МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРОЕКТОВ ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Толстухин Андрей Иванович, канд. техн. наук, доцент Поволжского государственного технологического университета, декан факультета Природообустройства и водных ресурсов Член Национального номинационного комитета Российского национального юниорского водного конкурса

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ И РАСХОДА 1.Поверхностными поплавками (самый простой, но и самый неточный) 2.Аналитический метод с использованием измерителей скорости (наиболее точен для рек) 3.Гидравлический метод (применяется, если нет возможности измерить скорости течения) 4.Измерение расхода водосливами (рекомендуется для измерения расходов ручьев)

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПОПЛАВКАМИ Для измерения поверхностных скоростей выбирают прямой участок длиной не менее L=50V макс. Поверхностная скорость V п =L/t. Средняя скорость V ср =КV п, где К – поправочный коэффициент от поверхностной скорости к средней, приближенно К=0,7…0,9

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПОПЛАВКАМИ Использование глубинных поплавков позволяет получить более достоверные результаты, в этом случае вводить поправочный коэффициент для расчета средней скорости не нужно

Поплавки применяют для измерения расхода воды в следующих случаях: - для измерения малых скоростей течения на вертикали, когда они меньше предельной скорости вертушки – 0,08 м/с, например, при заросшем русле (глубинные поплавки); - при интенсивном ледоходе в качестве поплавков используют отдельные льдины (поверхностные поплавки); - при повреждениях вертушки, плавсредства или переправы (поверхностные поплавки); - для разовых приближенных определений расхода воды на необорудованных створах и при рекогносцировке (поверхностные поплавки); - в период половодья и паводков на больших реках (аэрогидрометрическим способом). ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПОПЛАВКАМИ

Расположение скоростных вертикалей в гидрометрическом створе АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА На первом этапе работ производится разбивка промерных (скоростных) вертикалей. Число таких вертикалей определяется необходимой точностью, изменчивостью рельефа дна русла, шириной русла реки

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Расположение точек измерения скоростей на скоростной вертикали V=0,1(V пов +3V 0,2h +3V 0,6h +2V 0,8h +V д ) V=0,25(V 0,2h +2V 0,6h +V 0,8h ) V=0,5(V 0,2h +V 0,8h ) V=V 0,6h В зависимости от необходимой точности, глубины реки выбирается метод измерения средней скорости на вертикали (одно-, двух-, трех- или пятиточечный). При глубинах менее 1 м рекомендуется измерять скорость течения в одной точке (на глубине 0,6h)

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Приборы для измерения скоростей течения Гидрометрическая вертушка (электронный измеритель скорости) Трубка Пито

Q – расход, м 3 /с; - площадь живого сечения, м 2 ; R – гидравлический радиус, м, R= / ; - смоченный периметр, м; с – коэффициент Шези; n – коэффициент шероховатости русла (принимается по справочникам в зависимости от состояния русла); i – уклон свободной поверхности (для большинства равнинных рек 0,001…0,005) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Формула Шези

ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДОСЛИВАМИ Треугольный водослив Томпсона Трапецеидальный водослив Чиполетти Q = 1,4H 5/2 =90 Q = 1,86BH 3/2 tq =0.25

ПОЧЕМУ НЕОБХОДИМЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ Выполнение гидрометрических работ является наиболее точным способом определения скоростей течения и расходов водных объектов, однако они дают результаты «здесь и сейчас» - именно в створе, где проведены измерения и именно в этот момент времени. Для получения репрезентативной картины о характере изменения расходов рек по их длине и в разные фазы гидрологического режима выполняют гидрологические расчеты. На следующем слайде представлена их классификация, красным выделен наиболее типичный случай. Последующие слайды показывают этапы работы по расчету гидрологических характеристик ( на примере реки Малая Кокшага) Полная информация о выполнении гидрологических расчетов имеется, например, в издании: Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984 год. В приложениях к справочнику представлен картографический материал, необходимый для выполнения расчетов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ Гидрологические расчеты Изучаемые гидрологические процессы Цель расчетов Полнота информации о режиме реки Водный режим Термический и ледовый режим Режим наносов и русловых процессов Обобщение натурных измерений параметров водных объектов Определение расчетных гидрологических характеристик Предсказание будущего гидрологического режима Регулирование речного стока и составление проектов использования водных ресурсов При наличии гидрометрических данных При недостаточности гидрометрических данных При отсутствии гидрометрических данных

РАСЧЕТНЫЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Реки Водосбора Расход воды Q, м 3 /с Объем стока воды W, м 3 Модуль стока воды q, л/(с км 2 ) Слой стока воды h, мм Уровень воды H, м Гидрографическая длина водотока L, км Средневзвешенный уклон водотока Площадь водосбора F, км 2 Средняя высота водосбора над уровнем моря Относительная лесистость водосбора f л, % Относительная заболоченность f б, % Относительная озерность f оз, % Средневзвешенная озерность f` оз, % Закарстованность водосбора f к, % Относительная распаханность водосбора f п, %

РАСХОДЫ РЕК РАСЧЕТНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ Максимальный Минимальный Весеннего половодья Летне – осеннего дождевого паводка Зимние Летние 30 - суточныеСреднесуточные Обеспеченность свыше 50%Обеспеченность до 25 – 50%

ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ СЕТЬ РЕКИ МАЛАЯ КОКШАГА

БАССЕЙНЫ РЕК МАЛАЯ И БОЛЬШАЯ КОКШАГА

РЕЗУЛЬТАТЫ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ РЕКИ МАЛАЯ КОКШАГА п/п Характеристика Длина участка от истока, км Площадь общая, км 2 Площадь лесов, км 2 Площадь болот, км 2 Площадь озер, км 2 НачалоКонец 1Верховье016, ,659,7100 2р. Нурма16, ,071748,072, , , ,4922, , ,788615,392,4500 5р. Шулка25, ,8220, ,788651, ,9120,2700 7р. Кордемка29, , ,1260, ,788651, ,6823,900 9р. Ошла51, , ,6224,7500, , ,361223, р. Манага58, , ,745,4200, , ,341653,116,030, р. Б. Ошла64, , ,96409, , ,294292,54219,730,6430, , ,294461,19381,2222,361,38 16р. М. Кундыш110, , ,3741,53,671,64 17Устье110, ,269493,3411,8819,290,354

ГРАФИК НАРАСТАНИЯ РАСХОДА ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ РАСЧЕТНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ р. МАЛАЯ КОКШАГА

Желаю творческих успехов в выполнении водных проектов. Буду рад помочь, контактная информация на титульном слайде.