоте свай удары льдин или плавающих бревен обычно не могут повредить сваю или изменить ее высотное положение.

Если при установке свай был нарушен естественный растительный покров, для предохранения берега от размыва и разрушения он должен быть тщательно восстановлен одерновкой.

Сваям, установленным взамен пришедших в негодность или уничтоженных, присваиваются номера заменяемых свай; в водомерной книжке указывается дата замены, новые отметки и величина приводки.

В отдельных случаях допускается установка вместо свай временных кольев. Колья тоже должны быть достаточно прочно и надежно забиты на глубину не менее 1 м. Каждому колу присваивают номер ближайшей верхней сваи. В этом случае в справочной табличке в конце водомерной книжки указывается расстояние от этой сваи до кола: например, к. 8 + 2,5.

Запасные сваи и колья должны быть заготовлены заблаговременно. Сваи могут быть заводского изготовления (металлические винтовые), или изготовляемые на месте (металлические из отрезков балок, труб и др.), или деревянные толщиной не менее 20 — 25 см (из пород дерева, трудно поддающихся гниению и достаточно прочных, например дуб, лиственница, сосна). Верхний конец изготовляемой на месте металлической сваи должен быть срезан строго перпендикулярно ее продольной оси. В торец деревянной сваи забивается большой гвоздь с круглой головкой, железный костыль и т.п.

Сразу после установки сваи или временного кола производится их ватерпасовка или нивелирование. О каждой замене и установке новой постоянной сваи или временного кола делается запись на последней странице книжки записи водомерных наблюдений (КГ-1) с указанием диаметра сваи (кола) и глубины, на которую она установлена.

В случае невозможности выполнить самостоятельно ремонт водомерных устройств наблюдатель об этом сообщает на станцию.

ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВЫСОТОЙ УРОВНЯ ВОДЫ

§ 43. За основные сроки наблюдений за уровнем на постах приняты 08 и 20 ч по местному времени. Частота регистрации уровней увеличивается или уменьшается в зависимости от характера изменения их во времени. Дополнительные наблюдения за уровнем между указанными стандартными сроками производятся: а) в период половодья; б) в период дождевых паводков в виде ряда следующих друг за другом волн разной продолжительности и высоты; в) в период межени во время одиночных дождевых паводков; г) в период шуго- и ледохода и интенсивного таяния льда.

Учащенные наблюдения производятся преимущественно в четыре срока, т.е. в 02, 08, 14 и 20 ч. На некоторых постах, в основном на малых реках, при отсутствии самописца уровня воды наблюдения в отдельные периоды назначаются через 2 ч (с привлечением дополнительного наблюдателя). На постах, где колебания уровня зависят от режима попусков воды из вышерасположенного водохранилища или от работы ГЭС, сроки наблюдений за уровнем назначаются гидрологической станцией по результатам анализа хода уровня при разных режимах.

По указанию специалистов станции, в зимнее время при ледоставе, при условии медленного и плавного изменения уровня, наблюдения производятся один раз в сутки в 08 ч.

Если пост расположен в плесе и при пересыхании водотока на перекатах оказывается в зоне со стоячей водой, уровень измеряют каждые один — три дня в 08 ч по указанию станции.

На некоторых постах, оборудованных самописцами типа «Валдай», контрольные измерения уровня производятся также один раз в сутки в указанный гидрологической станцией срок. На постах, оборудованных самописцами длительного действия, контрольные измерения уровня производятся один раз в два дня, в неделю, в две недели или в месяц.

Порядок и сроки производства наблюдений указываются наблюдателю в письменном задании.

Для производства наблюдений наблюдатель приходит на пост заблаговременно (за 10 — 15 мин до срока наблюдений), проверяет сохранность и состояние водомерных устройств и выполняет подготовительные работы. Наблюдения на посту должны выполняться в такой последовательности, чтобы высота уровня воды была измерена в точно установленный срок наблюдений.

§ 44. Высота уровня воды измеряется с точностью, зависящей от вида оборудования поста и предъявляемых требований к точности измерений. Точность измерения уровня для поста назначается гидрологической станцией, а наблюдателю дается письменное задание с указанием также мероприятий по обеспечению требуемой точности.

§ 45. Отсчеты значений уровня на реечном посту и по переносной рейке на свайном посту должны производиться так, чтобы глаза наблюдателя находились возможно ближе к поверхности воды, так как иначе будут получаться неправильные отсчеты.

При точности отсчета уровня в 1 см записывается ближайшее из делений, около которого находится поверхность воды. Если уровень находится посередине между делениями рейки, записывается четное из них (например: 10,5 записывается 10 см, а 13,5 записывается 14 см).

Во время волнения, если высота волны на глаз не превышает 15 см, наблюдатель следит за колебаниями уровня и замечает высшее и низшее деления, которых достигает вода на рейке (рис. 17). В полевую книжку записывается среднее из этих двух отсчетов (например, \frac{12 + 28}{2} = 20\text{см} ).

Рис. 17. Отсчет высоты уровня при волнении

При высоте волны, превышающей 15 см, наблюдатель обязан сделать и записать 10 отсчетов высоты уровня при прохождении гребней и ложбин пяти волн. В водомерной книжке отсчеты уровня по рейке (свае) записываются в графу 4 книжки КГ-1 в виде дроби (в числителе — высоты гребней, а в знаменателе — ложбин); здесь же для каждой пары отсчетов выводится среднее значение. По осредненному значению для пяти волн вычисляется высота уровня воды над нулем графика. Пример записи наблюдений за уровнем при волнении приводится в табл. 2.

Таблица 2

Пример записи наблюдений в книжке КГ-1 за уровнем воды при волнении

§ 46. На некоторых постах на больших реках, если они расположены в не защищенном от волнения месте, применяются специальные рейки с успокоителями (см. рис. 6). Простой конструкцией успокоителя является сделанная в деревянной рейке прорезь, перекрытая с обеих сторон пластинками плексигласа. Внутрь прорези опускается окрашенный белой или красной краской пробковый шарик, который и является указателем уровня. Вода попадает в прорезь через малое отверстие в нижней части пластинки из плексигласа и поэтому колебания уровней внутри прорези гасятся.

Более совершенным устройством для наблюдений при волнении является переносная рейка с успокоителем ГР-23 (см. рис. 7). Корпус рейки состоит из двух склеенных по краям плексигласовых пластин, образующих внутреннюю полость ромбического сечения. В нижней части рейки вклеено плексигласовое дно с отверстиями. Эти отверстия перекрываются клапаном, который открывается и закрывается при помощи длинного подпружиненного штока, проходящего через всю полость рейки, и находящуюся вверху деревянную ручку. Внутренняя полость рейки сообщается с водой в реке посредством ниппеля-насадки, ввинченного в плексигласовое дно. Рейка рассчитана на измерение уровней при амплитуде волн до 0,5 м, для чего она снабжается комплектом из трех ниппелей, имеющих отверстия диаметром 2, 4 и 6 мм. В зависимости от величины амплитуды волн, т.е. размаха от низшего до высшего положения уровня, применяется ниппель с тем или иным отверстием. Так, при волнах с амплитудой 0,4 — 0,5 м применяется ниппель с d = 2 мм, при волнах с амплитудой 0,2 — 0,4 м — ниппель с d = 4 мм, а при амплитудах 0 — 0,2 м — ниппель с d = 6 мм.

Наблюдения по рейке с успокоителем ГР-23 производятся в следующем порядке:

1. рейка с ввинченным в нее ниппелем ставится вертикально на головку сваи или специальную опорную точку, если водомерное устройство реечного типа; высота этой точки над нулем рейки должна быть известна;

2. нажав на головку штока, наблюдатель опускает его в нижнее положение, тем самым открывая клапан и давая доступ воде во внутреннюю полость рейки. После этого шток закрепляется в нижнем положении металлической скобой, имеющейся на деревянной ручке;

3. рейка с открытым клапаном выдерживается на свае 2 мин, в течение которых уровни воды в реке и во внутренней полости рейки выравниваются;

4. наблюдатель сбрасывает с головки штока скобу, благодаря чему шток под действием пружины поднимается в верхнее положение и закрывает впускные отверстия клапана; затем он вынимает рейку из воды и отсчитывает высоту уровня во внутренней полости (равную высоте уровня в реке над головкой сваи) по сантиметровой шкале, вытисненной на обеих сторонах рейки.

§ 47. На свайном посту при подъеме или спаде уровня воды следует в два срока подряд производить так называемые переходные измерения по двум сваям одновременно: по одной, над которой вода возвышается незначительно, и по другой, находящейся уже глубоко под водой (рис. 18). Эти переходные наблюдения позволяют выяснить, не изменили ли сваи свое высотное положение. При записи переходных наблюдений номера свай и отсчеты по ним записываются дробью.

Рис. 18. Схема одновременного измерения уровня воды по двум сваям

Наблюдатель должен своевременно предусмотреть необходимость перехода с одной сваи на другую (при быстром подъеме или спаде уровня) и заранее начать отсчеты по двум сваям одновременно, чтобы не допустить положения, когда одна из соседних свай обсохнет и произвести по ней отсчет станет невозможно.

Для дополнительного контроля высотного положения свай такие одновременные наблюдения по двум сваям производятся не только при переходе с одной сваи на другую при подъеме и спаде уровня, но и каждые 10 — 15 дней в периоды относительно устойчивого его положения.

§ 48. Если окажется, что свая, по которой необходимо произвести измерения уровня, обсохла и другой, находящийся под водой, сваи нет, то необходимо забить временную сваю (кол), провести ватерпасовку ее или нивелирование и продолжать наблюдения по этой временной свае (колу). Измерение высоты уровня воды по свае, головка которой вышла из воды (или по постоянной рейке, нулевое деление которой вышло из воды), допускается только в исключительных случаях, когда нет возможности сразу же забить дополнительную сваю или кол.

При отсчете высоты уровня ниже головки сваи переносная рейка приставляется отвесно к свае так, чтобы низ ее касался поверхности воды, а отсчет делается на уровне головки сваи (рис. 19). При необходимости следует прокопать к обсохшей свае канавку и подвести по ней воду. При этом канавка не должна быть слишком глубокой, чтобы не нарушить устойчивость сваи.

Рис. 19. Отсчет высоты уровня воды ниже нуля наблюдения

§ 49. При наличии на посту отметчика высшего уровня — максимальной рейки или другого какого-либо устройства — наблюдатель измеряет высоту оставленной высшим уровнем метки и снова приводит устройство в готовность для дальнейших наблюдений. Отмеченный высший уровень записывается в полевой водомерной книжке в следующей строчке после записи за предыдущий срок. Высший уровень по максимальной рейке за сутки условно обозначается буквами ВУ. Время прохождения этого высокого уровня — пика паводка — между сроками наблюдений записывается приближенно с точностью до целого часа на основании собственных наблюдений или по опросу и обводится квадратом. Если наблюдателю не удалось хотя бы приближенно установить время прохождения пика паводка, условно принимается, что пик в середине между сроками наблюдений. Пример записи приведен в табл. 3.

Таблица 3

Пример записи высшего и низшего уровней в книжке КГ-1

В тех случаях, когда метка высшего уровня по отметчику совпадает с высотой уровня, измеренной в установленный срок, то уровень в этот срок обводится квадратом.

Если уровень идет быстро на подъем и возникает необходимость перестановки максимальной рейки выше, после укрепления ее на новом месте следует произвести отсчет высоты уровня одновременно по свае или рейке на посту и по делениям на трубе максимальной рейки. В тех случаях, когда при быстром подъеме уровня воды отметчик приходится устанавливать для охвата большей амплитуды на сухом берегу, высотное положение нулевого деления отметчика определяется ватерпасовкой или нивелированием от репера или ближайшей сваи. Сведения о перестановке записываются в графу примечаний.

§ 50. На посту, оборудованном указателем уровня У-52, наблюдатель после выполнения отсчетов подводит стрелки, отмечающие высший и низший уровень между сроками наблюдений, к стрелке, указывающей уровень на данный момент. Запись производится также в полевой книжке последовательно между строчек, записи за предыдущий и очередной сроки. Высший уровень обозначается ВУ, а низший — НУ.

Пример. Отметчик — 16 см. Св. № 2 — 28 см. Приводка отметчика 249 см (вычисление приводки см. § 61).

Время прохождения высшего и низшего уровней записывается приближенно и обводится квадратом (см. табл. 3).

§ 51. Во время паводков при отсутствии отметчиков предельных значений уровня помимо учащенных измерений высоты уровня наблюдатель должен постараться измерить самый высокий уровень на пике паводка. Если непосредственно его измерить почему-либо не удалось, например, потому, что он прошел ночью, наблюдатель должен установить его высоту по следам, оставленным высокой водой (клочки травы, мелкого мусора на ветках и стволах деревьев, навалы хвороста и отложений песка на берегах, следы свежих размывов берегов и др.). Следы нужно найти в нескольких местах и определить их высоту нивелированием от репера, сваи или другой ближайшей высотной точки с известной отметкой. До нивелирования обнаруженные следы закрепляются на местности кольями, вбитыми на границе затопления, краской, зарубками на деревьях, засечками на скале и т.п.

§ 52. В случае катастрофически высоких подъемов уровня, когда все постовые устройства окажутся затопленными, недоступными для производства наблюдений или частично разрушенными, наблюдатель должен установить временные рейки, колья или сваи и вести по ним наблюдения без перерывов. Высота временных реек, кольев или свай сразу же определяется ватерпасовкой или нивелированием относительно ближайшей устойчивой сваи или репера.

§ 53. Высший уровень катастрофических паводков закрепляется меткой в виде черты, зарубины или засечки на стенах зданий, устоях моста, набережных, на скалах и т.п. с указанием даты. Метки в черте населенных пунктов должны быть выполнены надежно, имея в виду, что они отмечают выдающиеся явления и должны сохраняться длительное время.

О всех случаях катастрофических подъемов уровня воды наблюдатель должен немедленно сообщить на станцию, а в полевой книжке или на отдельном листке бумаги, который подклеивается в книжку, кратко описать прошедший паводок, произведенные им разрушения и убытки, причиненные народному хозяйству.

§ 54. При пересыхании реки в створе водомерного поста измерения уровня воды, естественно, прекращаются, но наблюдатель в утренний срок обследует участок поста и отмечает в водомерной книжке сокращенно «прсх» (пересохло). После выпадения дождей, в случае возобновления стока, наблюдения за уровнем воды начинают производиться ежедневно в два срока или учащенно вплоть до нового пересыхания.

В тех случаях, когда река пересыхает не от истощения грунтового питания, а вследствие проведения водохозяйственных мероприятий: водозабора на орошение, задержания воды в прудах и т.п., в водомерной книжке в примечаниях указывается причина пересыхания реки на участке поста.

§ 55. При промерзании реки в створе поста, убедившись по нескольким скважинам (лункам), что река действительно промерзла по всей ширине, наблюдения за уровнем, так же как и при пересыхании, естественно, прекращаются.

После промерзания реки пост должен посещаться, так как бывают случаи, когда сток возобновляется за счет выклинивания грунтовых вод. При устойчивой морозной, без оттепелей, погоде пост должен посещаться (по указанию станции) через 5 — 15 дней. При наступлении оттепелей пост должен посещаться ежедневно. Во время каждого посещения участок поста обследуется и в водомерной книжке отмечается сокращенно «прмз» (промерзло) или указывается наличие стока воды.

Когда пост расположен в плесе, а промерзание реки происходит на перекате, наблюдения за уровнем воды на посту производятся в течение всего периода промерзания (по особому указанию станции) через 5 — 15 дней и в отдельных случаях прекращаются вовсе. Для того чтобы не упустить момент возобновления стока, станция сообщает значения высоты уровня воды на посту, при которых наблюдатель должен ежедневно производить обследование указанного ему переката и отмечать промерзание или наличие стока.

Наблюдения за промерзанием реки производятся в скважинах (лунках), сделанных на самом глубоком месте. При промерзании наблюдатель должен сразу же пробурить во льду по всей ширине реки еще несколько скважин, чтобы убедиться, что река действительно промерзла полностью.

При появлении воды поверх льда в книжке в примечании отмечается «вода течет поверх льда» и указываются ширина, глубина текущего слоя воды и приблизительно скорость течения, которая определяется поверхностными поплавками. Когда вода поверх льда не течет, а стоит, в книжке записывается «вода на льду» и также указывается ее глубина.

§ 56. Для оценки точности результатов наблюдений за уровнем воды в каждый срок наблюдений глазомерно определяются сила и направление ветра и волнения.

Направление ветра оценивается по отношению к течению реки: в полевой книжке (в графе «Ветер и волнение») ставится знак , если ветер дует вниз по реке, знак - вверх по реке, знак \leftarrow — с правого берега и знак \rightarrow — с левого берега.

Сила ветра отмечается прибавлением черточек (оперения) к стрелке направления. При слабом ветре ставится стрелка без черточки. При умеренном ветре пишется стрелка с одной черточкой, например (умеренный ветер с левого берега). При сильном ветре пишется стрелка с двумя черточками, например, сильный ветер вниз по реке). Ветер считается слабым, когда поверхность воды почти спокойная, умеренным — на поверхности воды слабое волнение, сильным — на воде волны с гребешками пены. На малых реках, на которых даже сильный ветер не создает заметного волнения и не вызывает явления сгона и нагона воды к одному из берегов, наблюдения за ветром не производятся (в соответствии с указанием станции).

Волнение отмечается только на постах, расположенных на больших реках. Волнение оценивается баллами, которые пишутся в графе «Ветер и волнение» после записи оценки ветра.

Балл 0 пишется, когда поверхность воды гладкая или имеется мелкая рябь; балл 1 — слабое волнение; балл 2 — волнение умеренное, на поверхности волны появляются пена и гребешки; балл 3 — волнение сильное, вся поверхность воды покрыта большими волнами и с гребней срывается и стелется по поверхности воды белая пена.

На постах, расположенных на горных реках с бурным течением, вместо волнения отмечается (баллами) характер течения. Балл 1 — течение спокойное, на поверхности воды ровная или мелкая рябь; балл 2 — течение неспокойное, поверхность воды неровная, появляются пенистые гребешки; балл 3 — течение бурное, поверхность воды почти сплошь покрыта белой клубящейся пеной.

§ 57. Наблюдения на посту при наличии самописца уровня заключаются в смене ленты и в производстве контрольных измерений уровня воды по основному посту и водомерному устройству в колодце. Описание порядка смены лент и завода часового механизма самописца «Валдай» приведено в приложении 1. Лента меняется обычно в утренний срок после отсчета высоты уровня воды по основному посту и водомерному устройству в колодце. В периоды межени, когда вероятность резкого изменения уровня весьма мала, допускается оставлять одну и ту же ленту на несколько дней, но не более чем на пять, каждый день обязательно поворачивая барабан так, чтобы записи за отдельные сутки не пересекались между собой. В измерительном павильоне самописца всегда должен быть запас (10 — 15 штук) подготовленных к работе лент, т.е. обрезаны углы и аккуратно подогнуты широкие белые поля, которыми лента закладывается в продольную щель барабана, надписаны названия реки, пункт и год наблюдений (рис. 20). Для самописца типа 501 не всегда могут быть в наличии ленты, так как он не отечественного производства, поэтому, как исключение, можно рекомендовать использование миллиметровой бумаги на масштабах уровня 1:5, 1:10. При масштабах 1:20 и 1:40 применение миллиметровки недопустимо, так как ошибка уровня может достигать более 10 см.

Рис. 20. Образец ленты самописца уровня «Валдай» (уменьшено)

§ 58. Смена лент и завод часового механизма самописца уровня воды длительного действия производится в зависимости от установленного масштаба времени. Описание порядка смены лент самописцев ГР-38 и типа 501 приведено соответственно в приложениях 2 и 3.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ

§ 59. Обработка результатов измерений уровня воды за каждый срок состоит в приводке отсчетов, сделанных над нулем наблюдений, к нулю графика поста. Эта обработка должна производиться наблюдателем сразу же по возвращении с поста в каждый срок наблюдений.

Превышение нуля наблюдений водомерного устройства — вершины головки сваи, нулевого деления рейки — над принятым нулем графика поста называется приводкой (рис. 21).

Рис. 21. Схема высотного положения нуля наблюдения и нуля графика

Значения приводок для нулей наблюдений всех водомерных устройств выписываются в справочную таблицу в конце водомерной книжки по данным последнего нивелирования.

Если высота нуля наблюдения почему-либо изменяется, соответственно должна быть изменена и приводка. Наблюдатель, произведя контрольное нивелирование или ватерпасовку и выяснив, что высотное положение нуля наблюдения изменилось, в справочную табличку выписывает полученную новую отметку и соответственно изменяет приводку с указанием причины изменения и даты, с которой следует принимать новую приводку. Приводка изменяется только в том случае, если высота нуля наблюдения изменилась более чем на 2 см. Листок с записями ватерпасовки (нивелировки) обязательно подклеивается в водомерную книжку.

§ 60. Уровень воды над нулем графика вычисляется путем сложения записанного в книжке отсчета по рейке над нулем наблюдения с приводкой.

Пример. Уровень, измеренный 9/V в 03 ч над сваей № 2, равен 55 см. Приводка сваи № 2 равна 237 см. Уровень воды над нулем графика: 55 + 237 = 292 см (см. рис. 21).

Полученный результат записывается в графу «Над нулем графика». Отсчеты, произведенные вниз от головки сваи или ниже нулевого деления постоянной рейки, вычитаются из соответствующей приводки. Если отсчеты высоты уровня были сделаны одновременно по двум соседним сваям (переходные наблюдения), эти отсчеты приводятся к нулю графика и записываются каждый в отдельности.

В тех случаях, когда разница между значениями уровня над нулем графика, полученными в результате отсчетов по двум сваям, оказывается больше 2 см, следует обязательно сразу же произвести ватерпасовку или нивелирование уровня воды от ближайших свай, находящихся на незатопленном берегу; это позволит выяснить, какая из свай, по которым производились отсчеты, изменила свое высотное положение. Уровень воды над нулем графика в этом случае вычисляется по свае, сохранившей свою отметку. В дальнейшем для сваи, изменившей свое высотное положение, изменяется соответственно приводка.

§ 61. При обработке результатов измерений по отметчику — по максимальной рейке — сначала вычисляется ее приводка. Для вычисления приводки используются записанные в книжке одновременные отсчеты высоты уровня по ближайшей свае и по делениям на трубе максимальной рейки в момент ее установки. Разница между этими двумя отсчетами показывает, на сколько нуль наблюдения максимальной рейки выше или ниже нуля наблюдения сваи или рейки.

Пример. Отсчет по делениям на трубе максимальной рейки равен 16 см, отсчет по свае № 2 равен 28 см. Следовательно, нулевое деление рейки расположено выше сваи на 28 — 16 = 12 см и приводка рейки на 12 см больше приводки сваи № 2. Если приводка сваи № 2 равна 237 см, приводка максимальной рейки 237 + 12 = 249 см.

В том случае, когда высотное положение отметчика определяется по нивелировке, приводка рейки вычисляется по величине превышения нулевого деления отметчика относительно репера или ближайшей сваи.

Пример. Нулевое деление максимальной рейки по результатам нивелирования оказалось ниже сваи № 3 на 37 см. Приводка сваи № 3 равна 286 см. Следовательно, приводка максимальной рейки 286 — 37 = 249 см.

Значение вычисленной приводки максимальной рейки записывается в примечаниях в той же строке, где записаны одновременно измеренные высоты уровня на посту и по максимальной рейке.

При каждой перестановке максимальной рейки приводка должна вычисляться заново.

Значение отмеченного максимальной рейкой высокого уровня «ВУ» между сроками наблюдений приводится к нулю графика также путем сложения отсчета высоты оставленного водой следа на стержне рейки с приводкой.

§ 62. Ежедневно вычисляется средний уровень воды за сутки и его значение записывается в графу водомерной книжки «Средний за сутки».

При односрочных наблюдениях измеренный и приведенный к нулю графика уровень воды за данный срок принимается за средний суточный.

