Отчет по летней гидрологической практике

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Тюменский  Государственный

Архитектурно  Строительный Университет 
 
 
 
 
 
 

Кафедра водоснабжения и водоотведения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Отчет по летней

гидрологической практике 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                   Выполнил:

                                                                                                     Проверил: 
 
 
 

 
Содержание 

1. Введение                                                                          
2. Способы и методики измерения уровней воды в водоемах
3. Измерение уклонов поверхности воды                         
4. Измерение глубин                                                           
5. Измерение скоростей течения воды                              
6. Измерение расходов воды                                              
7. Выводы                                                                             
8. Список литературы                                                         

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. Общие сведения о гидрометрии. 

       Гидрология – наука о природных водах и протекающих в них явлениях и процессах, изучающая законы количественного распространения режима и круговорота вод во взаимосвязи с климатическими, физико-географическими факторами и деятельности людей.

       Огромный  объем гидрологической информации используется для разработки прогнозов  и предупреждения опасных стихийных явлениях на водных объектах суши и на море. Прогнозы явлений и состояний в гидросфере используются так же для планирования экологических задач, для оценки водных ресурсов, для различных территориальных единиц. Гидрологические данные используются при проектировании и строительстве хозяйственных объектов, т. к. ни один объект не может обходиться без потребления воды.

       Водный  объект - основное понятие гидрологии суши. Водный объект подразделяется на водотоки и водоемы. К понятию водный объект тесно примыкает понятие водосбор.

       Водосбор -  часть зеленой поверхности  и толща почв и горных пород,  с которых вода поступает в водный объект.

       По  характеру распределения вод  гидрология делится на гидрологию суши и на гидрологию морей и океанов.   

       Гидрология  суши изучает  поверхностные воды, в основном речной исток и соответствующие  ему явления.

       В гидрологии суши выделяется 4 основные раздела:

• гидрография
• гидрометрия
• гидрологические прогнозы
• гидрометрические расчеты

       Раздел  гидрологии суши, изучающий закономерности географического распространения поверхностных вод, конкретные водные объекты и их взаимосвязь с физико-географическими условиями территории называется гидрографом суши.

        Гидрометрия – наука о методах и средствах определения величин, характеризующих движение и состояние жидкости.

       Гидрологические прогнозы – научно-обоснованное предсказание развития гидрологических явлений в будущем для предсказывания сроков наступления опасных гидрологических явлений с помощью деятельных расчетов по данным геометрических измерений.

       Речная  гидрометрия – это раздел гидрометрии, изучающий методы и приборы для определения характеристик речного потока. В задачи речной гидрометрии  входят определение не только расходов воды, но и других характеристик потока, а также связи между ними (например, связей между расходами и уровнями воды, связей между расходами воды и расходов насосов). Иногда, если такие связи устойчивы, измерение одной гидрологической характеристики потока заменяют измерениями другой, что значительно облегчает работу.

       Однако  однозначность связей между величинами может быть нарушена под влиянием некоторых внешних факторов. Следовательно, для получения корректных значений требуемой характеристики, зачастую необходимо производить измерения сразу нескольких гидрологических показателей, позволяющих исключить, либо свести к минимуму возможные погрешности. Используя, таким образом, значения дополнительно измеренных характеристик потока можно привести неоднозначную связь между величинами к однозначной.

       Методы  измерения параметров водотоков  отличаются огромным разнообразием, что  объясняется изменением характеристик  естественных водотоков в широких пределах. То есть использование способа, применимого к сравнительно небольшим водотокам (например, ручьям), может быть совершенно нерациональным   или даже не реальным по отношению к водотокам, более значимым по своим размерам и характеризующимся переносом большого количество твердых включений (например, большим рекам). 

       Состав  и объем гидрометрических работ  на водных объектах  можно разделить  на три группы:

• стационарные гидрометрические работы на гидрологических постах и станциях;
• экспедиционные гидрометрические работы;
• гидрометрические работы, необходимые для нужд эксплуатации всевозможных объектов и проводимые в составе изысканий при строительстве любых сооружений, на которые водные объекты могут оказывать влияние.

       Для разработки проектов инженерных сооружений, подверженных воздействию со стороны водного объекта, необходимо собрать гидрологические данные, которые должны характеризовать его режим.

       Основными видами гидрометрических работ на реках  являются:

• измерение геометрических элементов потока (уровней, глубин, ширин потока) и уклонов поверхности воды;
• измерение кинематических элементов потока (скоростей и направлений течения);
• измерение расходов воды;
• измерение расходов насосов;
• измерение расходов льда.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Способы и методики измерения уровней воды в водоемах 

       Измерения уровней воды в водотоке или водоеме  осуществляются на водомерных постах, которые в зависимости от срока  действия могут быть постоянными, предназначенными для длительных (стационарных) наблюдений за уровнями воды, или временными, создаваемыми на период изысканий и строительства. 

