Гидрологические посты

 Наблюдения за уровнями, скоростью и расходами воды в реках ведут на гидрологических постах. Гидрологические посты устраивают для проведения систематических наблюдений на реках при изучении гидрологического режима. Для целей гидромелиорации немаловажное значение имеют наблюдения за уровнями и расходами воды, проводимые на водомерных постах, являющихся основной составной частью гидрологических постов. Простейшие водомерные посты бывают двух видов - свайные и реечные.

Свайный водомерный пост устраивают на прямолинейном участке реки, где нет подпора воды, - возникающего вследствие какого-либо препятствия, замедляющего течение воды. При устройстве поста, перпендикулярного течению воды, намечают створ, по которому устанавливают репер (на незатопляемой части берега) и сваи (рис. 2). Сваи устанавливают на берегу и в дно реки по одной линии. Нумерация свай идет от репера. Число свай зависит от крутизны берега и амплитуды колебания уровня воды. Превышение верха свай друг над другом должно составлять 0,6 - 0,8 м. Первая свая должна быть выше наивысшего уровня на 0,3 - 0,5 м, последняя - на 0,5 м ниже самого низкого уровня. До устройства постов положение наибольших и наименьших уровней выясняется опросом у местного населения.

Используют металлические сваи, серийно выпускаемые заводами, или деревянные, изготавливаемые из древесины хвойных пород (лучше лиственницы) или твердолиственных (лучше дуба). Диаметр сваи 15 - 20 см. На верх сваи перед забивкой надевают металлическое кольцо. После забивки сваю ровно спиливают и в центре ее забивают гвоздь с широкой шляпкой, на который при замере уровней воды устанавливают рейку. Верх свай и репер связывают нивелировкой.

Рис. 2. Свайный водомерный пост: 1 - 4 – номера свай

Реечный водомерный пост устанавливают на участках рек с устойчивыми обрывистыми берегами (при необходимости с креплением их), на набережных, опорах мостов, как правило, при относительно небольшой (до 3 м) амплитуде годового колебания уровня. Измерение уровней ведется по водомерной рейке, являющейся основной частью поста. Водомерные рейки изготавливают деревянными (из твердых пород) или металлическими. Внешне рейка несколько напоминает нивелировочную. Длина ее 2 м (при необходимости устанавливают две рейки), ширина 13 см, толщина 2,5 см. Рейка разделена на части с ценой деления 2 см, с нумерацией с правой и левой части лицевой стороны. На водомерных постах ведут ежедневные измерения уровней воды (в 8 и 20 ч).

Водомерные посты с самописцами (лимниграфами) устанавливают на специальных постах. Часто используют самопишущий водомерный пост берегового типа (рис. 3). Устройство при измерении уровней воды самописцами включает лимниграфическую будку 1, колодец 4, соединенный трубой 6 с водотоком, и самописец 2, устанавливаемый на столике 3. Колодец устраивают закрытым для предохранения воды от замерзания. Вода в колодце за счет соединительной трубы поддерживается на уровне водотока (реки, ручья и др.). Трубу укладывают ниже самого низкого горизонта воды в водотоке. Дно колодца располагают несколько ниже нижней плоскости соединительной трубы. Для предохранения от замерзания колодец закрывают плотной двойной крышкой, располагая нижнюю на 0,3 - 0,5 м ниже поверхности почвы.

Для регистрации уровней воды можно использовать самописцы уровней воды, сконструированные Государственным гидрологическим институтом. В настоящее время применяют самописцы типа "Валдай", работающие в режиме записи уровней 12 и 24 часа, и ГР-38 длительного действия. Часовое устройство позволяет вести запись в течение 8, 16 или 32 суток.

Самописец "Валдай" (рис. 4) работает следующим образом. Поплавок, перемещаясь при изменении уровня воды в колодце, передает через блок 6 вращение на барабан 7, на котором крепится специальная разграфленная лента. Гиря 8 перемещает с помощью направляющего каната каретку с пером 9. При вращении перемещаемое перо ведет запись изменения уровня воды.

Рис.3. Схема установки самописца берегового типа:

1 – будка; 2 – самописец; 3 – столик; 4 – колодец; 5 – поплавок; 6 – соеди­нительная труба

Рис. 4. Общий вид самописца “Валдай”:

1 – поплавок с грузом; 2,3 – трос системы поплавок – противовес; 4 – противовес; 5 – крючья; 6 – поплавковый блок; 7 – барабан; 8 – гиря с тросом, перемещающим каретку; 9 – каретка с пером; 10 – головка завода механизма часов; 11 – часовой механизм

Режим уровней

Положение уровня воды в реках имеет важное значение для лесного хозяйства. При высоких уровнях воды происхо­дит затопление пойм, подтопление участков леса. Высокие подъемы уровней вынуждают при строительстве дорог строить насыпи для подъема дорог и высокие мосты. Уровни воды в реках, особенно равнинных, ограничивают глубину каналов, впадающих в реки, так как дно канала нельзя рас­полагать ниже уровня воды в реке – водоприемнике.

При наблюдении на водомерных постах уровни измеря­ются ежедневно (или несколько раз в день). Если по таким данным построить графики, то их можно анализировать. В то же время режим уровней характеризуется определенной по­вторяемостью и продолжительностью стояния горизонтов воды. Повторяе­мость показывает, сколько дней горизонт воды наблюдался на определенных уровнях в течение периода наблюдений. Продолжительность показывает количество дней, в те­чение которых уровень воды был не ниже заданного (учитываемого в расчетах). Повторяемость и продолжительность выража­ются как в абсолютных величинах (днях), так и в процентах от общей величины.

Задание 4. Построить графики частоты и обеспеченности. При построении графиков отмеченные уровни воды в реке разбиваются на определенные интервалы. Величина интерва­ла зависит от величины амплитуды колебаний уровней и со­ставляет 10—50 см. Данные ежедневных измерений уровней распределяют по установленным интервалам (табл. 2). Эти данные и служат для построения графика повторяемости (частоты). Такой график показывает количество дней, в те­чение которых уровни воды находились в пределах того или иного интервала. Наиболее часто повторяющийся в течение вегетационного периода горизонт (уровень) воды называется бытовым горизонтом.

Таблица 2