При двухсрочных наблюдениях (08 и 20 ч) средний суточный уровень вычисляется как среднее арифметическое из значений за оба срока.

При четырехсрочных наблюдениях (02, 08, 14 и 20 ч) средний суточный уровень вычисляется как среднее арифметическое из значений уровня за эти четыре срока.

При многосрочных наблюдениях через равные промежутки времени средний уровень за сутки вычисляется по формуле

\text{Н}_{\text{ср}.\text{сут}} = (\frac{\text{Н}_{0} + \text{Н}_{24}}{2} + \text{Н}_{1} + \text{Н}_{2} + \ldots + \text{Н}_{24 - \text{п}}): \frac{24}{\text{п}} ,

где H0 и H24 — значения уровня воды соответственно в 0 и 24 ч;

H1, H2 и т.д. — значения уровней через принятые равные промежутки времени (исключая 0 и 24 ч);

n — принятый интервал времени, ч.

Примеры вычисления среднего суточного уровня при многосрочных наблюдениях через равные промежутки времени (через 1, 2 и 4 ч) приведены в табл. 4. Значения уровня воды при многосрочных наблюдениях через равные промежутки ежедневно переписываются в таблицу формы ТГ-11 с небольшими изменениями (приложение 4).

Таблица 4

Вычисление среднего суточного уровня при многосрочных наблюдениях

Средний уровень за сутки при наблюдениях через 1 ч равен

;

через 2 ч равен

(\frac{134 + 90}{2} + 116 + 98 + 94 + 90 + 86 + 104 + 155 + 158 + 132 + 113 + 102):12 = 113\text{см} ;

через 4 ч равен (\frac{134 + 90}{2} + 98 + 90 + 104 + 158 + 113):6 = 112\text{см} .

§ 63. По окончании месяца в водомерной книжке подсчитывается сумма средних суточных значений уровня воды за все дни месяца и делится на число дней в месяце, в результате чего получается средний уровень за месяц.

Из всех записанных в книжке результатов измерений высоты уровня, включая ВУ и НУ, по указателю уровня или по максимальной рейке, а также из книжек КГ-4 и КГ-64 выбираются значения высшего и низшего уровней за месяц. Если в прошедшем месяце был отмечен высший уровень по следам и меткам на берегу путем нивелирования, выписывается его значение с указанием «по нивелировке» и обязательно с приложением листка с записями результатов нивелирования. Сумма средних суточных значений уровня воды, значения среднего, высшего и низшего уровней за месяц записываются в книжке КГ-1 в конце раздела записи ежедневных срочных наблюдений. Сумма и средний за месяц уровень записываются черным карандашом; высший обводится красным, а низший — синим карандашами. Справа от записи значения высшего и низшего уровней в скобках ставится число (или числа) месяца, когда они наблюдались.

В случае пропуска наблюдений по каким-либо причинам хотя бы за одни сутки вычисление среднего месячного уровня не производится — его вычисление выполняется на станции.

§ 64. На постах, оборудованных самописцами уровня воды, наблюдатель обрабатывает ленты самописца за сутки, двое суток, неделю, две недели или месяц в соответствии с установленным масштабом времени.

При обработке лент самописца производят следующие операции:

1. критический просмотр полноты и качества записи;

2. разметку штрихами линии, прочерченной пером (графитом);

3. снятие ординат (высот) уровней с линии записи и приведение показаний самописца к нулю графика поста;

4. составление таблицы ежедневных уровней воды.

Вся обработка по пп. 1 - 3 ведется на самой ленте.

При критическом просмотре проверяется графическое качество записи и наличие на ленте всех требующихся данных, надписей с указанием названия водного объекта, поста, даты установки и снятия ленты, масштаба записи уровня и времени, а также отметки нуля графика поста.

В записи могут быть перерывы или участки с растекшейся, зигзагообразной, ступенчатой записью. Если перерывы невелики, а ход записи до и после перерыва плавный и одного направления, пропуск восстанавливается карандашом от руки в соответствии с общим характером записи. На участке, где запись расплывчатая, проводится кривая (другим цветом) посередине расплывчатой полосы. При наличии зигзагообразной кривой и ступенчатой записи необходимо принять меры для устранения причин, вызывающих такую запись (для устранения дефектов в работе самописца следует вызвать специалиста с гидрологической станции).

По окончании проверки и исправления записи на ленте проставляется ее порядковый номер от начала данного года.

Перед разметкой штрихами линии записи необходимо выверить запись во времени. Для этого из начальной и конечной контрольных засечек, сделанных на ленте при ее наложении и снятии, опускаются перпендикуляры на ось времени. Допустимая невязка во времени определяется точностью хода часового механизма +/- 5 мин в сутки. В самописцах длительного действия ГР-38 при установке их на срок от 7 до 30 суток допустимая невязка соответственно увеличивается от +/- 35 до +/- 150 мин. Эта невязка не разбрасывается, так как она соответствует на ленте отрезку длиной несколько более 1 мм. Если разность времени, определенного по масштабу времени на ленте и по засечкам, превышает допустимую невязку, то последняя разносится пропорционально длине отрезка ленты между контрольными засечками. Для этого определяют отрезок времени, на который часы ушли вперед или отстали за весь промежуток времени между засечками, и находят поправку для каждого часа или интересуемого интервала времени, предполагая, что ход часов между контрольными отметками был равномерным. Первую метку делают на расстоянии принятого интервала времени на делении ленты (например, на 9 ч), сдвинутом вправо (или влево) на величину вычисленной поправки, вторую — в конце интервала на соответствующем делении ленты (например, на 10 ч), сдвинутом на величину удвоенной поправки, и т.д. Из сделанных засечек на оси времени восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с линией записи, прочерченной пером (карандашом). На лентах самописцев длительного действия границы суток проводятся утолщенной линией. Такой метод устранения ошибок в регистрации времени применяется в связи с тем, что невозможно установить причину изменения хода часов. В случае обнаружения неверного хода часов при величине расхождения, превышающей допустимую невязку, сразу же после снятия ленты необходимо отрегулировать часы. Если невозможно исправить ход часов с помощью регулятора, следует сообщить на станцию.

Для самописцев длительного действия с целью более обоснованного анализа разброски невязки по времени после предварительной засечки (при посещении установки самописца для снятия ленты) целесообразно оставить работать самописец еще на «запасные» сутки с целью оценки погрешности хода часов. После этого часы регулируются и при внеплановом посещении поста (через 2 — 3 дня) дается оценка результатов регулировки.

Разметка штрихами линии записи производится через равные промежутки времени или же по характерным (переломным) точкам. Допускается комбинированное применение обоих методов. Метод разметки записи по равным интервалам времени применяется при плавном и однозначном ходе уровня; метод характерных точек — в случае хода уровня с резкой сменой подъема и спада, а также при переменной интенсивности приращения уровня, при которой нанесенные через равные интервалы штрихи недостаточно полно отражают ход уровня. При плавном, но неоднозначном ходе уровня целесообразно комбинировать эти два метода.

При разметке записи по времени рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. при суточной амплитуде колебания уровня менее 10 см штрихи наносятся на 08 и 20 ч, при амплитуде колебаний уровня от 10 до 20 см — на 02, 08, 14, 20 ч, при бульшей амплитуде — через каждое деление ленты (от 1 до 4 ч в зависимости от масштаба времени);

2. во всех случаях разметки записи через равные интервалы времени дополнительно выделяются точки суточного максимума и минимума уровней соответственно красным и синим карандашами;

3. при разметке записи по методу характерных точек штрихи намечаются на всех пиках, впадинах и местах изменения интенсивности приращения уровней воды с таким расчетом, чтобы отрезки кривой записи между выбранными характерными точками могли быть приняты за прямые. Небольшие зубцы на линии записи при обработке срезаются.

Для выделения характерных точек используется специальная прозрачная палетка с прорезью 1,5 и 6 мм для различных масштабов записи уровня (рис. 22). В тех местах, где линия записи пересекается с краями прорези, отмечается точка перелома.

Рис. 22. Обработка лент СУВ «Валдай» с помощью палетки: а — прозрачная палетка; б — примеры наложения палетки на ленту

После введения поправок на время и разметки кривой записи, прочерченной пером (карандашом), определяют высоту уровня для каждого установленного при разметке ленты срока. Для этого строят слева от линии записи шкалу уровней в сантиметрах таким образом, чтобы величина уровня над нулем графика, полученная для первой контрольной засечки при установке ленты, находилась напротив соответствующего деления на шкале. Затем по шкале уровней определяют величину уровня по последней контрольной засечке (поставленной при снятии ленты) и проверяют, соответствует ли разность уровней для контрольных засечек, полученная по шкале, разности уровней, вычисленной по записям измерений на контрольном посту при наложении и снятии ленты. Если между показаниями поста и самописца есть разница, невязку разносят пропорционально времени для каждого отсчета уровня по ленте и отсчет соответственно исправляется. Если удается выяснить причину невязки, это учитывается при обработке.

Пример. Получена невязка 4 см. При просмотре ленты выявлено, что запись четкая, без разрывов, но от 16 до 24 ч при высоких уровнях имеет место ступенчатая запись (поплавок задевал за стенки колодца или поплавковый тросик касался края выреза в полу будки). Вероятно, погрешность связана с этим периодом времени, и невязка разбрасывается только для периода от 16 до 24 ч.

Уровни для каждого штриха на размеченной линии записи определяются по шкале уровней в сантиметрах над нулем графика. Если лента размечается по методу характерных точек, около каждого штриха выписывается карандашом время в часах и минутах с точностью от 5 мин до 1 ч (в зависимости от масштаба времени) по выверенной шкале времени. Величины уровня указываются с точностью от 0,5 до 4 см в зависимости от масштабов уровня.

При обработке ленты по методу характерных точек средний уровень за сутки вычисляется как средний взвешенный по формуле

\text{Н}_{\text{ср}.\text{сут}} = \frac{\frac{\text{Н}_{1} + \text{Н}_{2}}{2} \text{Т}_{1 - 2} - \frac{\text{Н}_{2} + \text{Н}_{3}}{2} \text{Т}_{2 - 3} + \ldots + \frac{\text{Н}_{\text{п} - 1} + \text{Н}_{\text{п}}}{2} \text{Т}_{(\text{п} - 1) - \text{п}}}{24} ,

где H1, H2, ..., Hn — высоты уровня в характерных точках; T1-2, T2-3, ..., T(n-1)-n — промежуток времени между соседними характерными точками.

Образец обработки записи на ленте самописца ГР-38 комбинированным способом при масштабе записи времени 1 мм/ч с разброской невязки по времени приведен на рис. 23.

Рис. 23. Образец обработки ленты самописца ГР-38 комбинированным способом

При обработке лент самописца типа 501 могут встречаться участки с обратной записью в случае внезапного резкого повышения или понижения уровня за пределы установленного диапазона измерений. Наличие таких участков определяется следующими признаками:

а) обратная запись всегда начинается от вершины пика, расположенного у верхнего края ленты;

б) соседние участки прямой и обратной записи имеют противоположную кривизну.

Если построить зеркальное изображение опускающейся после пика линии записи, получается продолжение восходящей к нему кривой. Обработка может производиться переводом обратной записи в прямую на подклеенном к ленте куске миллиметровой бумаги или суммированием ординат обратной записи, измеряемых относительно ординаты верхнего края ленты, с последней. Суммирование ординат можно также осуществлять путем построения от верхнего края ленты масштаба с обратным направлением. Образец обработки такого участка приведен на рис. 24.

Рис. 24. Образец обработки участка записи с обратным ходом самописца типа 501

§ 65. Значения уровня воды с обработанных лент самописца переписываются в таблицу «Ежечасные уровни воды по записи самописца» (форма ТГ-11 с введением дополнительной графы «0 ч», см. приложение 4) и в соответствии с указаниями § 62 вычисляется средний суточный уровень. По окончании месяца в этой таблице подсчитывается средний месячный уровень и выбираются наибольший и наименьший уровни за месяц.

§ 66. Ежедневно или периодически (для самописцев длительного действия) значение вычисленного среднего уровня за сутки наносится на график годового хода уровня (рис. 25). График вычерчивается на миллиметровой бумаге размером 41 x 29 см. На короткой стороне листа проводится вертикальная ось, по которой в зависимости от величины годового колебания уровня откладываются значения среднего суточного уровня в одном из следующих масштабов:

      при колебании до 1,5 м        в 1 см откладывается   5 см,
      при колебании от 1,5 до 2,5 м в 1 см      -         10 см,
      при колебании от 2,5 до 5,0 м в 1 см      -         20 см,
      при колебании больше 5,0 м    в 1 см      -         50 см.

Рис. 25. Годовой график колебаний уровня воды 1 — дата измерения расхода воды; 2 — дата измерения расхода взвешенных наносов; 3 — период ледостава

Внизу длинной стороны листа проводится горизонтальная ось, где откладывается время в масштабе 1 мм-1 сутки. Величины уровня в соответствующем масштабе откладываются от оси времени на вертикальных линиях миллиметровой бумаги (а не между ними) и закрепляются точками, которые затем соединяются между собой прямыми линиями.

На постах, где наблюдатель измеряет расходы воды и взвешенных наносов, на графике годового хода уровня воды в дни измерения расходов ставится черточка или флажок (см. рис. 25) с указанием номера измеренного расхода; на график наносятся также ледовые явления.

При наличии на графике хода уровня резких скачкообразных переломов необходимо выяснить, чем они вызваны и не является ли это следствием ошибки в отсчете высоты уровня или в вычислении. Если ошибка не выявлена, наблюдатель должен произвести ватерпасовку или нивелирование сваи (рейки), чтобы проверить, не изменилось ли ее высотное положение.

По графику годового хода уровня воды прослеживаются также резкие, необычные для данного поста колебания уровня воды, возникающие в результате зажоров или заторов льда, от подпора, создаваемого временными запрудами, от попусков воды из вышерасположенных водохранилищ и т.п. В случае наличия таких резких колебаний наблюдатель должен постараться выяснить и записать в водомерную книжку причины, вызвавшие их. При отсутствии места в водомерной книжке запись о резких колебаниях уровня может быть сделана на отдельном листке, вкладываемом в книжку КГ-1.

3. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ПРОДОЛЬНЫМ УКЛОНОМ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ

§ 67. На гидрологических постах I разряда по указанию станции производятся наблюдения за продольным уклоном водной поверхности.

Продольный уклон — важная характеристика гидрологического режима водотока, используемая при вычислении стока воды и во многих видах инженерных гидравлических расчетов. Величина уклона характеризует условия движения речного потока.

Наблюдения за продольным уклоном водной поверхности сводятся к измерению высоты уровня воды по двум водомерным постам, расположенным на определенном расстоянии друг от друга по течению реки.

Гидрологические посты, на которых производятся наблюдения за высотой уровня воды для определения уклона водной поверхности, называются уклонными постами: верхним и нижним (в зависимости от их расположения по течению реки).

По разности высот уровня воды на верхнем и нижнем уклонных постах определяется величина падения уровня воды на участке между постами. Путем деления полученной величины падения на расстояние по длине реки между постами вычисляется уклон водной поверхности. Уклон принято обозначать буквой I и выражать либо в отвлеченных единицах, когда величина падения в метрах делится на величину расстояния между уклонными постами тоже в метрах, либо в промилле ‰ (тысячных долях), которые численно равны падению уровня воды в метрах на 1 км. В большинстве случаев один из уклонных постов может одновременно являться и основным постом. Иногда основной пост оказывается расположенным между верхним и нижним уклонными постами и тогда наблюдения за высотой уровня проводятся на трех постах: основном и двух уклонных.

Устройство и уход за оборудованием уклонных постов, а также порядок производства измерений высот уровней воды на них точно такие же, какие предусмотрены в разделе 2 для основных постов. Следует иметь в виду, что на равнинных реках, имеющих малые уклоны водной поверхности (<0,20‰) , наблюдения за высотой уровня воды на уклонных постах необходимо вести с повышенной точностью. Для этого водомерные устройства уклонных постов должны иметь защиту от волнения. На водомерных устройствах свайного типа рекомендуется применять водомерную рейку с консервацией уровня (ГР-23).

Измерения высоты уровня воды на уклонных постах ведутся по специальной программе, составленной на станции. В нормальных условиях (при отсутствии подпорных явлений) уклоны измеряются, как правило, не более десяти раз в году. При этом следует стремиться к тому, чтобы наблюдения за уклонами были равномерно распределены по всей амплитуде колебания уровня.

На некоторых постах в период переменного подпора, паводков и зажорных (заторных) колебаний уровня наблюдения за уровнем воды на уклонных постах по указанию станции ведутся учащенно, а иногда и ежедневно в стандартные сроки так же, как и на основном посту.

§ 68. В створах некоторых уклонных постов (по указанию станции) в определенные сроки должны производиться промеры глубин (в соответствии с § 126 - 137), частота которых определяется станцией в зависимости от степени устойчивости русла. Промеры глубин русла должны быть произведены в основном в следующие характерные фазы режима:

• в зимнюю межень;
• при вскрытии реки, после ледохода;
• на серединах подъема и спада паводка (половодья);
• на уровнях, близких к максимальным;
• в летнюю межень;
• после прохода высоких дождевых паводков.

Записи при промерах глубин производятся в книжку КГ-63, отдельную для каждого поста (верхнего и нижнего), данные о промерах глубин в дальнейшем используются станцией при обработке наблюдений за уклонами (см. § 71).

§ 69. В тех случаях, когда переход наблюдателя с одного уклонного поста на другой занимает более 10 мин, измерения высоты уровня на них производятся в такой последовательности: сначала по одному уклонному посту (N 1), затем по другому (N 2), после чего наблюдатель должен возвратиться к первому посту (N 1) и повторить наблюдения. Время наблюдения на каждом посту записывается с точностью до минуты. При вычислении величины падения между постами принимается средний уровень между двумя измерениями на первом посту (N 1). При расстоянии между уклонными постами, превышающем 3 км, их рекомендуется оборудовать самописцами уровня.

§ 70. Результаты наблюдений за уровнем воды на уклонных постах записываются в «Книжке для записи наблюдений на уклонных постах» (КГ-14) по форме табл. 5.

Таблица 5

Пример записи наблюдений в книжке КГ-14 за уровнем воды на уклонных постах

Пример заполнения книжки приведен для случая, когда посты расположены далеко друг от друга и наблюдателю приходится измерять высоту уровня на одном из уклонных постов в каждый срок дважды.

При малом расстоянии между постами, когда измерения высоты уровня на обоих уклонных постах производятся в каждый срок только по одному разу, в книжке заполняется за каждый срок одна строка.

В тех случаях, когда основной пост одновременно является и уклонным, результаты наблюдений за каждый срок по этому посту записываются сразу в двух книжках: КГ-1 и КГ-14.

ОБРАБОТКА НАБЛЮДЕНИЙ НА УКЛОННЫХ ПОСТАХ

§ 71. Обработка результатов измерения уровня воды на уклонных постах заключается в приводке отсчетов к нулю графика и в вычислении величины падения и уклона водной поверхности (см. табл. 5).

Приводка к нулю графика производится в соответствии с указаниями § 60.

Отметки нуля графика у обоих постов назначаются, как правило, одинаковые.

В тех случаях, когда по одному из уклонных постов в каждый срок высота уровня измеряется дважды, средний уровень вычисляется как среднее арифметическое из двух измерений.

Если уклонные посты оборудованы самописцами уровня (см. § 69), для вычисления уклона водной поверхности в сроки, указанные станцией, высоты уровня воды снимаются с лент соответствующих самописцев (для одного и того же момента времени для верхнего и нижнего уклонных постов). Дальнейший ход обработки такой же, как и для обычных свайных или реечных постов.

Величина падения вычисляется путем вычитания из значения уровня над нулем графика по верхнему посту соответствующего значения уровня по нижнему посту.

Величина уклона определяется по заранее составленной таблице, где по вычисленной величине падения сразу находится значение уклона водной поверхности в промилле.

§ 72. В состав обработки наблюдений за уклонами входит также введение поправки в величину измеренного уклона на неравномерность движения потока на участке измерения уклона. Поправка вычисляется специалистами станции в соответствии с Методическими указаниями УГМС, № 81. Для выполнения этой работы наблюдатель поста в определенные станцией сроки должен высылать копии книжки КГ-63 с данными промеров глубин на створах уклонных постов.

4. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОДЫ

ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОДЫ

§ 73. Место для производства наблюдений за температурой воды указывается наблюдателю специалистом станции. Температура воды измеряется два раза в сутки в основные сроки водомерных наблюдений (в 08 и 20 ч).

Обычно температура воды измеряется в створе или вблизи гидрологического поста в прибрежной, обязательно проточной полосе реки на таком расстоянии от берега, чтобы глубина была не менее 0,3 — 0,5 м.

На малых реках и реках с отмелыми берегами измерения производятся на стрежне реки в самом глубоком, но не застойном месте.

При измерении температуры воды в прибрежной полосе по мере падения уровня место измерения может постепенно передвигаться ближе к середине реки, а при повышении уровня — к берегу; место, выбранное на стрежне, остается в течение всего сезона наблюдений постоянным. При отсутствии стока, когда река превращается в ряд разобщенных между собой плесов-водоемов, температура измеряется в одном наиболее крупном плесе (по указанию станции). В некоторых случаях (по указанию станции) наблюдения за температурой воды в плесе на все время отсутствия стока прекращаются.

Для решения вопроса о том, насколько температура воды вблизи берега соответствует температуре на стрежне, по особому заданию станции в течение некоторого времени температура измеряется одновременно в двух местах: у берега и на стрежне.

О всех случаях выявления выше места наблюдений новых или ранее неизвестных сбросов промышленных, оросительных, канализационных и других вод с температурой, отличной от температуры воды в реке, наблюдатель должен записать в водомерную книжку и сразу же сообщить на станцию.

§ 74. Измерения температуры воды начинаются весной еще при ледоставе, с наступлением оттепелей. В это время температура воды обычно бывает близка к точке ее замерзания (0 °C). Осенью, с наступлением ледостава, после 3 — 5 суток измерений подо льдом наблюдения за температурой воды прекращаются. Если зимой наступают длительные оттепели, сопровождаемые паводками, измерения температуры воды в это время должны самостоятельно возобновляться наблюдателем и вестись опять вплоть до ледостава.

В районах с неустойчивым ледоставом, неоднократно прерываемым вскрытиями, наблюдения за температурой воды ведутся в течение круглого года непрерывно.

По указанию станции на некоторых реках наблюдения за температурой воды производятся и в зимний период (при ледоставе) в определенные станцией сроки.

§ 75. Для измерения температуры воды применяются водные термометры в металлической оправе (рис. 26) и микротермометры (рис. 27).

Рис. 26. Водный термометр в оправе: 1 — стаканчик с отверстиями; 2 — оправа; 3 — шкала

Рис. 27. Микротермометр

У обычных водных термометров шкала имеет деления через 0,2 °C, что позволяет производить отсчеты с точностью до 0,1°. Для измерения температуры воды в переходные периоды — осенью и весной, — когда температура воды бывает близка к нулю, на некоторых гидрологических постах, расположенных на реках с большой шугоносностью, применяются специальные микротермометры со шкалой, рассчитанной на измерение температуры от -0,8 до 1,2 °C с делениями через 0,01°. Периоды времени, в течение которых следует производить наблюдения с помощью микротермометра, и сроки наблюдений назначаются станцией.

Оправа водного термометра 2 (см. рис. 26) состоит из двух трубок с продольными прорезями, вставленных одна в другую. В нижней своей части она имеет стаканчик 1 с отверстиями в стенках. Трубки оправы служат для предохранения шкалы термометра 3 от повреждения. При погружении термометра в воду наружная трубка должна быть повернута так, чтобы шкала термометра была закрыта, а при снятии отсчетов трубка поворачивается так, чтобы прорези их совпали и шкалу можно было видеть на просвет. Стаканчик оправы при опускании термометра в воду наполняется водой, которая остается в нем при подъеме и способствует сохранению термометром той температуры, которую он имел на глубине.

