Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть I. Гидрологические наблюдения и работы на больших и средних реках (3-е издание, переработанное и дополненное)

2.1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К УЧАСТКУ РЕКИ

2.1.1. Место для проведения гидрологических наблюдений на посту должно удовлетворять трем условиям: 1) режим реки в этом месте должен быть характерным для достаточно большого участка (района), чтобы результаты наблюдений можно было использовать для гидрологических прогнозов, расчетов и информаций; 2) место (участок) должно быть удобно для производства наблюдений, обеспечивая наибольшую возможную их точность в данных условиях; 3) вблизи от участка должны быть средства связи (телефон, телеграф, радио), что особенно важно для информационных (оперативных) постов.

Место для оборудования гидрологического поста, удовлетворяющее первому условию, устанавливается с учетом перспективного плана рационализации размещения и развития пунктов гидрологических наблюдений на реках, озерах и водохранилищах, составляемых УГМС на основании современного использования водных ресурсов.

Характерность режима реки, удобство и обеспечение точности наблюдений должны быть с возможной полнотой оценены на месте при обследовании реки. Поэтому выбор участка является весьма ответственной работой, которая поручается опытному и квалифицированному специалисту станции, способному выбрать наивыгоднейшее место (участок) для организации стационарных гидрологических наблюдений.

Следует помнить, что неудачный выбор участка влечет за собой перенос наблюдений на другое место, связанный с большими материальными затратами и зачастую с нарушением непрерывности ряда наблюдений.

Выбирая место наблюдений, следует оценивать не только природные условия с точки зрения их соответствия наиболее удобному производству наблюдений в данном месте при разных состояниях режима, но нужно определить необходимость и реальную возможность осуществления разного рода искусственных мероприятий для повышения удобства наблюдений, таких, как, например, расчистка русла и поймы, устройство переправы, гидрометрических сооружений и др.

2.1.2. Участок реки, предназначенный для организации стационарных гидрологических наблюдений за стоком воды, должен быть прямолинейным, по крайней мере, на протяжении трехкратной ширины между бровками меженного русла реки, с однообразными по длине участка шириной, глубиной и продольным уклоном водной поверхности и по возможности с правильной формой профиля поперечного сечения. На равнинных реках, характеризующихся чередованием плёсов и перекатов, предпочтение отдается плёсовым участкам, проведение наблюдений на которых удобнее и дает большую точность наблюдений в паводочный период.

На горных реках участок должен располагаться непосредственно выше стремнин и порогов и отличаться относительно спокойным течением и наиболее ровным, не загроможденным камнями руслом.

На участке, а также непосредственно ниже его, не должны впадать крупные притоки, находиться неустойчивые перекаты и острова, могущие вызывать косоструйность течения, поперечные уклоны, заторы и зажоры льда и другие явления, нарушающие правильность и однообразие течения.

Берега и русло должны быть возможно более устойчивыми, а также не подверженными значительному зарастанию растительностью. Пойма, если ее нельзя избежать, должна быть наименьшей ширины, по возможности ровная, без протоков, стариц, возвышенностей и свободная от древесной и кустарниковой растительности. Коренные берега должны быть по возможности параллельными между собою хотя бы на протяжении половины ширины разлива при высоком стоянии уровня воды.

На участке и непосредственно выше его не должно быть сбросов промышленных и канализационных вод и других отходов производства, могущих искажать естественный режим реки в отношении всех изучаемых элементов. На участке поста не должно быть лесных бирж и пристаней с большим грузооборотом.

При выборе участка для постов II и III разрядов, если в дальнейшем на данном участке не предполагается организация наблюдений за стоком воды, приведенные выше требования могут быть несколько смягчены с тем, однако, условием, чтобы выбранный участок резко не отличался от выше- и нижележащего участков реки.

Приведенные выше требования к участку наблюдений не могут распространяться на посты, организуемые со специальными целями, например, при изучении режима перекатов, исследованиях заторов, химического состава воды и термического режима в связи со сбросами промышленных вод и в других подобных случаях.

2.1.3. На участке реки, предназначенном для оборудования гидрологического поста, влияние переменного подпора должно сказываться в наименьшей степени. Переменный подпор выражается в независимых от естественных колебаний водности реки изменениях уровня и продольного уклона водной поверхности. При наличии переменного подпора связь между расходом и уровнем воды оказывается неоднозначной, вследствие чего учет стока значительно усложняется.

Причинами возникновения переменного подпора на участке реки могут быть:

а) расположенное ниже водохранилище, созданное плотиной, или озеро, уровни которых зависят от естественного баланса притока и стока воды в них, от искусственного регулирования наполнения и от ветровых денивеляций водной поверхности;

б) колебания уровня в реке, являющейся водоприемником изучаемой реки;

в) впадение ниже участка достаточно крупного притока;

г) наличие ниже по течению переката или скоплений наносов, подвергающихся деформациям;

д) переменное сопротивление в русле в результате скоплений льда и водной растительности, а также в результате сплава древесины и скоплений ее.

Как видно, переменный подпор - явление весьма широко распространенное. Выбрать такой участок, где в полной мере и всегда отсутствовал бы переменный подпор, почти невозможно, поэтому приходится искать место, в котором эффект переменного подпора наиболее ослаблен, т.е. где периоды наличия подпора сменяются наиболее длительными периодами отсутствия его и где переменный подпор характеризуется плавными и сравнительно медленными изменениями уровня и уклона водной поверхности.

Дальность распространения подпора от гидротехнического сооружения может быть выяснена из проекта сооружения, ранее произведенных изысканий и исследований или путем опроса персонала, обслуживающего сооружение, и местных жителей.

Если этих сведений не имеется, то дальность распространения подпора в метрах может быть приближенно оценена по формуле

,

где - средняя глубина при отсутствии подпора, м; - значение подпора (разность уровней верхнего и нижнего бьефов), м; - средний уклон водной поверхности при отсутствии подпора, выраженный в относительных единицах (не в промилле). При отсутствии данных об уклоне водной поверхности он может быть заменен осредненным значением уклона дна реки; - коэффициент, зависящий от отношения и определяемый по следующим данным:

Оценку дальности распространения подпора по приведенной формуле следует произвести как для межени, так и половодья.

Дальность распространения подпора, возникающего вследствие колебаний уровня воды водоприемника (озера, основной реки), может быть приближенно оценена по этой же формуле, причем за величину следует принимать полную амплитуду колебания уровня водоприемника. Иногда не представляется возможным достаточно уверенно оценить вероятность появления переменного подпора, особенно в том случае, когда причиной подпора являются деформации нижерасположенного переката. При этом рекомендуется предусмотреть устройство двух постов: первого - на участке гидрологических наблюдений и второго - у возможного источника подпора. В дальнейшем, в результате анализа материалов наблюдений по этим постам (путем построения графиков соответственных уровней) может быть сделано окончательно суждение о наличии переменного подпора.

При наличии переменного подпора выше гидротехнических сооружений, а равным образом неустановившегося режима ниже их, при суточном регулировании на ГЭС в большинстве случаев целесообразно организовать и проводить наблюдения, необходимые для учета стока, непосредственно на гидротехнических сооружениях.