Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть II. Гидрологические наблюдения и работы на малых реках

Глава I

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ И ВЫБОР ТИПА ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ РАСХОДОМЕРОВ

§ 15. Расходы воды малых рек определяются следующими способами:

1) гидрометрической вертушкой в створах естественного упорядоченного русла и способом смешения;

2) объемным способом;

3) гидрометрической вертушкой в специально оборудованном контрольном русле;

4) с помощью гидрометрических лотков;

5) с помощью водосливов различных типов;

6) по данным о прохождении воды через турбины и водосборные отверстия малых ГЭС;

7) с помощью поплавков.

Выбранный метод измерения расхода воды должен для данных условий наилучшим образом удовлетворять требованиям точности отдельных измерений и учета стока во времени при наименьших затратах средств на сооружение и эксплуатацию измерительных устройств.

При выборе метода измерения расхода воды и соответственно типа гидрометрического устройства следует прежде всего иметь в виду, что наиболее совершенными являются измерения с помощью гидрологических расходомеров - лотков и водосливов, - которые дают возможность непосредственно определить расход воды по высоте уровня (напора) на основе соответствующих гидравлических зависимостей и данных тарировки. Ряд преимуществ по сравнению с измерениями расходов в обычных гидростворах имеют измерения, проводимые в искусственных контрольных руслах. Эти преимущества сводятся к следующему:

а) контрольные русла в условиях сильно деформируемого дна и обильного транспорта наносов обеспечивают точность определения поперечного профиля русла при минимальном объеме промерных работ;

б) контрольные русла обеспечивают равномерность потока и устраняют ошибки в измерении скоростей, обусловленные косоструйностью течения.

В общем случае контрольные русла не устраняют необходимости систематических измерений расходов воды вертушками для тарировки сечения и последующего определения расходов по кривой на основании измеренных уровней.

При наличии на участке реки малой ГЭС она может быть использована для учета стока. При этом должны быть установлены надежные зависимости между расходами воды, пропускаемыми гидротурбинами, их мощностью и напором и между расходом воды водосливного сооружения, степенью его открытия и напором на нем. Эти зависимости на малых сооружениях, как правило, должны быть установлены по данным натурной тарировки. Кроме того, необходимо знать величину фильтрации в створе сооружения, определяемую также путем измерений.

Стоковые посты в створах малых ГЭС при исправных гидроагрегатах и хорошем состоянии сооружения обеспечивают в условиях малых рек достаточную надежность наблюдений и данных о стоке, особенно в периоды зарастания русла, при ледовых явлениях, а также в половодье при наличии поймы.

Подробные указания по организации и проведению учета стока на малых ГЭС приведены в "Наставлении гидрометеорологическим станциям и постам" вып.6, ч.I, гл.6.

Метод учета стока воды на малых реках путем измерения расходов воды гидрометрической вертушкой или поплавками рекомендуется применять на гидрологической сети в тех случаях, когда устройство гидрометрических сооружений по тем или иным причинам невозможно. Для достижения достаточной точности измерений малых расходов воды (менее 0,5 м/с) и обеспечения устойчивой связи между расходом и уровнем воды русло на малых реках обязательно упорядочивается.

На отдельных водотоках, где имеет место хорошее перемешивание струй потока (например, на горных реках), измерения расхода воды целесообразно производить методом смешения.

Объемный метод применим в весьма ограниченных случаях, главным образом для тарировки водосливов и лотков при малых расходах.

При выборе метода измерения и типа гидрометрического устройства следует исходить из особенностей потока и, если позволяют условия, отдавать предпочтение сооружениям безнапорным или малонапорным, которые вносят наименьшие нарушения в естественный режим потока.

§ 16. Выбор методов измерения производится с учетом совокупности всех перечисленных выше факторов. В табл.I.1 указаны пределы расходов воды, измеряемых различными методами с достаточной точностью. В качестве основного, а в большинстве случаев и единственного средства учета стока на малых реках рекомендуется использование гидрологических расходомеров (водосливов, гидрометрических лотков, оборудованных контрольных русел).

1. Основным типом сооружения для очень малых водотоков может служить водослив с тонкой стенкой (диапазон измеряемых расходов от десятых долей литра в секунду до 10 м/с). Однако применение тонкостенных водосливов требует соблюдения следующих условий:

а) слабый транзит влекомых наносов (при большом количестве наносов водохранилище в верхнем бьефе будет быстро занесено и нормальные гидравлические условия работы будут нарушены);

б) слабая водопроницаемость грунтов, слагающих ложе реки, или близкое залегание водоупора (возведение водосливной установки в легко проницаемых грунтах требует сложных и дорогостоящих противофильтрационных мероприятий);

в) значительный продольный уклон водотока (в случае небольшого уклона перед водосливом создается довольно емкий бьеф, сильно искажающий естественный гидрограф; кроме того, при малых уклонах трудно обеспечить незатопленный режим истечения).

2. Измерения расходов при помощи гидрометрических лотков возможны в тех случаях, когда из-за сравнительно малых уклонов нецелесообразно применение тонкостенных водосливов. Диапазон измеряемых расходов для лотков значительно больше, чем для тонкостенных водосливов (от нескольких литров в секунду до 50 м/с).

3. Целесообразно применение водослива с широким порогом (треугольной или прямоугольной формы).

Таблица I.1