С термометрами следует обращаться очень осторожно, оберегая их от ударов и сотрясений. Переносить и хранить их следует в вертикальном положении. Нельзя держать термометры вблизи источников тепла; их следует также затенять от прямых лучей солнца.

§ 76. Наблюдения за температурой воды водными термометрами производятся в следующем порядке:

1. перед тем как приступить к измерению температуры, наблюдатель должен осмотреть термометр и убедиться в том, что столбик ртути не имеет разрывов.

Разрыв столбика можно устранить у обычного термометра легким встряхиванием, а у микротермометра — согреванием его в руке. Подогревать термометры иным путем категорически запрещается. Если разрыв столбика устранить не удается, такой термометр признается негодным и заменяется запасным. О негодности термометра немедленно сообщается на станцию, а также делается запись в книжке КГ-1.

2. Термометр опускается в воду на бечевке в отвесном положении так, чтобы стаканчик оправы термометра находился на глубине 0,3 — 0,5 м от поверхности воды. Верхний конец бечевки подвязывается к перилам мостика, подмосткам, борту лодки и т.п. При необходимости измерить температуру воды на малых глубинах (меньше 10 — 15 см) термометр опускается в горизонтальном положении в понижение дна (на проточном месте) на небольшие деревянные вилки-рогатки так, чтобы трубка оправы не касалась дна.

3. Термометр выдерживается в воде не менее 5 — 8 мин. В это время наблюдатель может выполнять другие виды наблюдений: измерить высоту уровня, обследовать обстановку на участке поста и др.

4. При извлечении из воды и при отсчете термометр следует держать отвесно, чтобы из стаканчика оправы не вылилась вода. Немедленно после извлечения термометра из воды поворачивается трубка, прикрывающая прорезь, и быстро делается отсчет. У обычного водного термометра сначала замечаются десятые доли градуса, а потом целые градусы.

В темное время суток шкалу у термометра следует освещать фонарем сзади, на просвет, держа его возможно дальше, чтобы тепло от фонаря не повлияло на показания термометра.

§ 77. Запись отсчетов температуры воды производится в книжке КГ-1 в графе 8 по обычному водному термометру с точностью до 0,1°, а по микротермометру с точностью до 0,01°.

§ 78. Для измерения температуры воды, наряду с ртутными термометрами, находят применение электрические термометры сопротивления. Электротермометр ГР-41М (рис. 28) применяется для измерения температуры воды в реках в безледный период, а микроэлектротермометр ГР-51 — в переходные периоды при температуре воды, близкой к нулю. Электротермометры ГР-41М и ГР-51 целесообразно применять в тех случаях, когда в реке можно ожидать изменения температуры по ширине и глубине (при больших глубинах и слабом течении). Поэтому при параллельных наблюдениях за температурой воды на середине реки и у берега, которые выполняются при открытии поста с целью убедиться, однородна ли температура по всему сечению и можно ли измерять температуру только у берега, желательно пользоваться электротермометром.

Рис. 28. Электротермометр ГР-41М (общий вид)

При наличии на посту микроэлектротермометра и ртутного микротермометра предпочтение следует отдать первому, так как он дает более высокую точность. Наблюдения за температурой воды при помощи электротермометров производятся по инструкции, прилагаемой к прибору после инструктажа наблюдателя специалистом станции.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОДЫ

§ 79. Обработка результатов измерений температуры воды состоит из введения инструментальных поправок в отсчеты по термометру при температуре воды ниже 2 °C и вычисления средних значений температуры воды за сутки, декаду и месяц. Инструментальные поправки выписываются в соответствующую табличку книжки КГ-1 согласно выписке из свидетельства о последней поверке термометра, высылаемой со станции вместе с термометром.

Пример заполнения приведен в табл. 6.

Таблица 6

Пример записи инструментальной поправки в книжке КГ-1

При температуре воды ниже 2 °C в записанные отсчеты по термометру поправки вводятся ежедневно. Поправки со знаком плюс прибавляются к отсчету, а со знаком минус — вычитаются.

Пример. 1. Записанный отсчет температуры .................. 1,7°

Поправка при температуре от 1,9 до 0,6 °C ..... -0,1°

Исправленная температура ....................... 1,6°

        2. <a id="p100678"></a>Записанный отсчет температуры .................. 0,2°

Поправка при температуре от 0,6 до -1,2 °C .... +0,1°

Исправленная температура ....................... 0,3°

Исправленные значения температуры записываются в графу «Исправленная температура». При температуре 2 °C и выше поправки в показания термометра не вводятся.

§ 80. Средняя температура за сутки вычисляется как среднее арифметическое из значений температуры за 08 и 20 ч и вписывается в соответствующую графу книжки КГ-1.

В случае пропуска измерения температуры воды в один из сроков средняя температура за данные сутки не вычисляется.

§ 81. Средняя декадная температура воды вычисляется делением суммы значений средней суточной температуры воды за все дни декады на число дней в декаде и записывается в соответствующую графу выводов в конце полевой книжки. В тех случаях, когда средняя суточная температура не вычислена в течение декады более чем за двое суток (по тем или иным причинам), средняя температура за данную декаду не вычисляется; в соответствующей графе выводов ставится знак тире (-). При вычислении средней декадной температуры за неполную декаду, т.е. за 8 или 9 дней, когда в месяце 28 и 29 дней, а также за декаду, содержащую 11 дней (если в месяце 31 день), полученная сумма соответственно делится на 8, 9 или 11.

Если сумма средних значений температуры воды за декаду получается равной 0,5 °C и меньше, средняя температура за данную декаду принимается равной нулю.

При пересыхании реки в створе поста в течение трех и более суток в декаде вместо среднего значения температуры воды за данную декаду ставится «прсх».

§ 82. По окончании месяца делением суммы средних декадных значений температуры воды на три (число декад в месяце) вычисляется средняя температура за месяц. Средние месячные значения температуры воды вычисляются только при наличии данных за все три декады. Если хотя бы за одну из декад среднее значение средней суточной температуры воды не вычислено, то и среднее месячное ее значение не вычисляется. Затем из всех значений температуры за отдельные сроки выбирается наибольшая температура за месяц и подчеркивается красным карандашом.

Вычисленные средние декадные и месячные значения температуры воды и наибольшее ее значение за месяц записываются в табличку в конце раздела записи срочных наблюдений температуры воды.

СВЕДЕНИЯ ОБ ОСАДКАХ

§ 83. Сведения о суточных суммах осадков на постах, где производятся наблюдения за осадками, переписываются в книжку КГ-1 из таблицы ТМ-8.

Если наблюдения за осадками по осадкомеру на посту не производятся, в книжке КГ-1 записываются результаты визуальных наблюдений с указанием вида осадков (Д — дождь, С — снег) и их интенсивности в баллах (1 — слабый, 2 — средний, 3 — сильный). Например, Д3 означает сильный дождь.

5. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЛЕДОВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ И ТОЛЩИНОЙ ЛЬДА

§ 84. На реках Советского Союза в зимний период появляются ледяные образования в виде заберегов, сала, шуги, ледяного покрова и т.д. и развиваются ледовые явления (ледоход, шугоход, ледостав и т.п.), существенно изменяющие условия работы речного транспорта, переправ, гидростанций и других сфер хозяйственной деятельности.

Ледяной покров создает дополнительное сопротивление движению потока, вызывая изменение уклонов водной поверхности и повышение зимнего уровня воды, не связанное с увеличением водности. Скопления подо льдом масс шуги, образуя зажоры, вызывают резкие колебания уровня воды, которые нередко являются причиной зимних наводнений. Образование и скопление внутриводного льда на решетках гидроэлектростанций и водозаборов систем водоснабжения часто нарушают нормальную их работу. С появлением льда, как правило, навигация на реках прекращается. Продление навигации в период с ледовыми явлениями связано со значительными трудностями и материальными затратами. В зависимости от толщины льда определяется возможность создания каналов в ледяном покрове для прохода судов, а также возможность устройства дорог и переправ на льду.

В период ледохода, особенно весеннего, массы льда оказывают воздействие на гидротехнические сооружения, могут повреждать и сносить мосты, разрушать укрепления берегов. Заторы льда нередко вызывают катастрофические подъемы уровня воды, в результате чего наносится большой ущерб народному хозяйству. Все это вызывает необходимость постановки наблюдений за ледовыми явлениями и ледяными образованиями на постах.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЛЕДОВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ

§ 85. Границы и размеры участка реки, в пределах которого должны производиться наблюдения за ледовыми явлениями, назначаются специалистом станции. Длина участка должна быть не меньше 3-кратной ширины реки. Для наблюдений выбирается постоянное возвышенное место на берегу реки, желательно в середине участка, с которого хорошо просматривается река выше и ниже поста.

Наблюдения за ледовыми явлениями производятся, как правило, в сроки наблюдений за уровнем воды. При резком изменении ледовой обстановки между сроками следует сделать дополнительную запись, указав время и причины, вызвавшие это изменение (подъем уровня воды, ветер, взрывные или ледокольные работы и т.д.). Если условия видимости в срок наблюдений были плохими (туман, снегопад, метель), наблюдения следует произвести во время хорошей видимости. В отдельных случаях (по указанию станции) наблюдения за ледовыми явлениями производятся в светлое время суток (вместо 20-часового срока).

Характеристика ледового состояния реки указывается в графе примечаний книжки КГ-1, например: «ледоход», «ледостав» и т.д. Запись ведется с момента появления на реке ледяных образований до их полного исчезновения. Сроки начала и конца наблюдений указываются в задании станции, выдаваемом наблюдателю. Если в этот период ледовых явлений и ледяных образований не было, в каждый срок наблюдений это отмечается записью «чисто», а при их отсутствии в течение целого месяца — подтверждается соответствующей записью на последней странице книжки, например: «1 — 31/X ледовых явлений и ледяных образований не было».

Ледостав отмечается в графе примечаний книжки ежедневно в течение первых 10 дней. В дальнейшем наличие ледостава подтверждается только на последней странице книжки словами: «До конца месяца (или в течение всего месяца) — ледостав».

§ 86. При характеристике ледового состояния реки и выполнении соответствующих записей наблюдатель должен руководствоваться приводимой ниже терминологией ледовых явлений и ледяных образований.

ПЕРИОД ЗАМЕРЗАНИЯ

Забереги — полосы льда, смерзшиеся с берегами рек при незамерзшей основной части водного пространства. Различают три вида заберегов: первичные, образующиеся путем замерзания воды у берегов; наносные, возникающие в результате примерзания к берегу льда и шуги во время ледохода или дрейфа льда; остаточные, которые сохраняются у берегов весной при разрушении ледяного покрова.

Сало — поверхностные первичные ледяные образования, состоящие из иглообразных и пластинчатых, слабо связанных между собой кристаллов льда, по внешнему виду напоминающие пятна застывшего жира (отсюда и название) и превращающиеся по мере нарастания в тонкие ледяные пленки. Образуется в поверхностном переохлажденном (т.е. имеющем температуру ниже нуля) слое воды. Наблюдается с наступлением отрицательных температур воздуха.

Внутриводный (глубинный и донный) лед — различные ледяные кристаллы (пластинчатые, круглые, чечевицеобразные и др.) или скопления их в виде губчатой непрозрачной массы, находящиеся в толще воды, на подводных предметах (глубинный лед) или на дне (донный лед) — образуется при переохлаждении воды и интенсивном ее перемешивании при открытой водной поверхности в предледоставный период и зимой в полыньях. Всплывая со дна на поверхность воды, внутриводный лед имеет вид снежно-белых комьев различной формы и часто содержит включение ила, песка и гальки. На мелких местах донный лед хорошо виден под водой.

Шуга — скопления внутриводного льда как подвижные в виде комьев, венков, ковров, так и неподвижные — подледные отложения. В этих скоплениях часто содержатся различные формы поверхностного льда: сало, мелкобитый лед, снежура.

Шугоход — движение шуги по поверхности или внутри водного потока. Иногда с течением времени отдельные комья смерзаются, образуя шуговые поля, вследствие чего шугоход становится трудно отличить от ледохода.

Ледоход (осенний) — движение льдин и ледяных полей на реках.

Зажор льда — скопления шуги и мелкобитого льда в русле реки, вызывающие стеснение живого сечения и подъем уровня воды. Ниже зажора наблюдается спад уровня. Как правило, зажоры образуются на шугоносных реках и в нижних бьефах ГЭС при формировании ледяного покрова, а также при ледоставе ниже полыней, являющихся очагами образования шуги. На некоторых реках зажорное состояние может наблюдаться в течение всей зимы.

Снежура — плавающие в воде комковатые скопления снега в виде рыхлой, вязкой массы. Образуется в результате обильных снегопадов на охлажденную водную поверхность.

Блинчатый лед — льдины округлой формы диаметром от 0,5 до 3 м, имеющие по краям валик из измельченного льда. Образуется при смерзании сала, шуги и мелких льдин.

Битый лед — плавающие льдины неправильной формы. Различают крупнобитый (льдины от 20 до 100 м в поперечнике), мелкобитый (льдины размером от 2 до 20 м) лед и куски льда размером от 0,5 до 2 м.

Ледяная каша — скопление мелкораздробленного льда (размером до 0,5 м) с включениями снежуры, сала, шуги. Образуется преимущественно на больших и средних реках в период ледохода и подвижек между битым льдом и ледяными полями, а у берегов — от разрушения краев льдин и заберегов.

Ледяные поля — льдины размером более 100 м. Различают малые ледяные поля с наибольшим размером от 100 до 500 м и большие ледяные поля — более 500 м.

Ледяные валы — ледяные образования в виде гряд, сложенных из шуги и битого льда. Образуются в период осеннего ледохода вдоль берегов реки с быстрым течением. Высота валов достигает 1 м, при этом река течет как бы в ледяных берегах.

Ледяная перемычка — короткий участок ледяного покрова на реке, образующийся в местах смыкания заберегов или вследствие остановки и смерзания плывущих льдин и шуги.

Кромка ледяного покрова — граница ледяного покрова и открытой водной поверхности. Ниже гидроэлектростанции кромка ледяного покрова в течение зимы перемещается вверх и вниз по течению в зависимости от режима работы ГЭС и погодных условий.

Пятры — скопление донного льда, прочно скрепленное с дном реки и достигшее водной поверхности; часто имеет грибовидную форму.

ПЕРИОД ЛЕДОСТАВА

Ледостав — фаза ледового режима реки, характеризующаяся наличием ледяного покрова.

Торосы — нагромождения льдин на ледяном покрове, образующиеся в результате подвижек и сжатия ледяного покрова. Наблюдателем отмечается распространение торосов: сплошь или местами, примерная высота.

Ледяной мост (нависший лед) — участок ледяного покрова реки, отделившийся от водной поверхности при понижении уровня воды и опирающийся на берега. Образуется вследствие резкого падения уровня при ледоставе. Наблюдателем отмечается величина превышения нижней поверхности ледяного покрова над водой (при измерении толщины льда).

Полынья — пространство с открытой водной поверхностью в ледяном покрове. Наблюдается в местах с быстрым течением, в местах выхода грунтовых вод, нижних бьефах гидроэлектростанций, в местах сброса теплых вод промышленных предприятий и в истоках рек. В период ледостава размеры полыньи увеличиваются или уменьшаются в зависимости от гидрометеорологических условий. Наблюдателем указываются примерные размеры полыней (ширина и длина в метрах).

Трещины — разрывы в ледяном покрове, образующиеся под влиянием колебаний температур воздуха и уровня воды, подвижек и других причин. Различают поверхностные сухие трещины и сквозные, заполненные водой. Наблюдатель отмечает распространение трещин (единичные или в большом количестве) и их направление (вдоль или поперек реки).

Наледь — ледяное образование, возникающее в результате выхода воды на поверхность льда и ее замерзания вследствие стеснения водного сечения нарастающим ледяным покровом и промерзания русла на мелких местах. В некоторых случаях наледь образуется при выходе грунтовых вод со склонов берегов на поверхность ледяного покрова.

Река промерзла до дна — все сечение реки до дна заполнено сплошным льдом. Промерзание до дна первоначально наблюдается на более мелких участках реки и обычно является результатом прекращения поверхностного руслового стока воды вследствие уменьшения или полного истощения грунтового питания.

Шуговая дорожка — часть ледяного покрова, образовавшегося из смерзшейся шуги в виде продольной полосы между заберегами. Лед шуговой дорожки обычно торосистый. Наблюдателем отмечается средняя ширина шуговой дорожки в метрах.

Осевший лед — участок ледяного покрова вблизи берега или на мелководье, осевший на дно при снижении уровня воды.

Снежница — вода на льду, образующаяся в результате таяния снега при длительных оттепелях.

Наслоенный лед — двухслойные и многослойные льдины, образующиеся при надвигании льдин друг на друга под действием сжатий и давления. Многослойные льдины достигают толщины 2 — 3 м и более.

ПЕРИОД ВСКРЫТИЯ

Закраины — полосы открытой воды вдоль берегов, образующиеся перед вскрытием в результате таяния льда, повышения уровня воды, а также вследствие усилившегося притока грунтовых вод.

Вода на льду — скопления стоячей воды на льду, образующиеся во время оттепелей от таяния снега на льду, от стока талой воды или за счет воды, выступившей из-под ледяного покрова. Указывается, какая часть ширины реки покрыта водой, сплошь или местами, и примерная толщина слоя воды.

Вода течет поверх льда — поток воды на ледяном покрове вдоль берегов или по всей ширине. Явление, характерное для промерзающих рек; имеет место при наледях, во время оттепелей и перед вскрытием. Наблюдатель отмечает, откуда поступает вода и на каком расстоянии по длине реки протекает. На постах I разряда необходимо ежедневно учитывать расход воды потока на ледяном покрове, для чего следует измерять его ширину, глубину и скорость течения (поверхностными поплавками).

Лед потемнел — изменение цвета ледяного покрова перед вскрытием после того, как снег на льду растаял.

Лед подняло — всплывание и отделение от берегов ледяного покрова без разламывания при повышении уровня воды. Если лед подняло без отрыва от берегов, явление отмечается термином «лед вспучило».

Подвижка льда — небольшие перемещения ледяного покрова на отдельных участках реки, происходящие под действием течения, ветра, а также из-за подъема уровня. Подвижек бывает одна или несколько. Наблюдается в период вскрытия, а также в период замерзания.

Затор льда — нагромождение льдин в русле реки, вызывающее стеснение живого сечения и подъем уровня воды. Образуется преимущественно во время весеннего ледохода; осенние и зимние заторы наблюдаются сравнительно редко.

Лед растаял на месте — река очистилась ото льда без ледохода. Наблюдается чаще всего на небольших реках.

Чисто — состояние водной поверхности реки после освобождения от ледяных образований (оставшиеся на берегах навалы льда во внимание не принимаются).

Наслуд — лед, образующийся при замерзании талой воды на ледяном покрове после оттепели.

Разводье — пространство открытой воды в ледяном покрове, образующееся в результате подвижек льда. Отличается от трещин значительно большей шириной.

Остаточные забереги — полосы неподвижного льда, оставшиеся у берегов весной при разрушении ледяного покрова.

Навалы льда — нагромождения льдин, часто в виде валов на берегах и в пойме реки, образовавшиеся во время весеннего ледохода. Достигают особенно больших размеров в местах бывших заторов льда. Наблюдатель отмечает в дневнике высоту и ширину навалов и протяженность по берегу.

§ 87. При ледоходе (шугоходе) оценивается визуально степень покрытия плывущими льдинами поверхности реки в пространстве между заберегами. Если льдины плывут полосой, определяется ее ширина в десятых долях от ширины реки между заберегами и густота ледохода на полосе. За нуль густоты принимается чистая поверхность воды, а за единицу — сплошное покрытие ледяными образованиями. В книжку записывается доля ширины реки (полосы), занятая плывущим льдом, а затем после знака умножения густота ледохода (шугохода) на этой полосе.

Пример. Запись «ледоход 0,3 x 0,8» означает, что ледоход наблюдался только на 3/10 ширины реки, а остальная часть реки была свободна ото льда. Густота ледохода на полосе 0,8, т.е. 8/10 полосы было занято льдом, а 2/10 водой. Запись «ледоход 1 x 0,3» означает, что ледоход наблюдается по всей ширине реки и льдинами занято 3/10 поверхности реки.

Произведение доли ширины реки, занятой ледоходом, на густоту ледохода на полосе — коэффициент ледохода (шугохода) — характеризует степень покрытия реки плывущим льдом. Коэффициент ледохода (шугохода) используется при вычислении расходов льда (шуги).

В тех случаях, когда плывущий лед или шуга распределены неравномерно по ширине реки, наблюдатель должен визуально выделить полосы с одинаковой густотой ледохода (шугохода) и оценить в десятых долях, какую часть ширины реки занимает каждая полоса, а затем определить густоту ледохода (шугохода) на каждой полосе. В книжку записывается ширина и густота ледохода каждой полосы.

Пример. Запись «ледоход 0,3 x 0,8; 0,2 x 0,5; 0,1 x 0,1» означает, что на 3/10 ширины реки наблюдается ледоход густотой 0,8 на 2/10 ширины реки — густотой 0,5 и на 1/10 густотой 0,1, а остальная часть реки (4/10) была свободна ото льда.

В этом случае коэффициент ледохода определяется суммой произведений значений доли ширины реки, занимаемой полосой, на соответствующую густоту, т.е. в приведенном примере он будет равен 0,24 + 0,10 + 0,01 = 0,35.

При ширине реки в период наблюдений менее 25 м разбивка на полосы при неравномерном ледоходе (шугоходе) не производится и отмечается только густота ледохода (шугохода).

В книжку записывается также характеристика ледохода в баллах по 11-балльной системе. За нуль принимается свободная ото льда поверхность реки, за 10 баллов — сплошь покрытая льдом. Один балл соответствует 0,1 коэффициента ледохода, т.е. 1 балл — 0,1, 2 балла — 0,2, 3 балла — 0,3 и т.д. Окончательная запись приведенных примеров в книжке должна быть следующей: а) 0,3 x 0,8, (2 балла); б) 1 x 0,3 (3 балла); в) 0,3 x 0,8; 0,2 x 0,5; 0,1 x 0,1 (4 балла). Характеристика ледохода в баллах применяется при составлении картограмм, информационных сообщений, прогнозов и т.д.

§ 88. На зарегулированных реках, вблизи гидроэлектростанций и других гидротехнических сооружений, ледовый режим имеет некоторые особенности. Так, резкое уменьшение скоростей течения воды при переходе реки от неподпертого (естественного) состояния на вышележащем участке к зоне влияния подпора от нижерасположенной плотины (водохранилища) способствует образованию зажоров и заторов льда. В результате работы ГЭС при переменных расходах и выпуске из водохранилища более теплой воды ниже плотины происходит частичное вскрытие реки и наблюдаются зажорно-заторные явления. Значительные колебания уровня воды в нижнем бьефе плотин вызывают образование береговых продольных трещин в ледяном покрове.

При наблюдениях и записи ледовой обстановки наблюдатели постов должны руководствоваться общей терминологией ледовых явлений, приведенной в § 86.

При смене ледовой обстановки, связанной с режимом работы сооружения, наблюдатель, по возможности, дополнительно указывает причины образования тех или иных ледовых явлений.

Пример. «15/II, 12 ч. Вода поверх льда от сброса воды через плотину (ГЭС). При замерзании образовался новый слой льда в 3 — 5 см».

§ 89. В случаях необходимости отметить более подробно изменение ледовой обстановки между сроками наблюдений в результате природных или искусственно созданных условий; запись ведется в дневнике, подшиваемом к водомерной книжке КГ-1 за данный месяц, в хронологическом порядке с указанием даты и срока наблюдений.

Пример. 8/IV, 22 ч. Вдоль правого берега на участке поста вода течет поверх льда. Ширина потока 10 — 12 м, глубина 5 — 7 см, скорость примерно 0,2 м/с. Прекратилась переправа автотранспорта.

9/IV, 08 ч. Полынья выше водпоста за ночь увеличилась по ширине до 30 — 40 м, по длине до 100 м и доходит почти до створа поста.

