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

5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1.1. Продольным уклоном водной поверхности на некотором участке реки называется разность отметок уровней (падение ), отнесенная к длине участка , т.е. . Уклон может выражаться в отвлеченных единицах или в метрах на километр (промилле).

5.1.2. Наблюдения за продольными уклонами водной поверхности должны быть организованы в тех створах, где в отдельные периоды времени с целью повышения точности учета стока необходимо производить определение расхода методом "уклон-площадь".

К таким случаям относятся:

- недостаточная освещенность измерениями верхней части кривой расходов;

- наличие переменного подпора, обусловленного различными причинами (подпор от впадения нижерасположенного притока или от реки-водоприемника, в которую впадает данная река, от заторно-зажорных явлений и т.п.);

- наличие интенсивных русловых деформаций;

- резко выраженное неустановившееся движение потока (при расположении поста ниже крупных гидротехнических сооружений, осуществляющих попуски, на реках с наличием ливне-дождевых паводков и др.);

- наличие затапливаемой в половодье или паводок широкой поймы;

- замена измерений расходов воды их вычислением по уравнению неравномерного движения или формуле Шези по всей амплитуде колебания уровня или только при паводочных уровнях (уровнях половодья).

Наблюдения за уклоном водной поверхности организуются также на реках-аналогах для получения значения коэффициента уравнения неравномерного движения или формулы Шези и для пойм - значения коэффициента шероховатости в целях распространения полученных данных на неизученные реки.

5.1.3. Частота измерений уклонов зависит от гидравлического режима потока, условий измерений и требуемой точности. Уклоны измеряются в таком количестве, чтобы получить достаточно обоснованную кривую зависимости уклона от уровня. При этом измерения уклона должны осветить зависимость по возможности по всей амплитуде колебания уровня воды и обязательно дать данные об уклонах в следующие фазы режима:

- начало весеннего подъема уровней;

- наступление уровней, соответствующих отметке выхода воды на пойму (при наличии последней);

- на пике половодья;

- среднее затопление поймы при спаде половодья;

- летняя межень (высокая, низкая);

- начальный период ледостава, его середина и период перед вскрытием реки.

При наличии переменного подпора частота измерений уклонов определяется быстротой изменения подпорных уровней. Иногда в такие периоды требуются ежедневные измерения уклонов. Вопрос о частоте измерений в этом случае решается гидрологической станцией.

5.1.4. Для производства наблюдений за уклонами водной поверхности в соответствии с рекомендациями, изложенными ниже, выбирается участок реки, по концам которого оборудуются уклонные посты. По своей конструкции - это обычные уровенные посты, тип которых выбирается в соответствии с местными условиями (характер русла, профили берегового откоса и т.д.). При наличии самописцев уровня воды желательно уклонные посты оборудовать ими.

Обычно один из уклонных постов (особенно верхний) стремятся совместить со створом основного (гидрологического) поста, но иногда основной пост оказывается расположенным в промежутке между уклонными.

Наблюдения за уровнем воды на уклонных постах следует проводить по возможности одновременно. При наличии одного наблюдателя и значительной длины базиса (расстояния между уклонными постами) для возможности приведения наблюдений к одному моменту времени наблюдатель поста должен записывать время производства наблюдений на каждом посту. При этом в периоды быстрого изменения уровней можно рекомендовать следующий порядок отсчетов по водомерным устройствам: на основном посту, на верхнем уклонном посту, на основном посту, на нижнем уклонном посту, на основном посту. Для случаев резкого изменения уровня воды при любом количестве постов на основном посту должны быть выполнены измерения уровня в начале работ по измерению уклона, в конце и в промежутке между наблюдениями.

При обработке наблюдений на уклонных постах строится график изменения уровня во времени по данным наблюдений на основном посту, по которому находится поправка к уровню на уклонных постах.

5.1.5. Уклоны водной поверхности могут быть получены с различной степенью осреднения по длине. Для некоторых видов гидравлических расчетов применяется уклон, осредненный в пределах морфологически однородных участков русла (включающих ряд плёсово-перекатных пар). Для тех целей, которые определены п.5.1.2, используется значение местного уклона, т.е. того уклона, который наряду с другими гидравлическими характеристиками (средняя глубина, площадь водного сечения и пр.) определяет пропускную способность русла в данном створе. Местные уклоны получаются осреднением по длине участка, репрезентативного для условий протекания потока через данный гидроствор. Чем короче участок, выбранный для измерения уклона, тем больше оснований считать, что он будет репрезентативным. Поскольку основной характеристикой уклона является падение на участке, то при малой длине последнего и малом падении значение уклона будет соизмеримо с погрешностями измерения уровня воды на уклонных постах. С этой точки зрения репрезентативный участок надо выбирать по возможности длиннее.