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

6.4. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ ГИДРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЕРТУШКОЙ

6.4.1. При измерении расходов воды вертушками применяются следующие способы: многоточечный, основной, интеграционный по вертикалям, ускоренный, сокращенные (по репрезентативной вертикали и единичной скорости).

Многоточечный способ предусматривает измерение расхода воды по увеличенному против обычного числу скоростных вертикалей с измерением скорости в 5-10 точках на каждой вертикали. Этот способ применяется только для выполнения специальных научно-методических исследований, проводимых ГМО и гидрологическими станциями в целях изучения всех особенностей скоростного поля потока в данном гидростворе в различные фазы режима. Многоточечный способ дает наиболее точное значение расхода. Однако в некоторых случаях увеличение продолжительности многоточечных измерений по сравнению с основным может снизить их точность, например, вследствие происходящих деформаций русла или существенных колебаний уровня воды за время измерения расхода.

На вновь открытых гидростворах в первый год их действия расходы воды измеряются многоточечным и 2-точечным способами поочередно (например, один расход - многоточечным, два-три расхода - основным способом). При этом в первый годовой цикл действия гидроствора многоточечным способом должно быть измерено не менее десяти расходов воды при разных фазах режима (на подъеме и спаде половодья, в межень и др.). Станция обязана включить в годовой план своей работы измерения десяти расходов многоточечным способом для тех действующих гидростворов, по которым такие работы не производились. Это необходимо для оценки точности измерения расходов воды и определения оптимального числа промерных и скоростных вертикалей в данном гидростворе. Измерения расходов воды многоточечным способом производятся инженерно-техническими работниками станции и опытными наблюдателями постов.

Основной способ предусматривает измерение расхода воды в двух точках (0,2 и 0,8 глубины). При оптимальном числе промерных и скоростных вертикалей (но не менее девяти) этот способ по сравнению с многоточечным способом обычно дает среднее квадратическое отклонение не более 3%.

Станция осуществляет измерение расходов воды основным способом сразу же после открытия гидроствора при условии поочередного измерения десяти расходов (многоточечным способом в первый годовой цикл), освещающих равномерно амплитуду колебаний уровня воды.

Интеграционный способ по вертикалям применяется при глубинах потока более 1 м и скоростях течения более 0,2 м/с с любых видов переправ. Измерения производятся с помощью гидрометрической интеграционной установки ГР-101. Точность измерения средних скоростей на вертикалях соизмерима с таковой при многоточечном способе измерения, но при этом затраты рабочего времени значительно сокращаются. При оснащении сети установками ГР-101 применение этого способа значительно возрастет. Изложение способа - см. Наставление, вып.2, ч.II, § 185-192 (Л., Гидрометеоиздат, 1975), "Указания по эксплуатации установки гидрометрической интеграционной ГР-101", 1974.

Ускоренный способ - см. Наставление, вып.2, ч.II, § 183. Применяется при быстрых изменениях уровня за время измерения расхода воды при интенсивной деформации русла, при наличии переменного подпора и в других неблагоприятных условиях.

Сокращенные способы предусматривают измерение расхода воды по средней скорости на одной-двух репрезентативных вертикалях или единичной скорости в точке 0,2 ее рабочей глубины. Измерение расходов этими способами допускается на реках с практически устойчивым руслом. Возможность перехода на сокращенный способ устанавливается ГМО (станцией) в результате соответствующего анализа имеющихся материалов (п.6.6.2).

6.4.2. Перед измерением расхода проводятся следующие работы:

- проверка исправности гидрометрической вертушки и всех принадлежностей и приспособлений к ней - правильность сборки отдельных узлов, безотказность действия электрической сигнализации, счетчиков и секундомеров, прочность канатов и кабелей, надежность крепления отдельных частей и пр. в соответствии с "Правилами обращения и ухода за гидрометрическими вертушками" (Наставление, вып.2, ч.II, с.236-240);

- проверка состояния гидрометрической переправы (плавучих средств, люльки, моста) и спасательных средств для обеспечения безопасности согласно "Правилам по технике безопасности при производстве гидрометеорологических работ" (Л., Гидрометеоиздат, 1970);

- проверка сохранности и правильности расположения знаков, закрепляющих гидроствор и скоростные вертикали, а на судоходных реках - проверка наличия сигнальных знаков.

6.4.3. При измерении расхода воды вертушкой в оборудованном гидростворе производятся следующие операции и работы:

- описание состояния реки и обстановки работы при определении расхода воды;

- наблюдения за уровнем воды;

- промер глубин по гидрометрическому створу (см. пп.6.3.1-6.3.8);

- измерения скорости течения в отдельных точках живого сечения потока по гидрометрическому створу;

- наблюдения за уровнем воды на уклонных постах или нивелирование уклона водной поверхности (см. главу 5).

По окончании измерения сразу же вычисляются расходы воды и уклон водной поверхности.

6.4.4. Указания по заполнению раздела книжки КГ-3М "Обстановка работ" даны в Наставлении, вып.2, ч.II, § 125.

Здесь необходимо добавить к ним следующее. В створах на больших реках, где применяются поплавочные измерения скорости течения при ветре до 5 м/с (п.6.8.1), например, на реках с затяжным ледоходом, скорость ветра измеряется анемометром, а его направление оценивается визуально в соответствии с градациями, указанными в данном разделе книжки расхода. Инструментальные наблюдения за ветром проводятся только при сравнительно высоких уровнях, характерных для периода весеннего ледохода.

6.4.5. Измерения высоты уровня воды во время определения расхода ведутся на основном посту, а при наличии дополнительного поста в гидростворе - на обоих постах.

Высота уровня воды в гидростворе измеряется перед началом и после окончания промеров глубин.

При устойчивом стоянии уровня воды, а также при незначительном (2-3 см) и медленном его изменении высота уровня измеряется в начале и конце определения расхода.

Для расходов воды, измеряемых в периоды, когда можно ожидать наступления пика (и других переломных точек гидрографа стока) половодья или паводков, высота уровня воды измеряется дополнительно 3-4 раза в процессе измерения расхода (только на посту в гидростворе) с точным указанием времени наблюдений. По этим данным затем строится график, с которого снимаются значения уровней для каждой скоростной вертикали.

Данные наблюдений за высотой уровня воды при измерении расхода записываются в книжку расхода.

6.4.6. При работе вертушкой должны строго и полностью соблюдаться "Правила обращения и ухода за гидрометрическими вертушками" (см. Наставление, вып.2, ч.II, приложение 6).

Кроме того, необходимо руководствоваться следующим:

- в случае повреждения лопастного винта или удара им о какой-либо предмет хотя бы без видимых повреждений винта следует отметить это в книжке расхода;