16 ч. Уровень упал на 10 см. Причиной является, по-видимому, затор льда, который образовался (со слов местных жителей) у о. Хилова в 4,5 км выше поста. В 800 м ниже поста река свободна ото льда по всей ширине.

20 ч. Полынья распространилась на 0,5 км ниже поста. С 18 ч идет дождь и мокрый снег. Лед у берега слабый.

22 ч. Река на участке выше и ниже поста вскрылась; ледоход 1 x 0,4. Лед преимущественно мелкобитый. Изредка проплывают более крупные льдины размером до 50 x 20 м. Забереги постепенно разрушаются и лед уносится течением.

§ 90. При резком колебании уровня воды в дни, когда есть основание предполагать, что это колебание вызвано не изменением водности реки, а ледовыми явлениями (образованием или прорывом затора выше или ниже поста, образованием зажора, перемещением кромки льда и т.п.), наблюдения (обследование) ледовой обстановки производятся на большем протяжении, чем участок поста (длина участка указывается в задании, выдаваемом станцией).

В результате обследования наблюдатель должен выявить причину, вызвавшую это резкое изменение уровня. При значительном протяжении участка (более 4 — 5 км) сведения о причине могут быть собраны наблюдателем по опросу жителей (эти сведения записываются в дневнике).

Если ледовые явления по длине участка разнообразны и описать их с достаточной полнотой в дневнике затруднительно, наблюдатель дополнительно составляет картограмму ледовой обстановки на бланке плана участка реки, пользуясь условными знаками (рис. 29). Такие бланки станция высылает наблюдателю заранее.

Рис. 29. Условные знаки для картирования ледовой обстановки: Цифры в кружке — количество баллов ледяных образований 1 — забереги; 2 — снежура; 3 — сало; 4 — шуга; 5 — блинчатый лед; 6 — пятры; 7 — льдины 0,5 — 2 м; 8 — льдины 3 — 20 м; 9 — льдины 25 — 100 м; 10 — ледяные поля 100 — 500 м; 11 — ледяные поля свыше 500 м; 12 — ледяная каша; 13 — торос; 14 — лед неопределенной формы; 15 — редкий шугоход; 16 — средний шугоход; 17 — сплошной шугоход; 18 — редкий ледоход; 19 — средний ледоход; 20 — сплошной ледоход; 21 — ледяная перемычка; 22 — кромка льда; 23 — зажор или затор; 24 — ледяной покров; 25 — полынья; 26 — гряда торосов; 27 — наледь; 28 — река промерзла до дна; 29 — трещина во льду; 30 — снежница; 31 — наслуд; 32 — вода на льду; 33 — вода течет поверх льда; 34 — закраина; 35 — подвижка; 36 — разводье; 37 — навалы льда на берегу; 38 — чисто; 39 — проезжая дорога на ледяном покрове; 40 — направление течения

Картограммы составляются относительно ориентиров, нанесенных на бланке (отдельно стоящие здания на берегу, деревья, мосты, устья ручьев, специально поставленные вехи и пр.). Положение ориентиров на местности заранее указывается наблюдателю.

Картограммы не следует составлять при однообразной ледовой обстановке на участке поста, когда она может быть описана словами в дневнике ледовых явлений.

В случае сложной ледовой обстановки картограмма сопровождается пояснениями непосредственно на бланке или на отдельном листке.

На каждой картограмме указывается дата и часы картирования ледовой обстановки, высота уровня воды на основном посту, а также записываются все дополнительные сведения о состоянии реки, которые наблюдатель считает нужным отметить. Пример картограммы приведен на рис. 30.

Примечание. Лед на участках сплошного ледяного покрова темный и рыхлый. Затор льда ниже водпоста образовался в ночь на 14/IV; имеет протяженность около 130 м с нагромождениями льда высотой до 2 м

Рис. 30. Образец картограммы ледовой обстановки на участке реки. При составлении картограммы применяются условные обозначения, приведенные на рис. 29

Составленные картограммы представляются на станцию вместе с водомерной книжкой.

ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ЛЬДА

§ 91. Толщина льда измеряется в двух местах: у берега и на середине реки обычно в створе поста или в другом постоянном месте по указанию специалиста станции. Измерение у берега следует производить там, где глубина воды в реке составляет, как правило, не менее 1,5 — 2,0 м и где не происходит промерзания реки до дна в самые суровые зимы. Если ширина реки превышает 200 м, толщина льда измеряется на расстоянии не менее 100 м от берега.

Измерения толщины льда начинаются с момента, когда выход на лед становится безопасным (см. § 169). При толщине льда менее 30 см и в период таяния измерения производятся 5, 10, 15, 20, 25-го числа и в последний день месяца, а при толщине льда более 30 см — 10, 20-го и в последний день месяца. Более редкие измерения толщины льда могут производиться только по указанию УГМС (ГМО). Ледомерные работы выполняются в светлое время суток.

§ 92. Данные измерений толщины льда должны характеризовать примерно среднюю толщину льда на большом протяжении реки в районе поста, поэтому измерения не должны назначаться в тех местах, где лед значительно тоньше или толще, чем по всей длине участка (например, около полыней, на отмелых местах, вблизи выхода грунтовых вод, вблизи от проезжих дорог через реку и т.п.). Соблюдение этих условий дополнительно проверяется станцией путем проведения ледомерных съемок на участке поста. Если после проведения ледомерной съемки выясняется, что намеченное ранее постоянное место измерений толщины льда почему-либо оказывается непригодным, специалист станции выбирает новое место и указывает его наблюдателю в задании.

§ 93. Измерения толщины льда на больших и средних реках шириной более 25 м ведутся в начальный период в каждом месте в трех скважинах (лунках). Скважины размещаются (в плане) в вершинах равностороннего треугольника, одна из которых находится в створе поста или другом выбранном для наблюдений створе, а две других — выше и ниже его на расстоянии 5 — 10 м. После того как лед достигнет толщины 70 см, а также, если в течение первого месяца наблюдений расхождение в толщинах льда, измеренных в трех скважинах, не превышает 10%, наблюдения могут продолжаться до вскрытия реки лишь в одной скважине (лунке).

На малых реках, имеющих при ледоставе ширину менее 25 м, толщина льда измеряется на середине реки в одной скважине.

На промерзающих реках при расположении поста в плесе и при наличии промерзающего перекатного участка на расстоянии не свыше 1,5 — 2,0 км от поста, измерения толщины льда организуются (по указанию специалиста станции) одновременно в двух местах: на плесовом участке и на гребне переката.

§ 94. Скважины в ледяном покрове просверливаются ледовыми бурами ГР-7 или ПИ-8, лунки пробиваются пешнями разных конструкций. Для удаления осколков льда и ледяной стружки из лунок и отверстий используется лопата или сачок из проволочной сетки.

Ледовый бур ГР-7 (рис. 31) состоит из стального сверла и коловорота с двумя ручками. Длина сверла стандартного бура 120 или 180 см, диаметр 70 мм. Режущие грани сверла заточены и закалены, угол между ними составляет 130°. Нижние плоскости режущих граней заточены по отношению к просверливаемой буром плоскости под углом 20°. Для проверки углов заточки режущих граней сверла к буру прилагается шаблон.

Рис. 31. Ледовый бур ГР-7: 1 — сверло; 2 — коловорот

Ледовый кольцевой бур ПИ-8 (рис. 32) состоит из стального кольца с резцом, штока и коловорота с двумя ручками. Конструкция режущей части позволяет просверливать отверстия в ледяном покрове толщиной до 2 м и отбирать при этом образцы льда (керны) для изучения строения ледяного покрова. Кольца к буру изготавливаются разных диаметров: 120, 180, 210, 310 мм.

Рис. 32. Ледовый бур ПИ-8: 1 — резец; 2 — кольцо; 3 — шток; 4 — коловорот

Существуют ледовые буры и других конструкций: рыбацкий, механизированный и др.

При работе ледовыми бурами ледяная стружка, скапливаясь в скважине, сильно затрудняет бурение. Чтобы очистить скважину, бур время от времени поднимают вместе с ледяной стружкой. По окончании проходки скважины бур-сверло необходимо протолкнуть в воду и, повернув его несколько раз в обратную сторону движением вверх-вниз, промыть скважину и очистить сверло от стружки. При бурении кольцевым буром ледяной керн подхватывается снизу кольцом и поднимается вместе с буром, а ледяная стружка удаляется из скважины сачком или лопатой.

Если толщина льда превышает 120 см, бурение ледовым буром ГР-7 производят сначала коротким сверлом на всю его длину, после чего в коловорот вставляют сверло длиной 180 см. Длину кольцевого бура увеличивают за счет запасной штанги после того, как пробурят лед на длину основной (около 1 м).

По окончании работы буры смазывают минеральным маслом. Сверло ледового бура ГР-7 периодически затачивается напильником с последующей заправкой бруском. Резец кольцевого бура затачивается треугольным напильником с мелкой насечкой со стороны крепления его винтами.

При работе пешней лед пробивать следует осторожно, чтобы лунку не залило водой раньше, чем она будет иметь достаточные размеры.

§ 95. При наблюдениях за толщиной льда измеряются:

1. высота снега на льду;

2. общая толщина льда;

3. глубина погружения льда;

4. глубина погружения шуги;

5. высота слоя воды на льду.

Кроме того, дается краткая характеристика снежного покрова (ровный, с застругами; сдувание — полное, сильное, частичное; места скопления снега) и поверхности ледяного покрова (гладкая, неровная, торосистая).

Высота снега на льду измеряется переносной водомерной или снегомерной рейкой. Общая толщина льда, глубина погружения льда и шуги, а также высота слоя воды на льду измеряются в скважинах металлическими ледомерными рейками, а в лунках, пробитых пешней — деревянной рейкой с подкосом.

При большой толщине слоя шуги глубину ее погружения измеряют специальной звуковой шугомерной рейкой или штангой с острым наконечником и откидной планкой. Ниже приводится краткое описание двух типов ледомерных реек.

Металлическая ледомерная рейка, входящая в комплект ледового бура ГР-7 (рис. 33), изготовляется из стальной полосы шириной 20 мм. Длина измерительной части 120 или 180 см, деления нанесены через 1 см. На верхнем конце имеется деревянная ручка, а внизу — либо откидная планка, либо неподвижный упорный рычаг, используемые для совмещения нулевого деления рейки с нижней кромкой ледяного покрова.

Рис. 33. Ледомерная рейка из комплекта бура ГР-7: 1 — ручка; 2 — рейка с делениями; 3 — откидная планка

Деревянная ледоснегомерная рейка ГР-31 (рис. 34) состоит из прямоугольного бруска длиной 200 см и упорной планки-подкоса, прочно скрепленной с нижним концом бруска под углом 60°. На рейке нанесены сантиметровые деления; нуль рейки и верхний конец подкоса лежат в одной плоскости, перпендикулярной к оси рейки.

Рис. 34. Рейка ледоснегомерная ГР-31: 1 — рейка с делениями; 2 — поднос

§ 96. Толщина льда измеряется каждый раз в новых скважинах (лунках), которые пробиваются в местах с ненарушенным снежным покровом на расстоянии 1 — 2 м от лунок, где производились предыдущие измерения. Вновь пробиваемая скважина (лунка) каждый раз сдвигается относительно предыдущей по направлению вдоль реки (не к берегам), что особенно важно для нешироких рек. Подходить к выбранному месту следует всегда по одной тропинке и производить работы так, чтобы возможно меньше нарушать естественный снежный покров около скважины (лунки).

Наблюдения начинаются с измерения высоты снега на льду, затем пробивается скважина и измеряются общая толщина льда, глубина погружения льда, а также шуги, высота слоя воды на льду. Высота снега измеряется в трех точках, расположенных в вершинах треугольника, центром которого является намеченная лунка (на расстоянии 0,5 — 0,7 м от нее); среднее из измерений в этих точках записывается в водомерную книжку. При измерении общей толщины и глубины погружения льда откидная планка или подкос подводится под лед и производятся два отсчета (по течению и поперек). В книжку записывается среднее значение из двух или четырех отсчетов.

Измерения высоты снежного покрова и толщины льда производятся с точностью до 1 см.

§ 97. Глубина погружения шуги, если она невелика, измеряется ледомерными рейками. Нижняя граница шугового слоя определяется по изменению сопротивления вращению рейки вправо и влево. Отсчет производится в тот момент, когда при подъеме рейки поворачивать ее становится труднее. Измерение повторяется дважды, среднее значение записывается в книжку с точностью до 0,1 м.

При большой толщине слоя шуги измерение производится аналогичным образом специальной штангой с откидной планкой.

Если шуги настолько мало, что ледомерная рейка поворачивается совсем легко, в книжку записывается «мало», а если видно, что шуга проносится под ледяным покровом, записывается «проносится». При отсутствии шуги записывается «нет».

По окончании измерений скважина (лунка) забивается снегом и льдом и отмечается вешкой или кусками льда.

Наиболее совершенным прибором для измерения толщины слоя шуги является звуковая шугомерная рейка ГР-85 (рис. 35). Она состоит из шугоосязательного датчика 1, полупроводникового усилителя звуковой частоты 4, двухжильного шнура 3, соединяющего датчик с усилителем, телефонных наушников 5 и двух комплектов облегченной гидрометрической упорной штанги 2 общей длиной 6 м.

Рис. 35. Шугомерная рейка ГР-85: 1 — шугоосязательный датчик; 2 — комплект облегченной гидрометрической штанги общей длиной 6 м; 3 — двухжильный шнур, соединяющий датчик с усилителем; 4 — полупроводниковый усилитель звуковой частоты; 5 — телефонные наушники; 6 — винт для крепления штанги к датчику

Подготовка аппаратуры и производство измерений толщины подледной шуги производятся следующим образом. Со штанги снимается поддон. На нижний конец штанги надевается шугоосязательный датчик так, чтобы индекс в окне совпал с нулевым делением штанги, и в этом положении закрепляется винтом 6 датчика (см. рис. 35). К клеммам датчика с соблюдением полярности (отмеченной цветной раскраской) присоединяются провода линии связи. Чтобы избежать самопроизвольного отсоединения этих проводов от клемм датчика, необходимо их закрепить узлом за крепежный винт датчика. Вилка на противоположном конце шнура линии связи вставляется в соответствующие гнезда усилителя. В другую пару гнезд усилителя вставляется вилка наушников. При введении вилки линии связи в гнезда «линия» усилителя происходит автоматическое включение питания прибора. Вилку нужно вводить до упора. При этом в наушниках возникает фон работающего усилителя (легкий шорох).

Для измерения границ залегания шуги штанга с датчиком опускается в лунку. По характеру изменения шума в наушниках определяется нижняя граница ледяного покрова и шуги, а именно: при введении датчика в лунку и перемещении его вдоль стенок лунки, а затем в потоке, несущем шугу, в наушниках будет слышен сильный шум трения усов датчика о стенки лунки и шугу. Характер его будет изменяться при переходе датчиком границы ледяной покров — шугоносный слой потока. После того как усы датчика выйдут из слоя шуги в чистую воду, шум в наушниках прекратится. Это и определит нижнюю границу слоя шуги.

§ 98. Результаты измерений толщины льда записываются в соответствующем разделе книжки КГ-1 в таблице пятидневных наблюдений.

Примеры записи приведены в табл. 7 в соответствии с возможными случаями взаимного расположения уровня воды и льда, показанными на рис. 36:

Таблица 7

Пример записи измерений толщины льда в книжке КГ-1

Примечание. В графе «Номер точки» указаны номера возможных случаев расположения уровня воды и льда, приведенных ниже.

Случай 1. Вода в скважине (лунке) ниже поверхности льда (рис. 36, а);

Случай 2. Вода на льду (рис. 36, б);

Случай 3. Ледяной покров над водной поверхностью (рис. 36, в);

Случай 4. Ледяной покров состоит из отдельных слоев, между которыми находится вода. Тогда кроме общей толщины льда и глубины его погружения в графе «Характеристика ледяного покрова» помещается схематический чертеж строения ледяного покрова в данном пункте с указанием толщины отдельных слоев и промежутков между ними, как это показано в табл. 7.

Рис. 36. Примеры измерения глубины погружения льда: а — вода в скважине (лунке) ниже поверхности льда; б — вода на льду; в — ледяной покров над водной поверхностью

Если все наблюдения за толщиной льда производятся на двух участках реки — на плесе и перекате, для записи результатов измерения на одном из них в книжку вклеивается специальный листок. Наверху соответственно надписывается «Плес» и «Перекат».

§ 99. В отдельных случаях (по распоряжению начальника станции) наблюдателю поручается выполнение ледомерной съемки на большом протяжении реки в районе поста, заключающейся в измерении толщины льда на нескольких заранее выбранных на местности поперечных профилях. Порядок производства ледомерной съемки, время производства и места расположения точек измерения толщины льда указываются наблюдателю в письменном задании.

При большом объеме работ допускается производить ледомерную съемку не в один день, а в течение двух-трех дней подряд.

§ 100. На реках, где ледяной покров формируется в основном за счет частых наледей, ведутся наблюдения (по указанию станции) за высотой слоя наледной воды, а по мере ее замерзания — за нарастанием ледяного покрова за счет наледей. Для этого в наледь в нескольких пунктах на участке поста вмораживаются рейки, по которым ежедекадно измеряется толщина наледного льда. Запись высоты слоя наледной воды и нарастания наледи ведется на отдельных листках, подклеиваемых к книжке. Организация наблюдений за нарастанием наледи — выбор участка (створа), размещение реек и т.д. — производится при участии специалиста станции.

6. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ И ЯВЛЕНИЯМИ, ВЛИЯЮЩИМИ НА УСЛОВИЯ ТЕЧЕНИЯ РЕКИ

§ 101. На постах, расположенных на участках рек с зарастающим руслом, с появлением водной растительности в течение всего сезона ее вегетации каждое 10, 20-е число и в последний день месяца производится обследование участка реки в районе расположения поста и записывается в книжку КГ-1 вид водной растительности, ее распространение по длине и ширине реки, густота произрастания и состояние.

Вид (название) водной растительности записывается лишь в тех случаях, когда он точно известен наблюдателю. Если название водной растительности неизвестно, наблюдатель записывает в книжке КГ-1 (КГ-4) слово «трава».

Распространение растительности по длине реки указывается относительно створа поста: на сколько метров выше и ниже створа, по всей ли длине обследуемого участка или встречаются участки, лишенные растительности. Отмечается характер зарастания: сплошь, пятнами, по берегам. Ширина заросших береговых полос указывается в метрах.

Густота произрастания оценивается визуально: редкая, густая и очень густая. Если густота различная, указывается, где растительность гуще, а где реже.

Отмечается, возвышаются ли растения над водой или они не доходят до поверхности воды. В этом случае указывается глубина их погружения в метрах. Особо отмечаются случаи, когда водная растительность стелется по дну. Иногда водная растительность, не отмирая полностью, сохраняется и при ледоставе. Если это имеет место, следует указать в книжке КГ-1 и учесть при измерении расхода.

После паводков производится обследование водной растительности на участке поста и отмечается, насколько изменилось ее состояние: растения лежат на дне, частично вырваны, засыпаны наносами, остались без изменения и т.п.

Дополнительные записи результатов наблюдений за водной растительностью, не помещающиеся в графе 13 книжки КГ-1, производятся в графах для записи измерений толщины льда, которые в теплое время года остаются незаполненными, или на отдельном листке, подклеиваемом к книжке.

Наблюдатель следит и записывает в книжку КГ-1 (или КГ-4) при измерении расхода воды все явления, могущие вызвать изменение режима и условий течения реки: образование или размыв отмелей, кос, осередков, островков; расчистки русла; дноуглубительные работы; образование новых проток-рукавов; вынос большого количества наносов и отложений конусов выноса в устьях притоков (оврагов, саев); обвалы или оползни берегов, сход снежных лавин в долине реки, наличие лесосплава — молем или плотами с указанием его густоты (редко или сплошь); образование заломов леса; устройство лесных запаней; создание новых постоянных или временных запруд, перемычек, устройство новых мостов, периоды попусков — сбросов воды из вышерасположенного водохранилища, места образования заторов и зажоров и другие явления.

Описываются выдающиеся паводки, сели, лавины, наводнения и отмечаются события, нарушающие нормальное использование реки для судоходства, водоснабжения, орошения, энергетики; даты начала и конца навигации (даты прохода первого и последнего парохода); прекращение судоходства вследствие мелководья; недостаток воды для водоснабжения и орошения; прекращение работы ГЭС; разрушение гидротехнических сооружений и нарушение их нормальной работы и т.п.

Все эти явления записываются в графу «примечания» книжки КГ-1 или на отдельном листке, подклеиваемом в книжку. При измерении расхода воды эти сведения записываются в раздел «Обстановка работ» книжки КГ-4.

Наблюдения за вышеописанными явлениями должны производиться на возможно большем протяжении реки, причем в некоторых случаях могут быть использованы сведения об этих явлениях, полученные путем наведения справок в организациях, ведающих судоходством, водоснабжением, орошением, работой ГЭС и др., а также опроса жителей соседних населенных пунктов, расположенных вверх и вниз по реке.

7. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВОМ ВОДЫ (РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА ПОСТУ)

§ 102. Работы, выполняемые непосредственно на посту, проводят в такой последовательности:

1. определяют температуру воды слоя, из которого должна отбираться проба <1>;

<1> Места отбора проб, их количество, а также сроки указываются наблюдателю в задании, выдаваемом станцией.

2. ведром или батометром отбирают пробу воды из заданного слоя;

3. в отобранной пробе воды определяют содержание ионов водорода (pH), двуокиси углерода <2> (CO2) и фиксируют растворенный в воде кислород;

<2> Если это специально предусмотрено программой наблюдений.

4. исследуемой водой наполняют бутылки и производят консервацию, укупорку и отправку их в лабораторию УГМС на полный химический анализ.

§ 103. Температуру воды в поверхностном слое измеряют термометром в металлической оправе с делениями через 0,2°. Для этого термометр опускают на шнурке таким образом, чтобы резервуар со ртутью находился на глубине 0,2 м. Выдержав 10 мин, термометр вынимают и производят отсчет с точностью до 0,1° (подробнее см. § 75, 76).

Температуру воды глубинных слоев измеряют термометром, вмонтированным в батометр, которым отбирают пробу с требуемой глубины.

§ 104. Пробы воды на стрежне потока с поверхности водоема осторожно, без взбалтывания, зачерпывают ведром, предварительно сполоснутым отбираемой водой 2 — 3 раза. Во избежание загрязнения пробы ведро должно употребляться только для этой цели. Глубина погружения ведра не должна превышать 0,2 — 0,5 м. Из глубинных слоев пробу воды отбирают при помощи батометра, опускаемого на заданную глубину.

Из взятой пробы воды сразу же на борту лодки или на берегу определяют pH, CO2, фиксируют растворенный кислород и наполняют бутылки для отправки их в лабораторию УГМС.

Для проведения анализа на посту применяют полевые химические лаборатории. Необходимые для анализа растворы и запасные реактивы обеспечивают гидрохимические лаборатории УГМС.

В зимнее время при температуре воздуха ниже 0 °C отобранную пробу воды сразу же после измерения температуры переносят в отепленное помещение, где и производят перечисленные выше определения.

§ 105. Определение концентрации ионов водорода pH производят сразу же после отбора пробы электрометрическим или колориметрическим методом.

Для электрометрического определения используется pH-метр типа pH-47М с пределами измерения величин pH от 2 до 12 (рис. 37) <1>.

<1> Можно использовать и другой прибор с аналогичными характеристиками; работу производить строго по прилагаемой к прибору инструкции.

Основная погрешность прибора не превышает +/- 0,05 pH. Перед началом работы на pH-метре наблюдатель поста должен пройти стажировку в стационарной лаборатории, а настройку прибора на посту необходимо произвести под контролем инженера-химика гидрохимической лаборатории. Работу на pH-метре следует производить в следующей последовательности:

1. Открыть крышку футляра; вывернуть из стойки 6 (рис. 37) винт 12 и установить ее в гнездо прибора, надеть на стойку держатель 9, ввести в отверстие держателя через боковую прорезь кабель электрода и установить электрод 10 в держатель. В отверстие держателя вставить термометр 8; разъем комбинированного электрода 11 (рис. 38) вставить в гнездо «Электрод» на задней стенке прибора.