       Уровень воды – высота поверхности воды в водном объекте над постоянной по высоте условной горизонтальной плоскостью сравнения, называемой нулем графика гидрологического поста и располагаемой обычно на 0,5 м ниже самого низкого уровня воды, когда- либо в изучаемом створе фактически наблюдавшегося, что позволяет исключить появление в процессе измерений отрицательных значений. 

       Водомерный  пост – устройство для систематического измерения уровня воды на реках, морях, озерах, каналах. Состоит из приспособления для отчета уровня воды и реперов – геодезических сооружений, закрепляющих положение точки, высота которой определена.

       Речной  водомерный пост оборудован деревянной или металлической рейкой  с делениями, прикрепленной вертикально к сооружению (мосту, плотине и т.п.), а свайный водомерный пост – сваями, забитыми перпендикулярно к берегу. Если подход к рейке затруднен (например, крутой берег), устанавливают передаточные водомерные посты, которые позволяют производить отчет на расстоянии. Для непрерывной записи колебаний уровня служат самопишущие приборы – самописцы уровня воды. Дистанционные водомерные посты оборудованы механическими, электрическими, радио-  или др. системами, передающими показания уровня к месту отчета. Наблюдения на водомерных постах производится ежесуточно в определенные, строго установленные сроки.  

                                     Рис. 1. Речное водомерное устройство:

1—часть водомерной  рейки. 2 — рейка, укрепленная на свае, 3 — ограждение рейки 

 
 

Измерение уклонов поверхности  воды. 

       Уклоны  бывают продольные и поперечные.

Продольные  уклоны:

       Уклоны  изменяются в течение года в зависимости  от колебания горизонта воды. В период низких вод уклоны на перекатах больше, чем на плесах. Продольные уклоны во время периода повышения вод выравниваются и делаются больше, чем в период низких.

       В местах, где русло реки сужается берегами в плане, уклоны поверхности  больше, чем на участках выше этих мест.

Поперечные  уклоны: 

       Причины:

1) Вращение  Земли вокруг своей оси (закон  Кареолеса)    

         Закон Кареолеса обуславливает подмыв правых берегов рек, текущих в направлении северного полушария, и левых берегов, текущих в направлении южного полушария.                                          

2) Воздействие центральной силы на закругления

         При движении потока на закругление русла возникает центробежная сила, направленная в сторону вогнутого берега. Она вызывает перекос поверхности потока и определяется как отношение квадрата скорости движения потока к радиусу закругления:

                                                 а_ц = V_п/r

Угол наклона  водной поверхности на изгибе к горизонтальной плоскости:

tg γ = а_ц/g

Превышение  у вогнутого берега уровня воды над  вогнутым берегом:

∆h  = В*tgγ

Воздействие центробежной силы на формирование берегов русла служит одной из причин продольного перемещения излучин. Меняя место своего воздействия, центробежная сила оказывает влияние на форму берегов долины и русла. 

3) Неравномерность распределения течения

       Распределения скорости зависит от характера движения. Ламинарный режим наблюдается в подземных водах, для рек не характерен. При этом максимальная скорость наблюдается на поверхности.

       Для измерения продольных и поперечных уклонов свободной поверхности  воды на границах участка измерения уклона устанавливают водомерные (уклонные) посты. По уровням,  измеренным на обоих постах, вычисляют разницу их значений, а затем, разделив полученное значение на расстояние между точками измерений, вычисляют величину уклона.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Измерение глубин. 

       Измерение значений глубин лежит в основе расчетов величины живого сечения потока, а, следовательно, расходов воды. При помощи измеренных глубин можно также определить форму рельефа дна водотока или  водоема, объем воды в водоеме и т.п.

        Глубина потока – расстояние по вертикали от свободной поверхности потока до дна или расстояние в плоскости живого сечения от свободной поверхности потока предшествует процессу измерения значений скорости потока точечным способом.

       Глубины измеряют гидрометрической штангой (наметкой), лотом и гидрометрическими профилографами.

        Лот – навигационный прибор для измерения глубины воды с борта судна. Различают ручной, механический и гидроакустический лот. Ручной лот состоит из свинцовой или чугунной гири (массой 3,5 – 5 кг) в форме конуса (пирамиды), к вершине которой привязан трос (лотлинь), разделенный на метры (или футы) и его части марками различного цвета и формы. Ручным лотом можно измерить глубину до 50 м при скорости судна 3-5 узлов (5-9 км/ч). Действие механического лота основано на изменении гидростатического давления в трубке, запаянной с одного конца и погружаемой другим (открытым) концом в воду. Механический лот служит для измерения глубин от 10 до 200м на ходу судна, скорость которого не превышает 16 узлов (28 км/ч). Механические лоты для измерения особо больших глубин, применяемые на океанографических судах, называют глубомерными машинами.