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

Глава VI

КОНТРОЛЬНЫЕ РУСЛА

§ 147. Контрольным руслом называется короткий участок реки (длиной 0,2 ширины реки), ложе которого закреплено по всему периметру тем или иным способом (бетонной облицовкой, каменной отмосткой и т.д.). Назначением контрольного русла является создание фиксированной формы поперечного сечения створа, исключающей деформации. Это позволяет повысить точность измерений расхода воды и обеспечить удобство их выполнения (см. § 1).

Устраивать контрольные русла необходимо во всех гидростворах на малых реках, где нельзя применить водосливы и гидрометрические лотки и где отсутствуют условия для измерения расходов воды в естественном русле. К этой категории относятся реки, характеризующиеся: а) неустойчивостью русла, выражающейся в деформациях дна в гидростворе или на нижележащем участке реки при резких колебаниях водности; б) устойчивым глубоким руслом со скоростями течения, близкими к начальной скорости вертушки; в) большими скоростями течения при глубинах, меньших, чем диаметр лопастного винта вертушки.

Примечания: 1. При невозможности возведения постоянного, капитального сооружения допускается устройство временных контрольных русел.

2. Для учета стока рек, имеющих блуждающее по долине русло или характеризующихся частыми и мощными селевыми паводками, устройство контрольных русел может быть рациональным только в отдельных случаях. На таких реках методы учета стока устанавливаются особо для каждого гидрометрического створа с учетом особенностей режима реки и строения русла.

§ 148. Контрольное русло особенно целесообразно устраивать на участках рек со значительными продольными уклонами (более 2-3‰) или на участках перелома продольного профиля водной поверхности, где происходит переход от малого к большому уклону (например, перед порожистым участком на перекатах и т.д.). В этом случае удается не только предотвратить деформации русла на гидростворе, но и исключить влияние на кривую расходов переменного подпора от нижележащих участков реки, обусловленного разными причинами: деформацией русла, водной растительностью, заторно-зажорными явлениями, подпором от гидротехнических сооружений и т.д. Таким образом, кривая расходов, полученная в створе такого контроля на основании вертушечных измерений, будет устойчива во времени.

Если выбрать участок реки с большим уклоном для оборудования контрольного русла не представляется возможным, то его сооружают и на участке с малым продольным уклоном, но при этом решается только одна задача - закрепление русла; влияние же переменного подпора от нижерасположенного участка реки будет сказываться, и потому кривая расходов должна периодически контролироваться вертушечными измерениями.

Контрольные русла с дополнительными установками для учета малых расходов посредством водосливов или лотков устраиваются на реках в тех случаях, когда точность измерения расхода воды в периоды межени простым контрольным руслом недостаточна (при растянутом поперечном профиле русла, когда в межень наблюдаются малые глубины).

Контрольное русло (рис.VI.1 и VI.2) представляет собой полосу бетонированного дна, простирающуюся поперек потока от одного берега до другого до незатопляемых отметок. Длина этой полосы назначается равной 0,1-0,2 ширины потока при пропуске наибольшего расхода воды и во всяком случае не меньше 2 м. При устройстве контрольного русла высота его над естественным дном в пределах всего поперечного профиля потока назначается равной 0,2-0,3 м. Впоследствии благодаря отложению наносов перед сооружением и за ним речное дно обычно выравнивается заподлицо с ним.

Рис.VI.1. Общий вид контрольного русла (УГМС ЦЧО)

Рис.VI.2 Контрольное русло с бетонным пояском

1 - бетонный поясок; 2 - гидрометрический мостик; 3 - колодец СУВ (измерительный павильон не показан); 4 - соединительное устройство (железобетонный лоток)

Контрольные русла могут устраиваться на участках рек, имеющих как симметричный, так и асимметричный поперечный профиль русла.

Если контрольные русла устраиваются на участках с симметричным поперечным профилем русла, в центральной части последнего делается небольшая треугольная или трапецеидальная канавка (рис.VI.1), в которой сосредоточивается поток при малых расходах воды.

В случае широкого русла с незначительными глубинами, не допускающими точного измерения расхода воды вертушкой, русло в створе сооружения искусственно сужается; переход от широкого естественного русла к суженному контрольному осуществляется постепенно путем устройства береговых открылков или дамб, направленных под углом к потоку (рис.VI.3). Конструктивно контрольное русло выполняется в виде бетонной или бутобетонной плиты, поверхность которой имеет небольшой уклон в сторону течения (рис.VI.4); нижняя поверхность плиты для удлинения путей фильтрации и повышения устойчивости против размыва снабжается одним или двумя зубьями или шпунтовыми стенками, глубина заложения которых, а также размеры крепления дна выше и ниже контрольного русла определяются специальным расчетом в зависимости от характера грунтов, скоростей и т.д.

Рис.VI.3. План контрольного русла большой ширины

1 - дамба направляющая; 2 - засыпка грунтом; 3 - плита донная; 4 - стенка сопрягающая

Рис.VI.4. Контрольное русло со сплошным бетонным креплением смоченного периметра

1 - измерительный павильон; 2 - СУВ; 3 - поплавковый колодец; 4 - соединительное устройство (труба); 5 - граница низового шпунтового ряда; 6 - бетонное покрытие; 7 - верховой шпунтовый ряд (применяется в случае водопроницаемых грунтов в русле); 8 - каменная одиночная мостовая

В Средней Азии довольно широкое распространение на оросительных каналах получило контрольное русло, конструктивно оформленное в виде бетонного пояска (см. рис.VI.2). Дно и откосы канала выше и ниже по течению от пояска укрепляются каменной отмосткой. Для подвода воды к колодцу самописца и к водомерной рейке в теле пояска в пределах откоса устраивается щель шириной 5-10 см. Контрольные русла такого типа можно устраивать и на малых реках, для чего выбранный участок на длине двух-трех ширин должен быть упорядочен.

Контрольное русло оборудуется водомерным постом и самописцем уровня воды, которые устанавливаются в створе сооружения в соответствии с указаниями гл.III.

Отметка нуля водомерного поста должна совпадать с отметкой наиболее пониженной части контрольного русла.

Измерение расхода воды вертушкой производится в створе контрольного русла с гидрометрического мостика, который, как и установка СУВ, является обязательным элементом сооружения.

§ 149. Контрольные русла временного типа для измерений расхода воды в руслах с малыми скоростями течения устраиваются в виде искусственного сужения русла, предназначенного для увеличения скорости течения до величины, измерение которой может производиться гидрометрической вертушкой. Степень сужения назначается в зависимости от величин расхода воды и скорости течения, существующих при естественном режиме протекания. Сужение считается достаточным, если преобладающая скорость в суженном сечении будет достигать величин порядка 0,20-0,25 м/с. Не следует допускать сильного сужения, так как, кроме удорожания установки, оно вызовет весьма нежелательный размыв речного дна, которое на таких реках обычно бывает сложено легкоподвижными грунтами. О расчете суженного сечения см. приложение 8.