2. Отрегулировать механический нуль прибора, для чего, поворачивая отверткой корректор нуля 16 (см. рис. 37), установить стрелку прибора на начальную отметку шкалы (pH-7).

3. Установить переключатель 5 (см. рис. 37) в положение «нуль». Включить прибор, повернув ручку 4 по часовой стрелке до щелчка. Выждать 20 мин для установления рабочего режима прибора. Установить стрелку прибора ручкой 4 на начальную отметку шкалы (pH-7).

4. Для регулировки напряжения питания необходимо установить переключатель 5 в положение Ип и ручкой 3 установить стрелку прибора на конечную отметку шкалы (pH-12).

5. Установить переключатель 5 в положение «К» (калибровка). Потенциометром «Размах» 13 установить стрелку прибора на отметку шкалы pH-11,5.

Рис. 37. Прибор pH-47М: 1 — микроамперметр; 2 — ручка температурной компенсации; 3 — ручка регулировки напряжения питания; 4 — ручка установки нуля и включения прибора; 5 — переключатель рода измерения; 6 — стойка; 7 — кабель; 8 — термометр; 9 — держатель; 10 — электрод; 11 — стакан для пробы; 12 — винт для крепления держателя к стойке; 13 — ось «Размах»; 14 — ось «Начало»; 15 — ось «pH»; 16 — винт корректора нуля

Рис. 38. Электрод ЭСКЛ-07 с чехлом: 1 — пробка; 2 — стакан; 3 — сальник; 4 — чехол; 5 — сальник; 6 — втулка; 7 — электрод; 8 — отверстие для долива раствора; 9 — резиновый колпачок; 10 — соединительный кабель; 11 — разъем

Регулировку напряжения питания по пп. 3 и 4 следует периодически повторять.

6. Настройку прибора рекомендуется производить по одному буферному раствору <1>, близкому по своему значению к pH исследуемой пробы воды. Рекомендуется применять буферный раствор, величина pH которого не отличается от pH исследуемой пробы воды более чем на 3 единицы.

<1> Буферный раствор — это точный раствор какого-либо химического вещества, имеющий определенную величину pH.

В подавляющем числе случаев достаточна настройка по буферному раствору с pH-6,88. Настройку по буферному раствору рекомендуется производить ежедневно перед определением pH отобранной пробы в следующем порядке:

• отвернуть стакан 2 с чехла 4 (см. рис. 38). Снять пробку 1 и закрыть ею стакан 2. Промыть дистиллированной водой электрод и осушить фильтровальной бумагой;
• налить в стакан для замера величины pH буферный раствор с pH-6,88 и погрузить в него электрод и термометр на глубину не менее 40 мм;
• ручку температурной компенсации 2 (см. рис. 37) установить в соответствии с температурой буферного раствора;
• совместить отметку на ручке температурной компенсации 2 (см. рис. 37) с риской, соответствующей температуре буферного раствора;
• переключатель 5 (см. рис. 37) установить в положение «7-2» и вращением оси потенциометра «Начало» 14 установить стрелку показывающего прибора 1 на соответствующее значение pH буферного раствора с учетом поправки на его температуру.

Значения pH буферных растворов при разных температурах приведены в табл. 8.

Таблица 8

Значения pH буферных растворов при различных температурах по ГОСТ 10171-62

Для получения более точных результатов измерений желательно настроить прибор описанным выше способом по второму буферному раствору (pH-4,0 или 9,22).

Дополнительные указания:

• настройку прибора необходимо проводить только по точным буферным растворам. Следует помнить, что при многократном применении буферные растворы могут изменять величину pH, что можно проверить по свежеприготовленным буферным растворам;
• буферные растворы приготавливают в гидрохимической лаборатории;
• при измерениях необходимо следить за тем, чтобы корпус электрода всегда был заполнен насыщенным раствором хлористого калия, уровень которого должен быть выше уровня измеряемого раствора. При необходимости насыщенный раствор хлористого калия доливают через отверстие 8 (см. рис. 38), которое при транспортировке и хранении закрывается резиновой пробкой 9;
• перед погружением электрода в новый раствор его нужно тщательно промыть дистиллированной водой и удалить избыток воды фильтровальной бумагой. Затем стакан для измерения и электрод целесообразно промыть исследуемым раствором, после чего проводить измерение величины pH этого раствора;
• для обеспечения нормальной работы установки необходимо правильное хранение и обращение с электродами. В нерабочем состоянии рекомендуется содержать электрод в стакане, наполненном 0,1 н. раствором соляной кислоты HCl.

После настройки прибора по буферному раствору можно приступать к измерению pH отобранной пробы воды. Порядок измерения следующий:

• помещают электрод и термометр в стакан 11 с отобранной пробой (см. рис. 37);
• ручку температурной настройки устанавливают на значении температуры исследуемой пробы воды;
• переключатель 5 (см. рис. 37) устанавливают в положение «7-2» или «7-12» и производят отсчет показаний по шкале прибора 1 величины pH отобранной пробы. При установке переключателя 5 в положение «7-12» отсчет производят по шкале прибора слева направо, при установке в положение «7-2» — отсчет справа налево.

При отсутствии на постах pH-метра величину pH определяют колориметрическим методом по шкале pH.

Колориметрическая шкала, выпускаемая экспериментально-производственными мастерскими при ГГИ, состоит из 19 запаянных пробирок с растворами и двух пустых с резиновыми пробками, предназначенных для отобранной пробы воды. Исследуемую воду наливают в одну из пробирок при помощи сифона — чистой резиновой трубки, снабженной зажимом Мора и стеклянным наконечником. Пробирку ополаскивают два раза исследуемой водой, а затем наполняют до метки. Прилагаемые к шкале индикаторы действуют только в определенной части шкалы: бромтимоловый синий — от 6,00 до 7,60 pH; крезоловый красный — от 7,60 до 8,20 pH; тимоловый синий — от 8,20 до 9,20 pH.

Применение того или иного индикатора будет зависеть от ожидаемой величины pH отбираемой пробы воды. Если определение производится впервые, рекомендуется начинать с индикатора крезолового красного. Индикатор набирают микропипеткой до верхней черты и приливают в пробирку с исследуемой пробой в объеме 0,5 мл. Пробирку закрывают пробкой и содержимое ее осторожно перемешивают двукратным перевертыванием. При этом исследуемая вода принимает определенную окраску, которая будет зависеть от концентрации ионов водорода в отобранной пробе. Полученную окраску пробы сравнивают с окраской раствора шкалы в пробирках с соответствующим индикатором. Сравнение окрасок необходимо производить на белом фоне с двумя смежными пробирками шкалы.

В случае точного совпадения тона окраски за результат принимают величину pH, указанную на этикетке пробирки шкалы.

Если окраска исследуемой воды соответствует промежуточному тону между двумя пробирками шкалы, за результат берут среднее между ними значение pH. Если полученная окраска пробы воды не подходит к окраске в пределах действия данного индикатора, например, крезолового красного, определение следует повторить с другим индикатором. Для этого вторую пробирку из шкалы заполняют этой же пробой воды и чистой микропипеткой приливают выбранный индикатор. Полученную окраску сравнивают с соответствующими растворами из шкалы.

Выбор второго индикатора производят следующим образом:

а) если окраска отобранной пробы воды с индикатором крезоловый красный интенсивно желтая и не сравнивается с первой пробиркой шкалы диапазона крезолового красного, применяют индикатор бромтимоловый синий;

б) если окраска отобранной воды красная и более яркая, чем в последней пробирке шкалы диапазона крезолового красного, применяют индикатор тимоловый синий.

Если исследуемая природная вода обладает заметной желтой окраской или опалесцирует <1>, сравнение окраски проводят с помощью компаратора, применение которого обеспечивает компенсацию окраски. Определение величины pH с применением компаратора производят следующим образом: во второй вертикальный ряд отверстий прибора (рис. 39) в среднее гнездо 2 вставляют пробирку с исследуемой пробой и добавленным индикатором, а по краям — две пробирки шкалы 1, 3, наиболее близкие к ней по тону окраски. В первый ряд перед пробирками шкалы вставляют пробирки с исследуемой водой, но без индикатора. Наглядное размещение пробирок видно из следующей схемы:

<1> Опалесценция — физическое явление рассеяния света мутной средой.

Рис. 39. Компаратор для определения pH: 1, 3 — пробирки шкалы; 2 — пробирка с исследуемой водой и индикатором; 4, 6 — пробирки с исследуемой водой, но без индикатора; 5 — пробирка с дистиллированной водой; 7 — отверстия для просмотра

Рассмотрев тона красок через горизонтальные отверстия компаратора (см. рис. 39), определяют pH воды.

Если мутность отбираемой пробы воды очень велика, определение pH следует производить электрометрическим методом.

Результаты определения pH записывают в «Книжке для записи результатов полевых химических анализов воды» (КГ-9) по следующей форме:

§ 106. Определение двуокиси углерода CO2 производят титрованием <1> определенного объема отбираемой пробы воды точным раствором соды Na2CO3 в присутствии индикатора-фенолфталеина. Для этого берут мерную колбу на 200 мл, ополаскивают ее исследуемой пробой воды дважды, а затем наполняют до имеющейся на ней метки. При этом необходимо опустить нижний конец сифона до дна колбы и, по мере наполнения ее, трубку приподнимать к поверхности воды в колбе. В наполненную до метки колбу приливают 2 мл раствора фенолфталеина, закрывают пробкой и перемешивают содержимое, переворачивая колбу, но не взбалтывая. Если вода приняла розовую окраску, отмечают, что двуокись углерода отсутствует. Если вода не изменила своего цвета после добавления фенолфталеина, следует приступить к определению двуокиси углерода.

<1> Титрование — это добавление по каплям к определенному объему исследуемой пробы воды при интенсивном перемешивании точного раствора рекомендуемого химического соединения, например соды, до полного изменения окраски индикатора, который был добавлен к исследуемой пробе.

Прежде чем приступить к титрованию пробы, необходимо подобрать бюретку (а при малом содержании CO2 — микробюретку) и наполнить ее точным раствором Na2CO3. Для наполнения бюретки с нижнего конца ее снимают зажим, стеклянный кончик погружают в склянку с раствором соды и втягивают его ртом через верхний конец в бюретку. Набрав полную бюретку (без пузырьков), быстро закрывают пальцем верхний ее конец и снова надевают на резиновую трубку зажим так, чтобы наконечник бюретки, после того как верхний конец ее будет открыт, не пропускал раствор. Установив уровень жидкости на нулевое деление бюретки, начинают добавлять осторожно по каплям раствор соды к исследуемой пробе в колбе при постоянном перемешивании пробы воды.

При приливании раствора Na2CO3 исследуемая проба начинает окрашиваться в розовый цвет. В начале, при перемешивании, окраска быстро исчезает. При последующем приливании раствора соды скорость исчезновения окраски замедляется и в конце определения появляется устойчивая светло-розовая окраска, сохраняющаяся в течение продолжительного времени. Интенсивность окраски, при которой следует считать титрование оконченным, определяют путем сравнения с рабочим минеральным стандартом, имеющим определенную окраску. Способ приготовления рабочего минерального стандарта приводится ниже.

Определение CO2 считают законченным, когда окраска оттитрованной пробы сделается одинаковой со стандартом и не будет изменяться в течение 5 мин.

Если отбираемая проба воды имеет естественную окраску, при титровании окраску этой пробы сравнивают с рабочим минеральным стандартом, приготовленным не на дистиллированной воде, как указано ниже, а на воде отобранной пробы. После окончания титрования отмечают показания на бюретке и определение повторяют снова с той лишь разницей, что сразу приливают почти весь необходимый раствор соды (на 0,1 — 0,2 мл меньше) и затем пробу дотитровывают. По окончании титрования отсчитывают по бюретке количество затраченного на титрование раствора соды с точностью до 0,01 мл. Запись результатов анализа двуокиси углерода CO2 производят по следующей форме.

Двуокись углерода CO2

Навеска Na2CO3 г растворена в мл дистиллированной воды. Израсходовано на титрование мл пробы воды мл Na2CO3 (II отсчет).

Особые указания:

а) если при титровании содой проба в колбе начинает мутнеть, что указывает на большую жесткость воды, определение следует повторить, предварительно добавив во взятую пробу (200 мл) 1 мл сегнетовой соли;

б) при наличии очень большой мутности пробы определение двуокиси углерода не производят.

Для определения двуокиси углерода необходимы следующие растворы и химическая посуда:

1. 0,02 н. раствор соды готовят в полевых условиях из 0,212 г навесок Na2CO3, запаянных в стеклянные ампулы (которые приготовляют только в стационарных лабораториях). Для этого с ампулы снимают этикетку, сохраняя ее для записи в журнале, тщательно обмывают ампулу снаружи дистиллированной водой, подпиливают ее напильником посередине по контуру и, держа над химически чистым стаканом, разламывают пополам. Содержимое ампулы высыпают в стакан и опускают туда же обе половинки ампулы. Затем приливают в стакан 10 — 15 мл свежепрокипяченной и остуженной дистиллированной воды и растворяют соду. Раствор приливают через воронку в мерную колбу емкостью 100 мл. Операцию повторяют 5 — 6 раз. После многократного ополаскивания стакана и воронки раствор в колбе доводят до метки. Колбу закрывают пробкой, тщательно перемешивают содержимое и переливают в склянку с надписью «Na2CO3, 0,02 н.». Склянку плотно закрывают пробкой <1>, раствор сохраняют 3 — 4 месяца;

<1> Раствор соды, налитый в бюретку, обратно в склянку не выливают.

2. 0,1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина в склянке на 50 — 100 мл с корковой пробкой (0,1 г фенолфталеина растворяют в 100 мл спирта);

3. 33%-ный раствор сегнетовой соли KNaH4C4O7 в склянке на 100 мл (133 г сегнетовой соли на 100 мл дистиллированной воды);

4. минеральный стандарт (запасной): 2 г хлористого кобальта CoCl2·6H2O и 2 г сернокислой меди CuSO4·5H2O растворяют в мерной колбе на 200 мл в небольшом количестве дистиллированной воды. Затем добавляют 2 мл соляной кислоты HCl (удельный вес 1,19) и доводят дистиллированной водой объем до метки. Из этого раствора готовят рабочий минеральный стандарт;

5. рабочий минеральный стандарт — в мерную колбу на 200 мл приливают 20 мл запасного минерального стандарта и доводят дистиллированной водой объем до метки. Для окрашенных вод этот раствор готовят не на дистиллированной воде, а на исследуемой;

6. дистиллированная вода;

7. две мерные колбы емкостью 200 мл с резиновыми пробками: одна — для исследуемой воды, вторая — для рабочего минерального стандарта. Колбы должны быть подобраны с таким расчетом, чтобы выше метки можно было прилить еще 5 — 6 мл. В некоторых случаях мерные колбы могут быть заменены калиброванными склянками с притертыми пробками;

8. пипетка емкостью 2 мл для фенолфталеина и пипетка емкостью 1 мл для сегнетовой соли;

9. пипетка емкостью 20 мл для приготовления рабочего минерального стандарта;

10. бюретка для раствора соды емкостью 2 мл с делениями через 0,01 мл (сделанная из микропипетки на 2 мл) и бюретка на 5 — 10 мл, применяемая при большом содержании CO2;

11. воронка стеклянная d = 7 см;

12. промывалка для дистиллированной воды;

13. колба мерная на 100 мл с резиновой пробкой.

§ 107. Растворенный в воде кислород O2 определяется иодометрическим методом.

Метод определения кислорода состоит из двух частей: фиксации и самого определения. Для фиксации кислорода применяются калиброванные склянки с притертыми пробками. На склянках должен быть выгравирован их номер и объем (150 — 200 мл). Склянку для фиксации кислорода ополаскивают 2 — 3 раза исследуемой водой и наполняют до краев при помощи сифона. Во избежание перемешивания отбираемой пробы с воздухом стеклянный наконечник сифона опускают до дна склянки и по мере наполнения склянки водой приподнимают его к поверхности воды в склянке. Сразу же (не закрывая склянку пробкой) вводят в нее пипеткой 1 мл раствора хлористого марганца MnCl2 и осторожно 1 мл щелочного раствора иодистого калия (KI + NaOH). Пипетку каждый раз следует погружать сначала до половины склянки, а затем по мере выливания раствора поднимать ее вверх. Для каждого из этих растворов следует применять отдельную пипетку. После введения растворов склянку закрывают притертой пробкой так, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. Содержимое склянки тщательно перемешивают, записывают номер, объем склянки, номер пробы и отправляют в лабораторию, где в течение суток должно быть определено содержание кислорода. В случае, если пробы на кислород по каким-либо причинам не могут быть доставлены вовремя в стационарную лабораторию, они должны быть проанализированы на посту.

К определению кислорода приступают после того, как жидкость над осадком в склянке станет прозрачной. Определение проводят в следующей последовательности. Открывают пробку и приливают в склянку, не взмучивая осадка, 5 мл раствора соляной кислоты (2:1) (вылившаяся из склянки через край прозрачная жидкость при определении не учитывается). Склянку закрывают пробкой и тщательно взбалтывают до полного растворения осадка. В результате выделения иода жидкость окрашивается в желтый цвет.

Заполняют бюретку, приготовленную для титрования, раствором тиосульфата, доводят уровень жидкости в ней до нулевого деления; переливают содержимое склянки в коническую колбу объемом 250 — 300 мл и начинают быстро по каплям приливать из бюретки раствор тиосульфата при непрерывном перемешивании жидкости в колбе. При добавлении тиосульфата окраска раствора в колбе изменяется от темно-желтой до светло-желтой. При наступлении светло-желтой окраски в колбу прибавляют 1 мл раствора крахмала, в результате чего появляется синяя окраска. Далее продолжают осторожно по каплям прибавлять тиосульфат до полного исчезновения синей окраски от одной прибавленной капли. Затем небольшим количеством (10 — 15 мл) оттитрованной пробы ополаскивают склянку, в которой фиксировался кислород, и выливают раствор обратно в колбу и, если появляется вновь синяя окраска, пробу дотитровывают раствором тиосульфата до обесцвечивания содержимого колбы. Выждав 30 с, производят отсчет по бюретке, и результат записывают в талон полевой книжки. Если через несколько минут жидкость в колбе посинела, это уже не принимают во внимание.

В день определения кислорода необходимо проверить нормальность раствора тиосульфата, которым титруют пробу. Для этого в чистую коническую колбу на 250 — 300 мл приливают 35 мл дистиллированной воды, всыпают 1 г сухого иодистого калия KI и, отобрав пипеткой, приливают в колбу точно 15 мл 0,02 н. раствора двухромовокислого калия и 10 мл раствора соляной кислоты (2:1). Содержимое колбы перемешивают и оттитровывают раствором тиосульфата, которым была наполнена бюретка до нулевого деления перед титрованием исследуемой пробы. При наступлении светло-желтой окраски в колбу приливают 1 мл крахмала, 50 — 100 мл дистиллированной воды и продолжают титрование до перехода окраски от синей в слегка зеленоватую (цвет иона Cr3+). Делают отсчет по бюретке, устанавливая количество тиосульфата, затраченного на титрование. Определение повторяют еще раз и, если расхождение отсчетов по бюретке не превышает 0,1 мл, за результат титрования берут среднее арифметическое, записав, однако, оба отсчета в талон полевой книжки.

Определение кислорода по данному методу можно производить в водах любой минерализации. Определению кислорода могут мешать сильные восстановители (сероводород, органические вещества, нитриты при концентрации > 0,1 мг NO2/л, железо — свыше 25 мг Fe/л и т.д.). Поэтому в случае, если имеются указания о содержании в воде сильных восстановителей, производят их предварительное удаление добавлением к пробе гипохлорита натрия. Для этого в кислородную склянку с анализируемой пробой вводят пипеткой на каждые 100 мл воды по 0,5 мл разбавленной серной кислоты (1:4) и по 0,5 мл раствора гипохлорита натрия. Склянку закрывают пробкой так, чтобы не было пузырьков воздуха, и оставляют на 30 мин в темном месте. Затем приливают по 1 мл раствора роданида калия на каждые 100 мл воды для удаления избытка гипохлорита натрия. Смесь перемешивают и дают постоять еще 10 мин. Только после этого производят фиксацию кислорода, как описано на с. 85.

Для определения кислорода необходимы следующие растворы и химическая посуда:

1. 0,02 н. рабочий раствор тиосульфата Na2S2O3 приготовляют в лаборатории (см. «Наставление гидрометстанциям и постам», вып. 6, ч. 1, § 412);

2. 0,02 н. точный раствор двухромовокислого калия K2Cr2O7 в склянке объемом 50 — 100 мл со стеклянной или резиновой пробкой. Готовят в стационарной лаборатории. Хранится не более одного года;

3. раствор хлористого марганца MnCl2 в склянке объемом 50 мл с резиновой пробкой. Срок применения раствора при отсутствии осадка неограниченный. Готовят в стационарной лаборатории;

4. щелочной раствор иодистого калия (KI + NaOH) в темной склянке с резиновой пробкой. Срок применения раствора при отсутствии осадка неограниченный;

5. раствор химически чистой соляной кислоты HCl (2:1) в склянке объемом 250 мл с притертой стеклянной пробкой. Вместо раствора HCl (2:1) можно применять раствор серной кислоты H2SO4 (1:4);

6. раствор крахмала готовят в лаборатории каждый раз в день определения кислорода и используют только в течение одного дня;

7. бюретка объемом 25 мл;

8. три пипетки по 1 мл для растворов хлористого марганца, щелочного раствора иодистого калия и крахмала;

9. три пипетки объемом 5, 10 и 15 мл;

10. колба мерная объемом 250 мл с резиновой пробкой;

11. коническая колба объемом 250 мл;

12. воронка диаметром d = 9 см;

13. промывалка для дистиллированной воды;

14. три — пять склянок (примерный объем 100 — 200 мл) с хорошо пришлифованными стеклянными пробками и с точно известными объемами для фиксации кислорода;

15. штатив для бюретки.

§ 108. После определения pH, содержания CO2 и фиксации растворенного кислорода оставшуюся в ведре исследуемую воду разливают в бутылки темного стекла или полиэтиленовые сосуды для отправки их в стационарную лабораторию на полный химический анализ. Для этого чистые бутылки (одну емкостью 1 л, другую емкостью 0,5 л) ополаскивают по 2 раза исследуемой водой и наполняют, не доливая их до пробки на 3 — 4 см, и закрывают чистыми резиновыми пробками, предварительно ополоснутыми водой. В таком виде их отправляют в стационарную лабораторию. В отдельных случаях в зависимости от степени минерализации объем проб воды для полного химического анализа устанавливается лабораторией УГМС больше или меньше 1,5 л.

