ГИДРОМЕТРИЯ

— раздел гидрологии, разрабатывающий методы количественного определения различных элементов, характеризующих режим природных вод. В соответствии с делением гидрологии по видам вод гидрометрия имеет свои подразделения, в к-рых изучаются: атмосферные воды (гидрометеорометрия), подземные воды и поверхностные воды. Гидрометрия поверхностных вод делится на океанометрию (гидрометрия океанов и морей) и на гидрометрию вод суши (рек, озер, болот и ледников).

При гидрометрических наблюдениях и исследованиях измеряются и изучаются: колебания уровней воды, уклоны водной поверхности, рельеф дна и формы русла, скорости и направления течения, количества протекающей воды, расход и механич. состав взвешенных и донных наносов, количество растворенных веществ, изменения темп-ры воды, нарастание и разрушение ледяного покрова и внутриводного льда, испарение с поверхности воды, цвет, прозрачность и химич. состав воды.

Уровень воды в реках, озерах и др. водоемах колеблется в зависимости от природных физико-географич. и кли- матич. явлений; для рек, в частности,— от распределения атм. осадков внутри года, таяния ледников, сгонных и нагонных ветров и пр.

Наблюдения за уровнями воды производятся на водомерных постах, к-рые бывают реечные и свайные. Реечные посты устраиваются на участках рек и озер с обрывистыми устойчивыми берегами и на гидротехнич. сооружениях (мосты, набережные, плотицы). На участках рек с пологими берегами сооружаются свайные посты.

Если необходимо непрерывно фиксировать колебания уровня воды в водотоке (напр., при эксплуатации гидросооружений или на реках, режим к-рых характеризуется резкими колебаниями уровня), применяют самоишцущие приборы, записывающие ход уровня воды на ленте. Самописцы устанавливаются самостоятельно или в дополнение к обычным водомерным постам.

Уклоны водной поверхности определяются на участках гидрометрических станций, водомерных постов и в пределах строит, площадок гидротехнич. сооружений. Наблюдения на участках гидрометрич. станций и постов производятся на уклонных водомерных постах.

В пределах строит, площадок уклоны определяются путем нивелирования продольного профиля мгновенной водной поверхности. Частота и расположение точек нивелирования обусловливаются требованиями к подробности и точности материалов, а также сложностью продольного профиля водной поверхности. Уклоны обычно выражаются в промиллях.

Рельеф дна и формы русла устанавливаются с помощью промеров по поперечным профилям, выполняемых наметками, ручными лотами, гидрометрич. лебедками со счетчиками глубин, профи- лографами и эхолотами. Из речных эхолотов в СССР наиболее распространен эхолот с автоматич. непрерывной записью глубин на батиграмме.

Скорости течения воды (в м/сек) определяются с помощью гидрометрич. вертушек и поплавков. При измерении скоростей течения поплавками устанавливают скорости движения самого поплавка, перемещающегося вместе с движущейся водой. Делением длины пройденного поплавком пути на соответствующий отрезок времени находят скорость течения воды. Местонахождение поплавка фиксируется в различные моменты времени с помощью геодезич. инструментов (теодолит, мензула). Поплавки бывают: поверхностные; глубинные — для измерения скоростей и направления течения на заданной глубине; поплавки-интеграторы — для определения средних скоростей течения по глубине потока.

Гидрометрическая вертушка измеряет скорости течения в любой точке живого сечения потока с большой точностью (1—2%). Лопасти вертушки вращаются под действием движущейся воды. Между скоростью течения и числом оборотов лопасти за 1 сек. существует зависимость, которая определяется тарированием в спец. тарировочных бассейнах.

Для измерения направлений течений пользуются прибором «бифилярным подвесом» и др. Скорости течения воды в разных точках поперечного сечения неодинаковы. Поэтому средняя скорость реки в сечении определяется измерениями вертушкой скоростей в нескольких вертикалях на разных глубинах. При свободном от водной растительности и льда русле скорости по вертикали измеряются в 5 точках: у поверхности, на 0,2Н, 0,6Н, 0,8Н и у дна (Н—глубина от поверхности).

Расходом воды наз. количество (объем) воды, протекающее в единицу времени через поперечное сечение потока в м3/сек. Существует несколько способов определения расходов воды. О б ъ е м и ы й способ заключается в наполнении за известное время сосуда определенной емкости протекающей в русле водой; применяется при измерении расходов очень малых водотоков (ручьев). Способ смешения основан на определении и сопоставлении степени концентрации выпускаемого в поток раствора к.-л. солей и концентрации солей в потоке после смешения; применяется на реках с бурным течением. При гидравлич. способе расход воды устанавливают по формулам гидравлики, по известным живому сечению реки, ее продольному уклону и коэфф. шероховатости. Гидравлич. способ широко применяется при определении расходов воды, пропускаемых гидротехнич. сооружениями. К гидравлич. способам относится определение расходов воды также посредством водосливов с тонкой стенкой и гидрометрия, лотков.

Гидрометрический способ, наиболее распространенный, основан на измерении площади поперечного сечения реки и скоростей течения на вертикалях в различных точках.

Расходом наносов наз. количество (вес) наносов,, проносимых водой через поперечное сечение потока во взвешенном и влекомом состоянии за единицу времени. Расход наносов выражается в кг/сек. Отношение расходов наносов к расходу воды в .реке наз. мутностыо и выражается в г/м3 или г!л.

Расход взвешенных наносов определяется теми же приемами, что и расход воды при гидрометрич. способе. Сумма расходов наносов за определенный отрезок времени (декада, месяц, год) называется твердым стоком, или стоком наносов. Величина стока взвешенных наносов на равнинных реках составляет 90—98% от общего количества наносов, проносимых рекой, и только для нек-рых горных рек количество донных наносов может значительно превышать взвешенные. Для измерения количества влекомых по дну наносов (песок, галька) пользуются донными батометрами.

К спец. работам по вопросам, изучаемым гидрометрией, относятся наблюдения за зимним термическим и ледовым режимом потока: сроки и условия образования и разрушения ледового покрова и внутриводпого льда; режим изменения толщины льда; строение льда и его физико-механич. свойства; ледоходы на реках; влияние ледовых образований на режим реки.

Такие специальные работы, как исследования волн — их высоты, длины, скорости и направления перемещения, периода и др. — проводятся на ветроволномерных постах и волноисследовательских станциях, оборудованных специальными приборами (волномерные вехи, волнографы, оптические волномеры и др.). Применяется также специальная аэрофотосъемка волнения.

Лит.: Огневский А. В., Гидрометрия и производство гидрометрических работ, 2 изд., М., 1937; Быков В. Д., Гидрометрия, Д., 1949; Соломенцев Н. А., Гидрометрия, Л., 1950.

  КАНАЛИЗАЦИЯ. Измерение расхода жидкости в канализационных ...

  Натурные испытания агрегатов

  Почему затонули города. Затопление морем древних прибрежных ...