МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРОЕКТОВ ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Толстухин Андрей Иванович, канд. техн. - презентация

1 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

2 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)

3 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

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

5 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

6 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

7 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)

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

9 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

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

11 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.

12 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

13 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, %

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

15 ГИДРОГРАФИЧЕСКАЯ СЕТЬ РЕКИ МАЛАЯ КОКШАГА

16 БАССЕЙНЫ РЕК МАЛАЯ И БОЛЬШАЯ КОКШАГА

17 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

18 ГРАФИК НАРАСТАНИЯ РАСХОДА ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ РАСЧЕТНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ р. МАЛАЯ КОКШАГА

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