§ 109. Если пробы воды, отобранные для полного химического анализа, не могут быть в течение одного дня доставлены в лабораторию УГМС, во избежание изменения химического состава их следует законсервировать. В бутылки объемом 1 л прибавляют по 2 мл хлороформа, а в бутылки объемом 0,5 л — по 1 мл 25%-ной серной кислоты. После этого их закрывают хорошо подогнанными резиновыми пробками. Если применяются корковые пробки, их необходимо залить менделеевской замазкой или сургучом. В случае использования стеклянных бутылок обычно применяют резиновые пробки. К бутылкам приклеивают этикетки (талоны полевой книжки КГ-9) следующей формы:

Корешок (талон) N ____________

Река ______________________________ станция (пост) _______________________

Дата взятия пробы ______________________ Расход воды _________________ м3/с

Место взятия пробы _______________ Глубина взятия пробы _________________ м

(створ, расстояние от левого берега в десятых долях ширины реки)

Физические свойства воды:

Температура ______________ цвет ____________ прозрачность _________________

Реакция воды (pH) ______________________________

Индикатор ______________________ Данные по шкале __________________________

Температура буфера _______________________________

Двуокись углерода (CO_{2}) ___________________________

Навеска Na_{2}CO_{3} _________ г растворена в _________ мл дистиллированной воды

Израсходовано на титрование ___________________ мл пробы воды __________ мл

Na_{2}CO_{3} (II отсчет) ____________________________________

Растворенный в воде кислород ________________________________

Навеска K_{2}Cr_{2}O_{7} ______ г растворена в ____________ мл дистиллированной воды

Раствор Na_{2}S_{2}O_{3} __________________________

\text{Дата} \frac{\text{приготовления}}{\text{установлениянормальности}}

Взято на определение нормальности _______ мл стандартного раствора K_{2}Cr_{2}O_{7}

Израсходовано раствора Na_{2}S_{2}O_{3} I отсчет ____________ мл II отсчет ____________ мл среднее ____________ мл

Объем зафиксированной пробы __________________ мл

Израсходовано на титрование пробы __________________ мл Na_{2}S_{2}O_{3}

Примечание (указывается, чем консервирована проба)

Пробу взял:

По мере надобности запись дополняют кратким описанием важных обстоятельств, установленных при отборе пробы (метеорологические условия — дождь, ветер, пыльные бури; результаты визуального наблюдения состояния водоема — наличие пленки, повышенной мутности).

Законсервированные пробы воды должны быть в возможно короткий срок доставлены в лабораторию УГМС. В случае вынужденного хранения проб воды на посту в течение некоторого времени, их следует держать в темном и прохладном месте.

При необходимости пробы воды в зимнее время можно транспортировать в замороженном виде. Для этого бутылки наполняют исследуемой водой не более чем на 50% их объема, закупоривают пробками и замораживают в горизонтальном положении так, чтобы горлышко бутылки было наполовину заполнено водой. Сохранность замороженных проб обеспечивается при условии, если в пути не произойдет размораживание.

Если взятые пробы воды содержат большое количество взвесей, рекомендуется сначала налить воду в бутылку большего объема, дать воде в течение двух суток отстояться и затем разлить в бутылки соответствующего объема для замораживания.

§ 110. При выполнении гидрохимических работ необходимо соблюдать следующие условия:

1. Употребляемая при химических определениях посуда (бюретки, пипетки, колбы, стаканы и др.) должна использоваться только для тех определений, для которых она предназначена. Химическая посуда должна быть безукоризненно чистой, поэтому ее следует мыть теплой водой с мылом, а затем тщательно отмывать от мыла и ополаскивать дистиллированной водой. Мерная посуда должна внутри хорошо смачиваться водой, т.е. вода не должна собираться на поверхности стекла отдельными каплями, в противном случае ее следует вымыть вторично.

2. При работе с бюреткой надо следить за тем, чтобы:

• бюретка была закреплена в зажиме штатива совершенно вертикально;
• бюретка перед наполнением ополаскивалась небольшим количеством (3 — 5 мл) наливаемого раствора;
• в резинке и кончике бюретки при наполнении не оставалось пузырьков воздуха;
• зажим не пропускал через резинку раствор, т.е. уровень жидкости в наполненной бюретке не менялся;
• бюретка имела кончик с достаточно узким отверстием, чтобы объем капли, вытекающей из него, не превышал 0,03 — 0,04 мл, что устанавливают измерением объема нескольких десятков капель по шкале бюретки;
• бюретка для каждого определения вновь наполнялась до нулевого деления;
• отсчет по бюретке производился на просвет следующим образом: глаз должен находиться строго на одном уровне с нижней границей мениска, для лучшего рассмотрения которого следует с задней стороны бюретки на 1 — 2 мм ниже мениска держать полоску черной бумаги. Отсчет по шкале бюретки всегда производят с точностью до 0,01 мл, т.е. интерполируя между делениями ценой 0,1 мл (в микробюретке 0,01 мл отсчитывается непосредственно по шкале).

3. По окончании работы раствор выливают из бюретки, затем ее промывают и хранят в ящике полевой химической лаборатории.

4. При работе с пипеткой необходимо:

• перед наполнением пипетку ополаскивать соответствующим раствором;
• наполнять пипетку так, чтобы нижний край мениска уровня жидкости коснулся верхней черты (риски), после чего снять фильтровальной бумагой капли с кончика пипетки;
• выливать раствор из пипетки таким образом, чтобы кончик ее соприкасался с внутренней стенкой сосуда, причем отнимать пипетку от стенки сосуда нужно через 15 с после ее опорожнения. Оставшийся в кончике пипетки раствор не принимают во внимание.

Для выполнения работ на постах сети Гидрометслужбы применяют полевые лаборатории Резникова и ЛНК, одинаково пригодные для производства анализов на посту и анализов первого дня.

Кроме оборудования, находящегося в футлярах полевой химической лаборатории, на станции необходимо иметь дополнительные реактивы, растворы и химическую посуду для замены израсходованных.

Все оборудование и реактивы, необходимые для гидрохимических работ на посту, рекомендуется хранить закрытыми в специальном шкафу отдельно от другого оборудования.

8. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РАСХОДЕ ВОДЫ И ЕГО ИЗМЕРЕНИИ

§ 111. Расходом воды называется объем воды, протекающий через данное живое сечение потока в 1 с. Живым сечением называется часть водного сечения, в котором наблюдается течение.

Величина расхода воды в реке не постоянна. Весной, когда тает накопившийся за зиму снег, и летом после дождей расходы воды значительно увеличиваются; летом в сухую погоду и зимой они уменьшаются. Сильно меняется величина расходов и от года к году, причем встречаются как отдельные маловодные и многоводные годы, так и периоды в несколько лет.

Длительный подъем уровня и увеличение расходов воды, обычно сопровождаемые выходом воды из русла на пойму, называется половодьем. Оно вызывается главным источником питания реки: на равнинных реках — снеготаянием (весеннее половодье), на высокогорных — таянием снега и ледников (летнее половодье).

Быстрый и сравнительно кратковременный подъем уровня воды в каком-либо створе реки, завершающийся почти столь же быстрым спадом, называется паводком. Паводки, в отличие от половодий, возникают нерегулярно, главным образом от дождей, но в условиях неустойчивой зимы могут быть вызваны сильным снеготаянием.

На горных реках половодье, обусловленное таянием снега и ледников в горах, растягивается во времени почти на все лето, и самые большие расходы на них проходят в жаркое время. На малых реках во время половодья и дождевых паводков расход воды заметно изменяется даже в течение суток.

Состояние реки, когда длительное время наблюдаются низкое стояние уровня и малые расходы воды, называется меженью. Различают летнюю и зимнюю межень.

§ 112. При изучении гидрологического режима рек одним из основных видов наблюдений является измерение расходов воды, выполняемое по определенным программе и правилам.

Для определения расхода воды на реках производятся промеры глубин и измерения скоростей течения в водном сечении реки. Величина расхода воды вычисляется в этом случае как произведение площади живого сечения реки на среднюю скорость течения воды.

Понятно, что чем больше площадь сечения и скорость течения, тем больше будет расход воды. Расход воды обычно выражается в кубических метрах в секунду (м3/с); для малых рек и ручьев его часто выражают в литрах в секунду (л/с). На рис. 40 а изображена примерная схема оборудования гидрологического поста I разряда и гидроствора, входящего в его состав.

Рис. 40.

а — Схема оборудования гидрологического поста: 1 — гидроствор; 2 — водомерное устройство свайного типа; 3 — основной и контрольный постовые репера; 4 — место измерения температуры воздуха; 5 — постоянное начало; 6 — место измерения температуры воды; 7 — уклонные посты; 8 — максимальные рейки; 9 — место для наблюдений за ледовыми явлениями: б — схема гидроствора: 1 — гидроствор; 2 — ездовой трос; 3 — вертикали; 4 — лодка, оборудованная лебедкой и вертушкой на тросе

Поперечник через реку, в котором промеряются глубины и измеряются скорости течения воды, называется гидрометрическим створом, сокращенно — гидроствором. В большинстве случаев он совмещается со створом гидрологического (уровенного) поста, но может находиться на некотором расстоянии выше или ниже по течению.

Места на гидростворе, в которых измеряются глубины и скорости течения, называются соответственно промерными и скоростными вертикалями. Последние, как правило, совмещаются с промерными, но промерных вертикалей назначается больше, чем скоростных.

Гидрометрический створ выбирается инженерами станции или ГМО на таком участке реки, где можно наиболее удобно и точно производить измерения. В этих створах устраиваются в зависимости от ширины реки различного вида гидрометрические мостики (рис. 41), люльки (рис. 42), лодочные или паромные переправы (рис. 43), с которых измеряются глубины и скорости течения. Применяются также специальные гидрометрические дистанционные установки ГР-64, ГР-64М и ГР-70, позволяющие измерять расход воды с берега (см. раздел 11).

Рис. 41. Гидрометрический мостик подвесного типа

Рис. 42. Измерение расхода воды с люльки

Рис. 43. Лодочная переправа для измерения расхода воды

В некоторых случаях при небольшой глубине реки (до 0,5 — 0,7 м) измерение расхода воды производится вброд (рис. 44).

Рис. 44. Измерение расхода воды вброд

Расходы воды на малых реках измеряются при помощи водослива или лотка (рис. 45), а совсем малые расходы — объемным способом, т.е. измеряется весь объем воды, протекающий за определенный промежуток времени. Могут иметь место случаи, когда на одной и той же реке расходы измеряются несколькими способами, например, малые — водосливами, а начиная с определенной величины — вертушками.

Рис. 45. Гидрологические расходомеры: а — треугольный тонкостенный водослив; б — гидрометрический лоток

На больших, широких реках, где измерение расхода воды связано со значительными техническими трудностями, непреодолимыми для наблюдателя, оно выполняется инженером или техником, а наблюдатель в этом случае является их помощником.

§ 113. Результаты измерений расхода воды, произведенных в отдельные дни, используются для вычисления расходов и в те дни, когда их измерения не производились, при условии, что между уровнем воды и величиной расхода в реке имеется связь, а наблюдения за уровнем ведутся ежедневно.

Обычно увеличение или уменьшение расхода воды вызывает соответствующее повышение или понижение уровня. В ряде случаев из-за неустойчивости русла реки или вследствие подпора, возникающего от естественных или искусственных причин (ледовые явления, зарастание русла реки водной растительностью, намыв или размыв нижележащего переката, переменный подпор от нижерасположенных притоков или гидротехнических сооружений и т.п.), измерение уровня происходит вне зависимости от расхода.

Для выявления связи расхода воды с уровнем в том или ином гидростворе на миллиметровой бумаге строятся под прямым углом две оси: вертикальная, по которой откладываются значения уровня воды в сантиметрах, горизонтальная, по которой откладываются значения расхода воды в кубических метрах в секунду (м3/с) (рис. 46).

Рис. 46. Кривая расходов воды

Затем на миллиметровку наносятся точки всех измеренных расходов воды. Местоположение каждой точки определяется по вертикали в зависимости от уровня, при котором был измерен расход воды, и по горизонтали — в зависимости от величины расхода.

Пример. Расход равен 50 м3/с; он был измерен 16/IV при уровне воды 300 см.

В этом случае по оси уровня через деление 300 см проводится мысленно (на рис. 46 показано пунктиром) горизонтальная линия; по оси расхода воды через деление, соответствующее 50 м3/с, проводится мысленно вертикальная линия. На пересечении этих двух линий ставится точка, а против нее справа указывается дата измерения расхода. Так наносятся на чертеж результаты всех произведенных измерений расходов воды.

Если точки измеренных расходов воды расположатся узкой полосой так, что посередине этой полосы можно провести плавную, без перегибов, линию так называемую кривую расходов воды <1>, это будет означать, что между расходом и уровнем имеется определенная связь.

<1> Как правило, кривую расходов в готовом виде высылает станция, однако в отдельных случаях ее построение может быть поручено наблюдателю.

Обычно достаточно хорошая связь между расходом и уровнем существует на реках с устойчивым руслом в период отсутствия ледовых явлений. Расходы, измеренные при ледоходе и ледоставе, будут значительно отклоняться на графике влево от кривой расходов, проведенной в результате измерений при открытом русле, располагаясь или беспорядочно, или узкой полосой, указывающей направление новой кривой. Влево будут отклоняться на графике и расходы, измеренные в период зарастания русла.

Если точки измеренных расходов воды для всех периодов года расположатся на чертеже широкой полосой или будут беспорядочно разбросаны, это означает, что связь между расходом и уровнем выражена слабо или вовсе отсутствует по причинам, указанным выше (имеется в виду, что расходы были измерены правильно, исправными вертушками).

§ 114. Количество измерений расходов воды зависит от водного режима изучаемой реки, т.е. от характера изменения уровня и расхода воды в течение года.

На реках с половодьем (рис. 47) расходы воды измеряются учащенно лишь в период его прохождения. При этом обязательно надлежит измерить расход при высшем уровне половодья. В остальное время года расходы воды можно измерять реже.

Рис. 47. График колебания уровня воды реки с весенним половодьем

При наличии неустойчивого водного режима, характерного для рек с ледниковым питанием, т.е. рек, берущих начало в горах, когда на растянутое по времени половодье накладывается ряд дождевых паводков (рис. 48), расходы воды должны измеряться учащенно в течение всего года, так как каждый отдельный пик паводка может изменить русло (размыть или намыть его) и нарушить связь между расходами и уровнями, выявленную измерениями в предшествующий период.

Рис. 48. График колебания уровня воды реки с ледниковым питанием и дождевыми паводками

При наличии устойчивой многолетней связи между расходом и уровнем воды количество измерений расходов в году может быть меньшим, чем в случае, когда связь эта выражена слабо, так как пользуясь проведенной кривой и наблюдаемыми ежедневно уровнями, можно достаточно точно получить значения расходов для всех промежуточных дней между отдельными измерениями расходов.

При отсутствии связи между расходами и уровнями в течение всего года или в отдельные его периоды (период зарастания русла, зимний период) количество измерений расходов воды должно быть возможно бульшим .

Учащенно в течение года должны измеряться расходы также на реках с измененным водным режимом, с наличием попусков из водохранилища или переменного подпора от нижележащего гидротехнического сооружения (рис. 49).

Рис. 49. График колебания уровня зарегулированной рейки

На рис. 48 и 49 кружками показано примерное распределение измеренных расходов воды в году в зависимости от водного режима реки.

Последовательность и частота измерений расхода воды на посту указываются наблюдателю в письменном задании, ежегодно выдаваемом станцией. В результате тщательного анализа измерений расходов воды в течение предыдущего года выданное задание на данный год может быть при посещении поста инженером или техником несколько изменено и уточнено. Все изменения и уточнения первоначального задания должны даваться в письменном виде.

Если измерения расходов начинаются на вновь организованном створе (например, при открытии гидрологического поста I разряда на неизученной реке), в течение первого года они ведутся наблюдателем при усиленном контроле специалиста станции. Целью этих наблюдений является, помимо получения данных о стоке, выяснить с какой частотой и какими способами следует измерять расходы в последующем.

§ 115. Письменное задание наблюдателю относительно количества и сроков отдельных измерений расходов воды не может точно предусматривать календарные сроки и даты учащенных или, наоборот, более редких измерений. Наблюдатель должен самостоятельно разбираться в обстановке, обусловливающей водный режим и условия реки, и производить измерения с таким расчетом, чтобы в результате имелась возможность вычислить сток воды за весь год без пропусков и с достаточной точностью.

В основном следует придерживаться следующего порядка измерения расходов воды в течение года:

1. На реках с устойчивым или слабо изменяющимся руслом в периоды отсутствия водной растительности и ледяных образований расходы воды измеряются сравнительно равномерно по всей амплитуде колебания уровня в зависимости от величины превышения наибольших подъемов уровня половодий и дождевых паводков над уровнем в межень, согласно табл. 9.

Таблица 9

Примечания. 1. Наибольшая возможная высота пиков весенних и дождевых паводков указывается в задании станции на основании результатов предыдущих наблюдений.

2. По мере повышения уровня воды в реке в пределах 2/3 заданной амплитуды (превышение уровня воды в половодье над уровнем в межень) при назначении сроков измерения расходов следует ориентироваться на наибольшее значение интервалов (из двух указанных в таблице), а в пределах оставшейся 1/3 амплитуды измерения учащаются, т.е. принимается наименьшее значение интервала. Например, если в задании указано максимальное ожидаемое превышение уровня воды в паводок над уровнем воды в межень, равное 3 м, то при повышении уровня до 2 м над меженью измерения расходов воды можно производить через каждые 40 см; когда же уровень будет повышаться сверх 2 м, измерения расходов следует производить более часто, через каждые 25 см повышения уровня.

3. На гидростворах, имеющих в своем составе пойму, после выхода воды на нее расходы воды следует измерять через меньшие интервалы приращения уровня (не свыше 10 — 15 см), вне зависимости от величины заданной амплитуды уровней.

В межень, когда уровень воды в реке изменяется очень незначительно, измерения расходов следует производить каждые 7 — 10 дней. Особенно важны измерения расходов воды в самое засушливое время года, при наименьшей водности реки. Величина наименьшего расхода имеет большое практическое значение для водохозяйственных расчетов. В тех случаях, когда река пересыхает, наблюдатель должен обязательно отметить даты пересыхания и возобновления стока. Если створ расположен на плесе, а пересыхание происходит на более мелких, перекатных участках, наблюдения за пересыханием и возобновлением стока производятся на этих пересыхающих участках.

2. В периоды зарастания русла или при наличии ледяных образований, когда водная растительность или лед затрудняют течение воды и вызывают повышение уровня, не связанное с увеличением водности, измерения расходов производятся в зависимости от колебания уровня воды с учетом хода зарастания и развития ледовых явлений:

• с момента появления в русле реки водной растительности примерно в течение месяца в первый период наиболее быстрого ее роста измерения расходов следует производить каждые 5 — 7 дней, а затем до полного ее отмирания — через 10 — 12 дней. Если в период зарастания русла реки водной растительностью проходят дождевые паводки, частота измерения расходов определяется в зависимости от наибольшей для данной реки высоты этих дождевых паводков, указанной наблюдателю станцией в соответствии с табл. 9;
• осенью с появлением на реке значительных (более 1/5 ширины реки) заберегов, а при их отсутствии или при малой их ширине — с первого дня ледохода измерения должны производиться в зависимости от условий погоды. При устойчивой морозной, без оттепелей, погоде измерения расходов воды производятся через 3 — 5 дней вплоть до густого ледохода, не позволяющего производить измерение расхода. При неустойчивой, с оттепелями и дождями, погоде измерения учащаются;
• зимой, при ледоставе, с момента, когда толщина льда допускает безопасную работу с него, расходы воды измеряются первые две-три декады каждые 5 дней, а затем при условии устойчивой морозной, без оттепелей, погоды они могут производиться реже — через 15 — 20 дней. В случае наступления оттепелей, во время которых возможно выпадение дождевых осадков и таяние снега, т.е. возможны повышения уровня не только вследствие влияния ледяных образований, но и в результате увеличения водности, измерения расходов следует производить возможно чаще, как только появляется возможность безопасного ведения работ;
• при промерзании реки до дна отмечаются даты промерзания и возобновления стока. Если створ расположен на плесе и промерзание происходит на мелком перекатном участке, наблюдения за промерзанием и возобновлением стока переносятся на этот промерзающий участок.

После вскрытия реки измерения расходов начинаются с первого дня ледохода такой густоты, при которой возможно измерение. Частота измерений расходов воды в этом случае обусловливается наибольшей для данной реки высотой подъема уровня весеннего паводка, согласно табл. 9.

3. На реках с неустойчивым (деформирующимся) руслом измерения расходов воды производятся в половодье и при прохождении дождевых паводков в зависимости от наибольшей их продолжительности, согласно табл. 10.

Таблица 10

Наибольшая продолжительность паводков на данной реке указывается в задании станции на основании результатов предыдущих наблюдений или по опросу жителей. При этом выделяется продолжительность весеннего половодья и дождевых паводков.

В промежутки времени между паводками при плавном, без подъемов, понижении уровня расходы воды измеряются равномерно по мере падения уровня на 10 — 20 см, но не чаще, чем производились измерения на спаде паводка. В период устойчивой межени расходы измеряются каждые 7 — 10 дней (см. п. 1).

4. На реках, где вследствие значительной деформации русла в профиле и плане связь между уровнем и расходом отсутствует (например, на реках с блуждающим руслом), расходы воды измеряются учащенно: в паводочные периоды — ежедневно, а на малых горных реках — по два-три расхода в сутки и в промежутки времени между паводками — через 3 — 5 дней; всего в течение года до 120 — 150 расходов воды.

5. В случае расположения гидрометрического створа на участке реки, испытывающем переменный подпор, при отсутствии систематических ежедневных наблюдений за уклоном водной поверхности измерения расходов воды производятся учащенно — через 3 — 4 дня, всего до 100 — 120 расходов. При наличии ежедневных наблюдений за уклоном водной поверхности измерения расходов воды в паводочные периоды можно производить в зависимости от продолжительности паводков, примерно по табл. 10, а в меженный период — через 5 — 10 дней. При вычислении стока, пользуясь наблюденными значениями уклона водной поверхности, можно учесть влияние переменного подпора на зависимость расходов воды от уровня.

9. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ

§ 116. Наиболее распространенный способ измерения расхода воды заключается в определении площади водного сечения путем промеров глубин по гидроствору и в измерении в отдельных точках водного сечения скорости течения гидрометрической вертушкой.

При измерении расходов воды производятся следующие работы:

1. запись обстановки работы;

2. промеры глубин (с наблюдением за уровнем воды до и после промеров);

3. измерение скоростей течения воды (с наблюдением за уровнем воды до, во время и после окончания измерения скоростей).

В некоторых случаях, по особому заданию станции, до и после окончания измерения расхода воды определяется уклон водной поверхности. Вычисление расхода выполняется по приходе наблюдателя в рабочее помещение.

§ 117. Перед началом работ необходимо проверить исправность гидрометрической вертушки и принадлежностей к ней, а также наличие и исправность спасательных средств для обеспечения безопасности работ, состояние всего оборудования гидрометрического створа. Для предупреждения несчастных случаев наблюдатель обязан изучить и строго руководствоваться инструкцией по технике безопасности, составленной гидрологической станцией (см. § 16).

§ 118. Точность хода секундомера один раз в месяц выверяется по точным карманным (или ручным) часам, имеющим секундную стрелку. Секундомер включается и выключается через 10 мин по часам в момент прохождения секундной стрелкой часов через цифру 60 (или 12). Ход секундомера считается удовлетворительным, если за 10 мин ошибка не превышает 6 с. В противном случае производится регулировка хода. Для этого открывается крышка секундомера и осторожно переводится стрелка регулятора хода в сторону буквы «П» (прибавить), если секундомер отстает, или в сторону буквы «У» (убавить), если секундомер спешит.

Регулировать ход нужно постепенно, небольшими перемещениями стрелки регулятора, каждый раз после этого проверяя ход до тех пор, пока ошибка секундомера не будет превышать допустимую, указанную выше.

Дата последней проверки секундомера записывается в книжке расхода в разделе «Обстановка работ».

В случае наличия недопустимой ошибки в ходе секундомера, не поддающейся регулировке, наблюдатель поста немедленно сообщает об этом на станцию.

§ 119. Все записи данных наблюдений и измерений расхода воды производятся простым черным карандашом в «Книжке для записи измерения расхода воды» КГ-4 (КГ-6). В дальнейшем изложении она будет именоваться сокращенно — книжка расхода.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА

§ 120. Уровень воды измеряется на гидрологическом посту перед началом и после производства промеров глубин, а также перед началом, во время и после окончания измерений скоростей течения с записью времени наблюдения с точностью до 1 мин.

§ 121. Во время измерения скоростей течения на вертикалях уровень воды на основном посту (гидростворе) измеряется 2 — 3 раза (только для расхода воды, измеряемого при прохождении пика половодья или паводка).

При измерении расхода на подъеме или спаде половодья (паводка) дополнительные данные об уровне воды во время измерения скоростей можно получить путем линейной интерполяции между высотами уровня до и после измерения скоростей.

В межень при постоянном уровне воды или незначительном (2 — 3 см) его изменении дополнительные наблюдения за уровнем во время измерения скоростей не производятся.

§ 122. В тех случаях, когда гидроствор расположен на некотором расстоянии от основного поста и при гидростворе оборудован свой пост, наблюдения за уровнем воды производятся на обоих постах.

§ 123. Запись данных наблюдений за высотой уровня воды при измерении расхода производится в книжке в таблице «Высота уровня воды за время измерения расхода» (табл. 11).

Таблица 11

Пример записи наблюдений за высотой уровня воды в книжке расхода КГ-4

СВЕДЕНИЯ ОБ ОБСТАНОВКЕ РАБОТЫ

§ 124. Сведения о состоянии реки, погоде, приборах и оборудовании записываются в раздел книжки расхода «Обстановка работ» по форме, приведенной в ней.

§ 125. Сведения о состоянии реки, если гидрологический пост не совпадает с гидрометрическим створом, указываются отдельно для гидроствора и основного поста.

Отмечаются все явления, совершившиеся за период между измерениями расходов, которые могут вызвать подпор и повлиять на направление и величину скорости течения или отразиться на точности определения расхода воды:

1. Водная растительность. Указывается ширина выкошенной полосы гидроствора и отмечается, в каком состоянии она находится, например, «выкошена чисто», «на дне остатки водной растительности высотой _____ см», «местами появилась новая растительность» и т.п. При наличии на гидростворе остатков или при появлении новой растительности отмечается, на каких вертикалях она могла мешать измерению скорости течения.

Кроме того, указывается степень зарастания водной растительностью русла реки ниже гидроствора (у берегов, сплошь, редкая, густая).

2. Ледовые явления: забереги, закраины (их ширина и местоположение), сало, ледоход (редкий, средний, густой), затор, зажор в _____ м выше (ниже), ледостав, полыньи в гидростворе или выше (ниже), вода течет поверх льда и т.п.

3. Сплав леса: плотами, молем (редко, сплошь); залом леса в _____ м выше (ниже). Следует указать, насколько сплав леса мешал определению расхода воды.

4. Вновь образовавшиеся отмели, косы, осередки, острова.

5. Временные или новые, ранее не отмеченные, сооружения, вызывающие подпор: запруды, перемычки, плотины, запани, мосты; следует указать, на каком расстоянии от гидроствора они расположены.

6. Дноуглубительные и выправительные работы в русле и у берегов и т.п. в _____ м выше (ниже), когда проводились.

7. Расчистка русла на участке гидроствора, произведенная наблюдателем для более точного измерения расхода воды: удаление валунов, крупной гальки, карчей, спрямление берега и тому подобные работы. В этих случаях необходимо измерить уровень воды до расчистки и после, чтобы имелась возможность судить, насколько выполненные работы в русле реки отразились на уровне воды на основном посту.

Сведения о всех перечисленных явлениях даются не для узкой полосы гидроствора, а для участка реки, длина которого выше и ниже по течению указывается станцией. Когда те или иные явления распространены на большом протяжении по длине реки или различны по ее ширине, краткие сведения дополняются более подробными описаниями и сопровождаются зарисовками-схемами (см. также § 101).

При отсутствии каких-либо явлений, изменяющих условия течения реки, пишется «свободно».

Сведения о направлении и силе ветра, о состоянии водной поверхности, о вертушке и секундомере указываются в соответствующих строках раздела «Обстановка работ».

При работе с плавсредств (лодки, катера) указывается способ установки и отмечается, на каких вертикалях судно стояло неустойчиво (рыскало).

В случае необходимости привести более подробные сведения, не умещающиеся в разделе «Обстановка работ», запись производится в разделе «Особые замечания» или на дополнительном вкладном листке, который затем подклеивается в книжку расхода.

ПРОМЕРЫ ГЛУБИН

§ 126. Промеры глубин производятся для вычисления площади водного сечения реки по гидрометрическому створу.

Гидрометрический створ закрепляется на обоих берегах знаками-столбами. Столб на одном из берегов принимается за постоянное начало, от которого всегда измеряются расстояния до каждой промерной вертикали.

§ 127. Для производства промеров в гидрометрическом створе поперек реки при ширине ее не более 300 м натягивается разметочный трос. Установка натяжной лебедки (ворота) и закрепление троса производится с участием техников гидрологической станции.

Нулевая метка на тросе при его натяжении должна совпасть с постоянным началом. Трос натягивается по возможности туго, с наименьшим провесом. Для перемещения лодки вдоль створа и установки ее на вертикали параллельно с разметочным тросом (под ним) натягивается ездовой трос.

В тех случаях, когда ширина реки значительно изменяется при высоких и низких уровнях или когда при большой амплитуде колебания уровня трос в межень оказывается очень высоко подвешенным и пользоваться им становится неудобно, для крепления разметочного троса следует устанавливать на гидростворе несколько дополнительных столбов-кольев, расстояние которых предварительно точно определяется относительно постоянного начала.

При наличии гидрометрического мостика разметка расстояний делается непосредственно на его настиле, а при люлечной (лодочной) переправе — на разметочном тросе. Расстояния на тросе, а также на мостиках и люлечных (лодочных) переправах размечаются инженером или техником. Наблюдатель обязан закрепить метки, следить за их сохранностью и правильностью расположения и при необходимости подновлять, чтобы они всегда были хорошо заметны.

§ 128. Промеры глубин по натянутому разметочному тросу производятся через равные расстояния с таким расчетом, чтобы по ширине реки было не меньше 20 промерных вертикалей. Расстояния между промерными вертикалями, которые следует принимать в зависимости от ширины реки, указываются наблюдателю работником станции. Находящиеся на дне крупные камни, валуны, топляки и другие неровности удаляются из полосы гидроствора, в 10 м выше и 10 м ниже гидроствора.

§ 129. Измерение глубин производится штангой или гидрометрическим грузом на тросе с точностью отсчета до 1 см.

§ 130. Если наибольшие глубины по створу не превышают 3,0 м, для промеров обычно применяется металлическая штанга, на которую после промеров крепится гидрометрическая вертушка. Производить промер глубин штангой или грузом с укрепленной на них вертушкой запрещается.

В ряде случаев при глубинах 3 — 4 м для промеров применяется наметка, представляющая собой круглый деревянный шест толщиной 4 — 6 см (или нарощенная штанга, см. § 142). Штанга и наметка для промеров глубин на реках с илистым дном снабжаются поддоном, чтобы конец штанги или наметки не заглублялся в дно.

Во время промеров глубин необходимо следить, чтобы штанга или наметка стояли вертикально. В случае набега воды на штангу отсчет следует производить точно по горизонтальной поверхности воды, учитывая повышения и понижения уровня, которые создаются вокруг штанги. Существенное увеличение точности промера при быстром течении и большом набеге воды на штангу дает применение специального ползунка (рис. 50). Ползунок состоит из втулки, свободно передвигающейся по штанге, к одной стороне которой прикреплена стрелка-указатель, а к противоположной — хвост в виде двух крестообразно расположенных пластинок. Втулка снабжена серьгой, к которой привязывается тонкий шнур. На шнуре на определенном расстоянии от ползунка делается метка (узелок, цветная тряпочка и т.п.) для удобства отсчета глубин по штанге, когда наблюдатель находится высоко над водой.

Рис. 50. Ползунок для промеров глубин при набеге воды на штангу. (Предложен Л.К. Нейманом, УГМС УзССР.)

При измерении глубины штанга устанавливается на дно реки, а ползунок с помощью шнура опускается на поверхность воды, причем стрелка-указатель показывает уровень вне зоны набега воды перед штангой; хвост устанавливает указатель ползунка против течения. Затем по штанге на уровне метки делается отсчет, равный сумме глубины потока и расстояния от ползунка до метки на шнуре. Глубина потока получается вычитанием из отсчета по штанге постоянной длины шнура до метки.

Пример. Метка сделана на расстоянии 3 м от ползунка, отсчет по штанге 4,87 м; глубина потока равна 4,87 — 3,00 = 1,87 м.

На мелководных горных реках с бурным течением, когда поверхность воды неровная и точный отсчет глубины по штанге затруднен, промеры глубин можно производить от перетянутого через реку троса, от настила (перил) моста или пола (перил) люльки (рис. 51). В этом случае делаются два отсчета на уровне троса (настила или перил): первый отсчет, когда штанга опущена до дна, и второй отсчет, когда штанга нижним концом касается поверхности воды. Разность между этими двумя отсчетами даст значение глубины.

Рис. 51. Схема промеров глубин штангой (наметкой) с люльки

§ 131. Если наибольшие глубины по створу превышают 3 м, промеры производятся гидрометрическим грузом на тросе при помощи лебедки. Большинство лебедок снабжено счетчиком, по которому отсчитывается длина вытравленного троса. Первый отсчет по счетчику отмечается в момент, когда груз коснется нижней своей частью поверхности воды, второй — когда груз коснется дна. Глубина в этом случае находится как разность второго и первого отсчетов.

При счетчике, позволяющем сбрасывать цифры на нуль, такое сбрасывание производится при касании воды нижней поверхностью груза. Тогда отсчет по счетчику при касании грузом дна дает непосредственное значение измеряемой глубины. Момент касания грузом дна хорошо чувствуется рукой по ослаблению натяжения троса. Для большей уверенности в правильности отсчета при касании грузом дна следует один-два раза немного приподнять и опустить груз до дна; отсчеты при этом должны быть одинаковыми или несущественно (на несколько сантиметров) отличаться один от другого.

§ 132. Используя лебедку без счетчика (или в случае повреждения счетчика), промерный трос ее размечается через 1 м. Для удобства трос следует разметить так, чтобы нулевое деление совпадало с нижней поверхностью груза. У лебедки параллельно тросу, идущему с барабана на ролик, укрепляется рейка длиной 1 м, размеченная на сантиметры и своим нулем обращенная к барабану лебедки. В этом случае при касании грузом поверхности воды замечается (или отсчитывается) метровая метка на тросе и деление рейки против этой метки. При касании грузом дна вторично замечается метка на тросе и деление рейки, против которого она оказалась. Разность между этими двумя отсчетами дает глубину (рис. 52).

Рис. 52. Измерение глубин грузом на тросе при использовании лебедки без счетчика Цифры — метки целых метров

Пример. В первом положении метка «2» (второй метр) на тросе стояла против 30 см, что соответствует отсчету 2,30 м; во втором положении метка «8» стояла против 70 см на рейке, что соответствует отсчету 8,70 м. Глубина равна: 8,70 — 2,30 = 6,40 м.

§ 133. При больших скоростях течения (особенно на стрежневых вертикалях) груз на тросе, опускаясь на дно, отклоняется от вертикального положения, что ведет к завышению измеренной глубины. Для измерения угла отклонения троса от вертикального положения применяется угломер с отвесом (рис. 53).

Рис. 53. Схема измерения угла относа троса

Отклонение троса от вертикали до 10° во внимание не принимается. При отклонении троса от вертикали на 10° и более гидрометрический створ оборудуется приспособлением для оттяжки троса, благодаря которому трос принимает почти вертикальное положение (рис. 54).

Рис. 54. Схема устройства оттяжек

При невозможности устройства такого приспособления (например, из-за большой ширины реки) в случае, если угол отклонения троса от вертикали будет превышать 10°, его следует измерить угломером и записать в графу 7 книжки КГ-4, а в дальнейшем учесть при обработке. Поправки на относ троса вводятся по таблице (приложение 7).

В случае работы с моста или люльки, высоко расположенных над поверхностью воды, приспособление для оттяжки троса следует применять при отклонении троса от вертикали на 5° и более. Если сделать такое приспособление почему-либо не удается, следует измерять углы относа троса угломером (с точностью отсчета до 1°) и записывать их в графу 7 книжки расхода (табл. 12). Поправки в измеренные глубины вводятся на гидрологической станции.

Таблица 12

Пример записи данных промеров глубин в книжке расхода КГ-4

Чтобы избежать введения поправок на относ троса, следует подобрать такую массу стандартного гидрометрического груза, при которой угол относа будет незначителен. При этом необходимо учитывать глубину потока, наибольшую скорость течения на стрежневой вертикали и диаметр применяемого троса. Ниже приводится таблица массы гидрометрических грузов, применение которых не требует введения поправок на относ троса (табл. 13).

Таблица 13

Масса гидрометрического груза (кг) для измерения глубин без введения поправок на относ троса

Для гидрометрических работ на реках, учитывая, что максимальная масса груза составляет 100 кг, применять трос диаметром более 3 мм не рекомендуется.

Применение оттяжек при промерах глубин горных рек с помощью груза на тросе не устраняет полностью ошибок в промере за счет искривления подводной части троса. В этом случае глубины по данным промера будут завышены, причем величина завышения зависит от массы груза и скорости потока. Так, при массе груза 50 кг и скорости потока 3,0 м/с завышение глубины составит около 5%, а при скорости 4,0 м/с — около 7%. Поэтому на устройство оттяжки следует идти лишь в крайнем случае, если в наличии нет грузов надлежащей массы, при которых введение поправок не требуется.

Примечание. Если поверхностная скорость на стрежневых вертикалях реки будет превышать значения, указанные в таблице, для устранения относа троса следует применять приспособление в виде оттяжек (при небольшой ширине реки).

§ 134. Промеры глубин производятся один раз перед измерением скоростей течения. На реках с неустойчивым руслом промеры производятся дважды: до и после измерения скоростей.

§ 135. На реках с устойчивым руслом, по особым указаниям станций, допускается производить промеры глубин не при каждом, а через два-три измерения расхода воды.

§ 136. Запись промеров глубин при свободном ото льда русле производится в книжке расхода в разделе «Промеры» по приведенной форме (см. табл. 12).

При промерах штангой или грузом на тросе (без отклонения троса от вертикали) при отсутствии ледяного покрова значения измеренных глубин записываются сразу в графу 9, как это показано в табл. 12 (пример I).

В первой и последней строках, соответствующих первой и последней промерным вертикалям на урезе воды, в графе 2 записывается «Урез л/б» или «Урез п/б» (урез левого или правого берега), а в графу 9 - глубина на урезе. При обрывистых берегах эта глубина может быть не равна нулю.

Графы 4 и 5 заполняются только в тех случаях, когда глубина измеряется при неустойчивом русле в два хода — «туда» и «обратно».

§ 137. При промерах грузом на тросе в случае отклонения его на больших скоростях течения от вертикального положения значения измеренной глубины записываются в графу 6 табл. 12 (пример II).

Значение угла относа троса записывается в графу 7. При промерах в два хода значения углов относа троса записываются в графу 7 дробью (числитель — при измерении «туда», а знаменатель — по ходу «обратно»).

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЕРТУШКОЙ

§ 138. Для измерения скорости течения воды на гидрологической сети применяются следующие типы стандартных гидрометрических вертушек: ГР-21, ГР-21М (рис. 55), ГР-55 (рис. 56), ГР-99 (рис. 57). Описание конструкции перечисленных вертушек, правила обращения и ухода за ними даются в приложениях 5 и 6.

Рис. 55. Гидрометрическая вертушка ГР-21М

Рис. 56. Гидрометрическая вертушка ГР-55

Рис. 57. Гидрометрическая вертушка ГР-99 (однооборотная)

§ 139. Чтобы по числу оборотов определить скорость течения, вертушка тарируется, т.е. для каждой вертушки выявляется зависимость числа оборотов, совершенных лопастным винтом в единицу времени, от заранее известной скорости. Вертушки тарируются на специальных тарировочных станциях. Число оборотов лопастного винта учитывается по сигналам, которые получаются в результате электрического контакта после определенного для каждого типа вертушки числа оборотов лопастного винта. У вертушек ГР-21, ГР-21М, ГР-55 сигнал дается через 20 оборотов, у вертушки ГР-99 — при каждом обороте лопастного винта. Вертушка ГР-55 снабжена двумя лопастными винтами: винт № 1 применяется при скоростях течения от 0,05 до 2,5 м/с, винт № 2 — от 2,5 до 5,0 м/с.

§ 140. Сигнал получается по следующей простой электрической схеме (рис. 58). Электрический ток от положительной клеммы батареи 2 (состоящей из двух сухих элементов) идет к электрическому звонку 3, а от него к клемме вертушки 1, соединенной непосредственно с ее корпусом, затем через контактное устройство вертушки к другой ее клемме (изолированной от корпуса эбонитовой втулкой), а от нее — к отрицательной клемме батареи 2. Вместо звонка иногда применяется зуммер или лампочка от карманного фонаря.

Рис. 58. Схема присоединения электробатареи и звонка к вертушке: 1 — клемма вертушки; 2 — электробатарея; 3 — звонок

Сухие элементы соединяются в батарею последовательно, т.е. провод одного элемента, обозначенный знаком плюс (+), соединяется с проводом, обозначенным знаком минус (-) другого элемента.

Для удобства в работе провод от элемента со знаком (+) можно присоединять не к клемме корпуса вертушки, а прямо к верхнему концу штанги или корпусу лебедки, но при условии, что будет обеспечен надежный контакт.

§ 141. При работе с вертушкой должны соблюдаться «Правила обращения и ухода за гидрометрическими вертушками» (приложение 6).

В случае повреждения лопастного винта или удара им о какой-либо предмет хотя бы без видимых повреждений винта следует немедленно отметить это в книжке расхода.

§ 142. Измерение скорости течения вертушкой на штанге может производиться в двух вариантах.

1. Штанга упирается нижним концом в дно, а вертушка устанавливается на ней так, чтобы ось ее находилась на требуемой глубине. Вертушка при этом должна быть неподвижно закреплена на штанге зажимными винтами. Вертушку следует всегда устанавливать перпендикулярно направлению гидроствора. При опускании на глубину наблюдатель обычно не видит, как расположена вертушка в потоке. Для контроля правильности положения вертушки на верхнюю часть штанги надевается указатель и закрепляется так, чтобы направление его совпадало с направлением корпуса вертушки (совмещается с направлением оси лопастного винта). Такая схема крепления вертушки является наиболее рациональной. В этом случае любая из следующих типов вертушек ГР-21М, ГР-55, ГР-99, установленная перпендикулярно к гидроствору, фиксирует скорость потока с достаточной точностью. При косоструйности потока порядка 40° ошибка в измерении скорости составит не более 5% (в сторону завышения). Вертушка ГР-21 в этих условиях дает ошибку до 15%.

При работе вертушкой, закрепленной на штанге, прикрепление хвоста не обязательно. Хвост надевается только в случае работы при больших скоростях (более 2,0 м/с), когда вертушку трудно удерживать против течения. Необходимо следить, чтобы штанга не была наклонена вниз по течению, а стояла на скоростной вертикали строго отвесно. Для этого при опускании в воду нижний конец штанги заносится несколько вверх по течению.

При свободном русле работать вертушкой, не закрепленной на штанге, не рекомендуется. В зимний период при работе со льда допускается измерять вертушкой, свободно перемещаемой по штанге (см. § 172).

2. Штанга не упирается в дно, а подвешивается так, чтобы ее нижний конец находился на требуемой глубине; вертушка закрепляется на нижнем конце штанги и поднимается или опускается вместе с ней. Такой способ устраняет необходимость перестановки вертушки по штанге при переходе с одной точки на другую. Для облегчения работы со штанги следует применять штангодержатель, а на люльках — приспособление в виде небольшой вьюшки (лебедки) (рис. 59). Схема установки вьюшки на люльке показана на рис. 60.

Рис. 59. Вьюшка для подъема и опускания штанги при работе с люльки

Рис. 60. Схема оборудования гидрометрической люльки для работы подъемной штангой: 1 — зажимное кольцо; 2 — штанга; 3 — люлька; 4 — вьюшка; 5 — оттяжка; 6 — оттяжной трос

При быстром течении обязательно применение оттяжек для крепления штанги. Один конец оттяжки закрепляется у нижнего конца штанги с помощью зажимного кольца, другой конец пропускается через блок, передвигающийся по оттяжному тросу, и направляется в люльку или на мостик (см. рис. 60).

При большой высоте подвеса мостика (люльки) над водой применяется нарощенная штанга длиной 4,5 — 6,0 м; при наличии оттяжки применение нарощенной штанги возможно при скорости течения до 4 м/с.

§ 143. При работе вертушкой с троса должен применяться специальный трос с токопроводной жилой диаметром 2,8 мм.

Для уменьшения угла относа троса течением воды к нему подвешивается гидрометрический груз легкообтекаемой формы (типа ПИ-1), обеспечивающий, по сравнению с другими конструкциями, значительно меньший угол относа при больших скоростях течения и характеризующийся большей устойчивостью в потоке. Вертушка устанавливается на носовом штыре гидрометрического груза или на кронштейне (рис. 1, приложение 11).

§ 144. Вертушка, подвешенная на тросе, принимает направление течения. В этом случае показания вертушки при наличии косоструйности будут несколько завышены, так как вертушка будет измерять скорость, а не ее проекцию на нормаль к створу. При измерении значительных скоростей, особенно в потоках с косоструйностью течения более 15°, крепление вертушки на вертлюге недопустимо, так как показания вертушки будут значительно завышены.

Из опыта работы установлено, что незначительная (до 10°) косина струй вызывает небольшую ошибку (порядка 1,5%), поэтому она не учитывается. При косине струй более 10° кроме величины скорости необходимо измерять и направление течения.

§ 145. Перед каждым измерением расхода воды трос необходимо внимательно осмотреть, чтобы на нем не было узлов, «перекруток», порванных проволочек и т.д., которые могут вызвать обрыв. В случае обнаружения каких-либо нарушений поверхности троса или ржавчины трос следует отправить на станцию для испытаний на разрыв. После работы трос обтирается сухой тряпкой, обсушивается и затем протирается масляной тряпкой.

§ 146. При больших скоростях течения для устранения относа троса от вертикали рекомендуется применять оттяжки, а при невозможности использовать оттяжки из-за большой ширины реки — измерять угол относа троса (подробнее см. § 133).

§ 147. При работе вертушкой на тросе с судна нужно следить за тем, чтобы вертушка и груз находились вне зоны возмущений, вызываемых обтеканием судна потоком. Граница указанной зоны легко определяется на глаз (рис. 61). При возможности следует опускать вертушку с носовой части судна, где эта зона имеет наименьшую ширину.

Рис. 61. Примерный вариант расположения гидрометрического оборудования в гребной лодке: 1 — волны, вызываемые обтеканием корпуса лодки; 2 — банка; 3 — гидрометрический груз с вертушкой; 4 — стрела лебедки; 5 — трос лебедки; 6 — барабан лебедки

§ 148. Вертикали, на которых измеряются скорости течения, их количество и местоположение по ширине реки назначаются инженером или техником станции. Все скоростные вертикали совмещаются с промерными и закрепляются (на разметочном тросе, настиле моста, на льду) особыми метками, отличными от меток на промерных вертикалях. Метки делаются для более точной установки вертушки на вертикали.

Во всех других более сложных условиях, когда на вертикалях следует устанавливаться по береговым створным вехам или по инструментальным засечкам с берега, измерение расхода воды производится инженером или техником станции при участии наблюдателя.

§ 149. Кроме постоянных скоростных вертикалей иногда возникает необходимость назначать дополнительные вертикали для измерения скоростей течения воды вблизи берегов, если постоянные вертикали при данном уровне оказываются расположенными далеко от урезов воды. Эти вертикали назначаются наблюдателем.

Если ближайшая к берегу постоянная скоростная вертикаль окажется от уреза воды дальше половины расстояния между ближайшими соседними скоростными вертикалями, назначается дополнительная прибрежная скоростная вертикаль.

При плавном уменьшении глубин к берегу прибрежная вертикаль назначается посередине между урезом воды и ближайшей постоянной скоростной вертикалью.

При обрывистом береге, а также у набережных с отвесной стенкой и мостовых опор дополнительные вертикали у берегов и в мостовых пролетах назначаются вблизи уреза, но не ближе чем в 0,3 м от него и обязательно вне зоны береговых водоворотов.

§ 150. Если обнаружится, что на намеченной прибрежной вертикали течение отсутствует или скорость его меньше предельных скоростей (0,08 м/с), ниже которых измерения вертушкой производить не рекомендуется, так как возможны недопустимые погрешности, производится дополнительное обследование береговых участков при помощи глубинных поплавков (§ 176).

Несколькими последовательными пусками глубинных поплавков определяется граница прибрежной зоны, где течение отсутствует; эта зона называется мертвым пространством. Прибрежная скоростная вертикаль назначается там, где глубинный поплавок покажет скорость не меньшую допустимой для измерения вертушкой (0,08 м/с).

Если промежуток между границей мертвого пространства и ближайшей постоянной вертикалью окажется меньше половины расстояния между соседними вертикалями, прибрежная дополнительная вертикаль не назначается и скорость течения измеряется только на ближайшей постоянной вертикали. В тех случаях, когда пространство с малыми скоростями течения, недоступными для измерения вертушкой, захватывает несколько постоянных вертикалей, скорости на них измеряются не вертушкой, а глубинным поплавком.

Если в прибрежной зоне наблюдаются обратные течения и водовороты, она относится к мертвому пространству. О наличии обратных течений указывается в примечании в книжке расхода. Результаты обследования береговых участков записываются в книжку расхода по форме, приведенной на с. 3.

§ 151. В межень при значительном сужении русла, когда в поперечном сечении потока по его ширине остаются только две-три скоростные вертикали из числа действующих в половодье, между ними назначаются дополнительные вертикали, чтобы общее количество вертикалей было не менее пяти — семи. Расположение дополнительных скоростных вертикалей для меженного русла устанавливается инженерно-техническим персоналом станции.

§ 152. При неустойчивом русле, если между постоянными скоростными вертикалями появляются резко выраженные понижения или повышения дна, наблюдатель назначает в этих местах дополнительные вертикали.

§ 153. На реках с блуждающим руслом наблюдатель сам назначает скоростные вертикали после каждого значительного перемещения русла. При правильном профиле русла вертикали назначаются через равные расстояния в количестве не менее пяти (например: при ширине реки менее 20 м вертикали назначаются через 0,5 — 2,0 м; при ширине реки от 20 до 40 м — через 2 — 3 м). При наличии резких переломов профиля русла вертикали назначаются не равномерно, а приурочиваются к переломам профиля.

§ 154. Если после перемещения русла общее направление реки на глаз заметно изменилось по отношению к гидроствору, наблюдатель должен сообщить об этом на станцию для изменения направления гидроствора или его переноса в такое место, где основное направление течения реки было бы перпендикулярно вновь намечаемому гидроствору. Об изменении положения или о переносе гидроствора должна быть сделана подробная запись в книжке расхода.

§ 155. Всем постоянным скоростным вертикалям присваивают порядковые номера.

Дополнительным вертикалям придается номер ближайшей постоянной скоростной вертикали с указанием расстояния от нее со знаком минус, если дополнительная или прибрежная вертикаль расположена ближе к постоянному началу, и со знаком плюс, если дальше (рис. 62). Например: № 2 -2,5 м, № 8 +2,0 м (см. рис. 62).

Рис. 62. Порядок нумерации дополнительных прибрежных вертикалей

§ 156. Перед измерением скорости течения на каждой скоростной вертикали вначале измеряется рабочая глубина, чтобы убедиться, что она совпадает с глубиной, полученной по промеру, или по крайней мере близка к ней.

Рабочей глубиной скоростной вертикали, так же как и на промерных вертикалях, считается расстояние по вертикали от дна до поверхности воды, а при наличии льда (шуги) — до нижней поверхности льда (шуги).

При неизменном уровне воды разница в глубинах на вертикали по промеру и в момент измерения скорости в условиях устойчивого русла не должна превышать 2 — 3 см при глубинах до 1 м, 5 см при глубинах от 1 до 3 м. При большей разнице промер следует повторить.

В случаях быстрых изменений уровня за время измерения расхода воды, а также при измерении расхода на реках с неустойчивым руслом, когда глубины могут изменяться очень быстро, расхождения между значениями глубины по промеру и во время измерения скорости течения неизбежны и поэтому во внимание не принимаются.

§ 157. Сведения о местоположении и глубине скоростной вертикали при свободном ото льда русле записываются в книжку расхода в разделе «Измерения на скоростных вертикалях» (табл. 14).

При измерении скорости течения вертушкой на штанге глубина вертикали записывается в графу 13, так как измеренная штангой глубина при отсутствии ледяного покрова будет являться рабочей глубиной; графы 5 - 12 в этом случае остаются незаполненными (см. табл. 14, пример I).

При измерении скорости течения вертушкой, подвешенной на тросе, вначале измеряют расстояние от оси вертушки до нижней поверхности груза (рис. 63). Это расстояние записывается в графу 8; для всех вертикалей оно остается постоянным. Затем вертушка погружается в воду до оси лопастного винта и при этом положении записывается показание счетчика на лебедке в графу 5. Если счетчик имеет приспособление, сбрасывающее показания на нуль, это сбрасывание производится при положении оси вертушки на поверхности и в графу 5 записывается цифра 0 (см. табл. 14, пример II).

Рис. 63. Положение вертушки «ось на поверхности воды»

Если счетчик не имеет приспособления для сброса на нуль, в графу 5 записывается показание счетчика, которое было при положении оси вертушки на поверхности воды (см. табл. 14, пример III).

Таблица 14

Пример записи данных измерения на скоростных вертикалях в книжке расхода КГ-4

После этого опускают вертушку до соприкосновения груза с дном и делают новый отсчет, который записывают в графу 6. Разность между первым и вторым отсчетом записывают в графу 7.

В случае повреждения счетчика лебедки в графах 5 и 6 записывают целые метры по меткам на тросе и доли метра по рейке (см. § 132).

В графу 9 («Глубина при измерении скорости») записывают сумму цифр в графах 7 и 8. Если отсутствует отклонение троса от вертикального положения или угол его меньше 10°, значение глубины, записанное в графе 9, будет являться рабочей глубиной и должно быть переписано в графу 13. При наличии отклонения троса от вертикали на угол 10° и более величина поправки на относ троса в графе 12 вычитается из значения глубины в графе 9 и полученный результат записывается в графу 13 «Рабочая глубина» (см. табл. 14, пример IV).

§ 158. Измерение скорости течения на вертикали детальным способом производится при свободном (ото льда и водной растительности) русле в следующих пяти точках по глубине вертикали: у поверхности, на 0,2h, на 0,6h, на 0,8h и у дна (рис. 64). Этот способ дает наиболее точное значение средней скорости на вертикали и применяется по указанию станции на вновь открытых гидростворах в первые два года их действия. На малых реках измерение расходов воды детальным способом может быть поручено наблюдателю поста по указанию станции. Данные измерений записываются в книжке расхода КГ-3.

Рис. 64. Расположение вертушки в точках по глубине вертикали (при измерении детальным способом)

Первая точка — у поверхности. Ось вертушки устанавливается возможно ближе к поверхности воды, но так, чтобы лопастный винт не выходил из воды.

В зависимости от размера лопастного винта (от его диаметра) ось вертушки устанавливается следующим образом:

вертушка ГР-21 вертушка ГР-21М		в 6 см от поверхности воды;
вертушка ГР-55 вертушка ГР-99		в 4 см от поверхности воды.

При волнении вертушка укрепляется глубже, чтобы лопастный винт не обнажался.

Вторая, третья и четвертая точки рассчитываются в долях 0,2, 0,6, 0,8 рабочей глубины h по таблице глубин, напечатанной на обложке книжки расхода КГ-3.

При глубинах менее 1 м расчет глубин установки оси вертушки в точках вертикали производится по табл. 15. Точки измерения скорости располагаются так, чтобы лопастный винт охватывал по слоям всю глубину вертикали (рис. 65).

Рис. 65. Схема расположения точек измерения скорости детальным способом на вертикалях с глубинами менее 1 м

Таблица 15

Глубина (в сантиметрах от дна) точек измерения скорости при детальном способе в случае малых глубин (менее 1 м)

Пятая точка — у дна. Ось вертушки устанавливается в зависимости от диаметра лопастного винта возможно ближе ко дну, но так, чтобы при вращении лопастный винт не задевал дна, т.е.:

вертушка ГР-21 вертушка ГР-21М		в 7 — 8 см от дна;
вертушка ГР-55 вертушка ГР-99		в 5 — 6 см от дна.

На горных реках с бурным течением и галечно-каменистым руслом ось вертушки следует устанавливать на 1 — 2 см выше указанных норм для предохранения от поломки лопастного винта вертушки перекатывающимися по дну камнями.

При работе с троса ось вертушки располагается на 10 см и более от дна в зависимости от массы груза и способа крепления вертушки. В положении касания грузом дна нельзя опускать вертушку ниже, давая слабину тросу. При волнении, в случае качки лодки, вертушку следует приподнимать, чтобы груз не ударялся о дно. Измерения вертушками ГР-21, ГР-21М при глубине потока менее 10 см недопустимы, а для вертушек ГР-55 и ГР-99 наименьшая глубина составляет 6 см.

При наличии в русле водной растительности или ледяного покрова к пяти вышеуказанным точкам прибавляется шестая — на 0,4 рабочей глубины. В этом случае при работе со штанги глубина установки оси вертушки определяется по графе 0,6 таблицы глубин. Измерения в пяти или шести точках могут поручаться наблюдателю по указанию начальника станции.

При ледяном покрове точка у поверхности воды заменяется точкой у нижней поверхности льда при этом лопастный винт вертушки, находясь вблизи нижней поверхности льда, не должен касаться его, т.е. ось вертушки должна устанавливаться на таком же расстоянии от нижней поверхности льда, как и от дна. При наличии ледяного покрова измерения вертушками ГР-21 и ГР-21М на рабочей глубине менее 15 см и вертушками ГР-55 и ГР-99 на рабочей глубине 8 см не допускаются.

§ 159. Измерение скорости на вертикали основным способом производится: при свободном русле в двух точках (0,2 и 0,8 рабочей глубины); при ледоставе и наличии в русле водной растительности в трех точках (0,15; 0,5 и 0,85 рабочей глубины).

При глубинах потока менее 40 см скорость на вертикали измеряется в одной данной точке: при открытом русле на 0,6, а подо льдом на 0,5 рабочей глубины.

В настоящее время на большинстве постов Гидрометслужбы СССР расходы воды измеряются основным способом.

§ 160. Расчет глубины погружения вертушку при измерении скоростей в точках, соответствующих долям рабочей глубины, производится по таблице глубин, напечатанной на обложке книжки расхода. Глубины в таблице даны от поверхности воды (для работы вертушкой с троса). При этом в измеренные рабочие глубины скоростных вертикалей поправки на относ троса не вводятся.

При работе вертушкой, закрепленной на штанге, положение точки берется по той же таблице глубин, но в обратном порядке (так как деления на штанге возрастают от дна к поверхности): значения глубин установки оси вертушки в точках 0,2; 0,6 и 0,8 берутся соответственно из граф 0,8; 0,4 и 0,2 таблицы. Подобным же образом определяется установка оси вертушки на 0,15 и 0,85 рабочей глубины. Ниже приводится усовершенствованная таблица глубин опускания вертушки (табл. 16).

Расстояние между точками при измерении скорости на вертикали должно быть не менее диаметра лопастного винта вертушки.

При глубинах до 1 м цифры в таблице глубин читаются в миллиметрах, которые надо переводить в см, а при больших глубинах — в сантиметрах (такой порядок составления таблицы позволил значительно сократить ее объем).

Для глубин до 1 м установка вертушки в заданной точке может быть выполнена с точностью до 1 см. Глубины больше 1 м (читаемые в таблице в сантиметрах) даны до 2 м через 5 см, а свыше 2 м — через 10 см. Поэтому, чтобы не прибегать к интерполяции, вычисление глубины погружения производится для измеренного значения глубины с округлением до ближайшего в таблице числа, оканчивающегося на 0 или 5.

Пример. 1) Измеренные глубины вертикали 1,61 и 1,62 м округляются до 1,60 м, а глубины 1,63 и 1,64 м до 1,65 м. 2) Измеренные глубины 3,61 — 3,65 м округляются до 3,60 м, а глубины 3,66 — 3,69 м — до 3,70 м.

§ 161. Запись глубины установки вертушки при свободном русле производится в графы 15 и 16 (см. табл. 14).

В графу 15 при работе с троса записывается глубина погружения вертушки, рассчитанная по таблице глубин, напечатанной на обложке книжки расхода.

В графу 16 при работе вертушкой на штанге записывается деление штанги, на котором укреплена вертушка, т.е. высота установки вертушки над дном (см. табл. 14, пример I).

Таблица 16

Таблица глубин погружения вертушки в заданные точки вертикали

Продолжение

Цифры в таблице при глубине скоростной вертикали до одного метра читаются в мм, а при большей глубине в см.

§ 162. При опускании вертушки на тросе в графу 16 записывается отсчет по счетчику, соответствующий установке вертушки в нужной точке по глубине вертикали. Если при положении оси вертушки на поверхности воды отсчет по счетчику был равен нулю (счетчик имеет приспособление, сбрасывающее на нуль), отсчет при погружении вертушки в нужную точку должен быть равен расчетной глубине погружения, т.е. цифре в графе 15 (см. табл. 14, пример II). Если при положении оси вертушки на поверхности воды отсчет по счетчику не равен нулю (счетчик не имеет приспособления, сбрасывающего на нуль), отсчет должен быть равен первоначальному показанию счетчика плюс расчетная глубина ее погружения в данную точку (см. табл. 14, пример III). Если на лебедке вышел из строя счетчик, в графу 16 записывается отсчет по метке на тросе и по рейке, равный первоначальному отсчету при положении оси вертушки на поверхности воды плюс расчетная глубина погружения, т.е. так же, как показано в примере III табл. 14.

§ 163. При наличии отклонения троса от вертикального положения для расчета глубины погружения вертушки под воду принимается значение глубины скоростной вертикали, не исправленное на относ троса (см. табл. 14, пример IV - глубина погружения в графе 16 вычислена по значению глубины 4,82 м, записанной в графе 9).

Работа с высоких люлечных переправ (или высоких мостов), когда требуется вводить поправку к длине надводной части троса, выполняется инженером или техником станции при участии наблюдателя.

§ 164. Для удобства работы вертушкой со штанги должны применяться простейшего типа штангодержатели <1>. Применение последних значительно облегчает работу, освобождает руки и позволяет наблюдателю более спокойно и внимательно вести измерение. С применением штангодержателя измерение расхода воды на створах, оборудованных гидрометрическими мостиками или люлечными переправами, может выполнить один наблюдатель.

<1> Допускается применение штангодержателей, изготовленных в местных УГМС, так как промышленностью они не выпускаются.

§ 165. После опускания вертушки в воду в нужную точку по глубине вертикали через один-два сигнала (по которым убеждаются, что сигнализация в порядке и лопастный винт набрал скорость вращения, соответствующую скорости течения потока) включается секундомер и начинается счет сигналов.

Первый сигнал, по которому включается секундомер, в счет не принимается — он называется нулевым.

Включение секундомера, отсчеты времени и остановка секундомера производятся по концу сигнала. Начало сигнала как бы предупреждает наблюдателя, позволяет ему подготовиться и более точно заметить время конца сигнала.

Если в течение 100 с поступят два и более сигналов, по следующему сигналу (первому, поступившему по истечении 100 с) секундомер останавливается и измерение прекращается.

При большой скорости течения, когда сигналы поступают чаще, чем через 2 с, измерение прекращается на 50 сигналах, т.е. в этом случае продолжительность измерения может быть меньше 100 с.

При малой скорости течения, когда промежуток времени между сигналами превышает 80 с, измерение вертушкой не рекомендуется и следует переходить на измерение скорости глубинным поплавком, согласно § 176 - 179.

§ 166. При счете сигналов следует обращать внимание на равномерность их поступления. Если будет обнаружено, что сигналы поступают очень неравномерно, измерение в точке прерывается. Вертушка поднимается из воды и проверяется, не тормозится ли чем-либо (например, намотавшейся травой) вращение лопастного винта, исправен ли контакт у вертушки, в порядке ли сигнальное устройство и электрические провода. Измерение в точке в этом случае повторяется.

Счет сигналов, чтобы не сбиться, следует вести вслух. В момент окончания последнего сигнала секундомер выключается (останавливается) и записывается номер последнего сигнала и продолжительность измерения в секундах по показанию секундомера.

§ 167. Результаты измерения скорости в каждой точке записываются в графы 17 и 19 книжки расхода (см. табл. 14). В графу 17 записывается номер последнего сигнала в момент остановки секундомера, а в графу 19 показание секундомера по последнему сигналу.

Графы 18, 20, 21 и 22 заполняются при вычислении расхода.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

При зарастании русла

§ 168. На реках с зарастающим руслом на 3 — 5 м выше и ниже гидрометрического створа по всей ширине реки выкашивается водная растительность, чтобы она не мешала работе вертушки и можно было правильно измерить площадь живого сечения реки и скорость течения. В несколько бульшей полосе расчищаются берега от кустарника и высокой травяной растительности.

Наблюдатель должен своевременно удалять водную растительность на участке гидрометрического створа по мере ее подрастания после первого выкашивания.

Скорость течения по глубине вертикали измеряется в трех точках: на 0,15, 0,5 и 0,85 глубины вертикали (основной способ).

При глубине вертикали меньше 40 см скорость измеряется в одной точке — на 0,5 глубины.

Учитывая возможность наматывания травы на лопастный винт, вертушку во время работы следует чаще осматривать и очищать, а при измерении в точке более внимательно следить за равномерностью поступления сигналов.

При ледоставе

§ 169. Работать со льда разрешается, как правило, при толщине льда не менее 10 см и при условии, что температура воздуха будет не выше -5 °C.

При толщине льда меньше 10 см, независимо от температуры воздуха, а также при температуре выше -1 °C и при большой толщине льда должны быть приняты меры предосторожности согласно правилам по технике безопасности (см. § 16).

Вся полоса гидроствора для удобства передвижения расчищается от нагромождения льдин (при наличии торосов). При крутых берегах на спуске к реке делаются ступеньки и поручни. Расчищать гидроствор от снега не следует во избежание более интенсивного нарастания льда. Расчищается гидроствор от снега только по особому указанию станции в тех случаях, когда требуется искусственно стеснить живое сечение реки подо льдом для повышения скорости течения.

Для удобства и облегчения работы зимой со льда наблюдатель, при содействии станции, может устроить на санках небольшую будку, отапливаемую железной печкой или керосинкой. Будка может быть сделана из легких жердей или брусьев с обшивкой любым имеющимся на месте материалом (толем, фанерой, досками, соломенными или из ивняка матами, рогожей и т.п.). Чтобы в будке можно было установить печку и работать с вертушкой, ее размеры в плане должны быть порядка 1,0 x 1,75 м, высота 1,8 — 2,0 м.

В крыше для поднятия штанги делается продолговатая прорезь, а в полу — люк размером порядка 0,25 x 0,50 м для опускания вертушки.

§ 170. Положение промерных и скоростных вертикалей намечается прямо на льду с измерением расстояний от постоянного начала мерной лентой или рулеткой.

На каждой вертикали пробиваются лунки продолговатой формы, небольшого размера, достаточного для опускания вертушки. Для предохранения от быстрого замерзания лунки должны быть прикрыты утепленными крышками, которые изготовляются из соломы, тростника, камыша и других подручных материалов.

Вследствие того что при ледяном покрове русло реки обычно более устойчиво, чем при открытом русле, в некоторых случаях (по разрешению гидрологической станции) промеры глубин производятся через два-три измерения расхода воды. При наличии шуги промеры обязательны при каждом измерении расхода воды.

При определении расхода воды подо льдом измеряются расстояния от постоянного начала до уреза нижней поверхности льда, для чего у каждого берега пробивается несколько лунок или устраивается во льду траншея, пока не будет обнаружено место сопряжения нижней поверхности льда с откосом берега (рис. 66). Урез поверхности воды определяется по профилю.

Рис. 66. Урез воды и нижней поверхности льда: 1 — урез воды (определяется по профилю); 2 — урез нижней поверхности льда; 3 — уровень воды в лунке

§ 171. При промерах глубин со льда на всех промерных вертикалях измеряется глубина погружения льда и слоя шуги (рис. 67). Толщина льда измеряется и записывается с точностью отсчета до 1 см, а толщина шуги — с округлением до 10 см. Запись промеров при наличии ледяного покрова производится в книжке расхода КГ-4 в разделе «Промеры» (табл. 17).

Рис. 67. Рабочая глубина вертикали при наличии льда и шуги: 1 — рабочая глубина; 2 — глубина погружения шуги; 3 — толщина льда; 4 — ледомерная рейка; 5 — глубина погружения льда (толщина погруженного льда); 6 — шугомерная рейка; 7 — уровень воды в лунке; 8 — слой шуги; 9 — полная глубина

В графу 7 записывается глубина погружения льда, в графу 8 - сумма глубин погружения льда и шуги, если последняя имеется под ледяным покровом. В графу 9 записывается разность значений глубин в графах 6 и 8.

Таблица 17

Пример записи данных промеров глубин в книжке расхода КГ-4

В случае весьма неравномерного распределения шуги в гидрометрическом створе наблюдатель должен самостоятельно переместить постоянные или назначить дополнительные скоростные вертикали так, чтобы измерениями скоростей были охвачены все обособленные части потока.

§ 172. Скорость течения подо льдом основным способом измеряется в трех точках: на 0,15, 0,5 и 0,85 рабочей глубины. Здесь рабочей глубиной является расстояние по вертикали от дна до нижней поверхности льда, а при наличии подо льдом шуги — до нижней поверхности шуги.

На скоростных вертикалях толщина льда и шуги, так же как и общая глубина, измеряется повторно перед измерением скорости.

Зимой при сильных морозах во избежание обмерзания прибора допускается работать со льда вертушкой, не закрепленной на штанге зажимными винтами (когда она может свободно вращаться вокруг штанги). В этом случае к вертушке прикрепляется хвост, устанавливающий ее по направлению течения. При измерении скорости корпус вертушки поддерживается на нужной глубине электрическим проводом. Такой способ устраняет необходимость извлекать прибор из потока и переставлять его на штанге при переходе с одной точки вертикали на другую. При этом наблюдателю нужно следить за тем, чтобы провод был натянут, ось вертушки находилась на требуемой глубине.

При глубине меньше 40 см скорость на вертикали измеряется (основным способом) в одной точке — на 0,5 рабочей глубины. Под ледяным покровом работа вертушками ГР-21 и ГР-21М возможна при рабочей глубине не менее 15 см, а вертушками ГР-55 и ГР-99 — при глубине не менее 8 см.

Результаты измерений глубин (полной, погружения льда и шуги, рабочей, погружения вертушки в точках по вертикали) записываются в разделе книжки расхода «Измерения на скоростных вертикалях» (табл. 18).

Рабочая глубина вычисляется так же, как и при промерах глубин. Расчет глубины погружения вертушки в нужную точку по вертикали производится от значения рабочей глубины, записанной в графе 13.

Глубина погружения вертушки рассчитывается по таблице глубин (в книжке расхода) и записывается в графу 15.

При работе вертушкой на штанге в графу 16 следует записать глубину погружения вертушки от дна, т.е. отсчет по штанге.

При работе вертушкой с троса, если счетчик имеет приспособление, сбрасывающее на нуль, показание счетчика в точке, записанное в графе 16, должно повторять значение глубины, записанное в графе 15 (см. табл. 18, пример II).

Если применяется счетчик без сброса на нуль, показание его в точке должно быть равно показанию счетчика при положении оси вертушки на поверхности воды плюс рассчитанная глубина погружения, записанная в графе 15 (см. табл. 18, пример III).

Таблица 18

Пример записи данных измерения на скоростных вертикалях в книжке расхода КГ-4