Полевая гидрология

к поверхности грунтовых вод является наличие у подножия склонов долины зеленых островков влаголюбивой растительности, в частности, тростника, камыша, различных видов осок.

Производится подробное обследование пяти наиболее значительных источников на маршруте. Указываются местоположение каждого из этих пяти источников, высота выклинивания над уровнем воды в реке или дном долины, гидрогеологические сведения и качество воды. Все эти сведения записываются в "Ведомость обследования источников".

Каждый исследуемый водный источник нумеруется; место его условным знаком наносится на план глазомерной съемки.

Расходы источника измеряются объемным способом. На маршруте помимо сведений об источниках также собирают сведения о колодцах: их местоположение, дату открытия колодца, гидрогеологические и режимные сведения. Все эти данные получаются путем непосредственных замеров колодцев и опроса местных жителей. Полученные сведения записываются в "Ведомость обследования колодцев".

Обследование поймы реки

При обследовании поймы собирают сведения о ширине и высоте в характерных местах, положении по отношению к реке, рельефе поверхности, глубине залегания подземных вод и наличии их выходов на поверхность, степени заболоченности, грунтах и растительности, ее затопляемости и т.д.

Обследование русла реки

При обследовании русла должны быть собраны сведения, характеризующие очертание его в плане (извилистость и разветвленность), русловые образования, ширину, глубину и скорость течения реки, подпоры их распространение, засоренность и зарастаемость русла, дно и берега реки. Данные о русле и берегах записываются в полевой дневник и анкету по режиму реки. Кроме того, составляется описание существующих на реке гидротехнических сооружений.

Ширина, глубина и скорости течения реки определяются при производстве гидрометрических работ на выбранных участках; места измерений наносятся на карту условными обозначениями, данные измерений записываются в полевом дневнике и журналах.

Гидрометрические работы производятся в начале и конце маршрута (на двух участках, разбиваются по три поперечника на каждом участке). Осуществляются промеры глубин на каждом поперечнике, измеряется скорость течения (наибольшая поверхностная скорость) поверхностными поплавками. При измерении расхода по наибольшей поверхностной скорости порядок и состав работ остается тот же, что и в разделе 1.3.6, но со следующими изменениями:

поплавки забрасывают только на стрежень реки, где наблюдается наибольшая скорость течения;

количество поплавков уменьшается до 5-7;

положение поплавков в основном створе не фиксируют.

Определяются отметки максимальных уровней воды на исследуемых участках. При промерах глубин ведутся наблюдения за характером поверхности дна реки и слагающими его грунтами. Во время промеров глубин ведутся наблюдения над уровнем воды на реке. В дальнейшем промеры глубин приводятся к условному уровню. С этой целью находят разницу между условным и рабочим уровнями по данным наблюдений на водомерном посту. При отсутствии на реке водомерных постов высота условного уровня устанавливается приближенно - по опросу местных жителей.

Сбор сведений о режиме реки осуществляется путем опроса местного населения. Опрос надо производить на берегу реки, чтобы на местности можно было установить высоту характерных уровней, указанных опрашиваемым лицом и в нескольких пунктах (не менее двух) для каждого обследуемого участка реки. Собранные путем опроса сведения заносятся в полевой дневник с указанием пункта, к которому они относятся, по этим данным заполняется также "Анкета по режиму рек".

Для характеристики водного режима реки собираются сведения: о половодье, времени начала подъема воды, наступлении наивысшего уровня, его высоте, продолжительности стояния высоких вод, спаде уровня, времени окончания половодья; о летней и зимней межени ее продолжительности, времени наступления межени; о паводках их частоте (сколько наблюдается за сезон) и продолжительности.

По ледовому режиму реки собирают данные о замерзании реки - времени появления сала, шуги и заберегов, осеннего ледохода, его продолжительности; о ледяном покрове характере поверхности, максимальной толщине льда на плесах и перекатах; о вскрытии реки начале весеннего ледохода, его продолжительности.

Характеристика качества воды реки может быть составлена по данным опроса и личным наблюдениям. На участках реки у населенных пунктов определяется цвет, вкус и запах воды.

Во время маршрута производится глазомерная съемка участка реки. При глазомерной съемке необходимо наносить не только то, что имеет непосредственное отношение к водному объекту (бровки берегов, урезы воды, глубины, очертания болот, источники, склоны долин и т.д.), но и сельскохозяйственные угодья, искусственные сооружения, дороги, населенные пункты, мосты и т.п. Расстояния при съемке определяются шагами или с помощью рейки. Высоту точек местности эклиметром или любым угломерным инструментом (если расстояние до точки измеряется шагами, то угол находится по формулам. Все данные наносятся на план.

Перечень отчетных документов по результатам гидрографического обследовании участка реки: 1) полевой дневник, 2) план маршрутной глазомерной съемки (в масштабе 1:5000); 3) два поперечных профиля долины; 4) поперечные профили русла реки; 5) журналы ватерпасовки долины; 6) журнал измерения расхода воды поверхностными поплавками; 7) анкеты обследования источников и колодцев; 8) анкета по режиму рек; 9) типовой график колебания уровня воды обследуемой реки.

Измерение скоростей течения воды поверхностными поплавками (полный метод). Поплавки разбиваются на группы. Для этого на миллиметровке в журнале на поле координат) наносятся точки. По оси ординат откладывается продолжительность хода поплавков по оси абсцисс - расстояние от постоянного начала Поплавки объединяются в группы (3-5 групп). По центрам тяжести групп поплавков проводится плавная кривая, которая сводится на урезы (эпюра). На эпюре, с учетом группировки поплавков, намечают скоростные вертикали. Рассчитывают характерные данные для каждой группы поплавков ("группировка поплавков").

среднюю продолжительность хода поплавков находят как среднее арифметическое из отметок времени прохождения через створ для данной группы поплавков по тому же принципу находят среднее расстояние от постоянного начала;среднюю поверхностную скорость поплавков определяют по уравнению

V=L/t

Производят вычисление площади водного сечения, из промерного журнала выписывают расстояния от постоянного начала и глубины;- определяют расстояния между промерными точками и средние глубины между ними;

площадь сечения между промерными точками находят произведением расстояния на среднюю глубину между промерными точками;

для каждой группы поплавков рассчитывают площадь сечения в интервале путем суммирования площадей сечения между промерными точками для поплавков данной группы.

Фиктивный расход вычисляется по формуле, но в данном случае - поверхностная скорость на вертикали. Расход называется фиктивным потому, что он вычислен по поверхностным скоростям и завышен по сравнению с действительным расходом. Действительный расход будет меньше фиктивного на величину, пропорциональную коэффициенту который равен отношению действительного расхода к фиктивному:

Измерение расходов воды поверхностными поплавками (сокращенный метод). Расход воды по наибольшей поверхностной скорости течения (работы производились на маршруте) определяется так. Рассчитываются два расхода по данным измерений, полученным в начале и конце маршрута для трех профилей. Таким образом, имеются две серии запуска поплавков по 5 - 7 измерений в каждой. Из первой и второй серий выбираются три поплавка, показавшие наименьшую продолжительность хода между створами. Для каждого из трех поплавков вычисляется скорость его движения. Из значений скорости течения по трем отобранным поплавкам вычисляется среднее. Полученная величина скорости для каждой серии будет являться наибольшей скоростью течения воды.

Осредненная площадь водного сечения определяется по формуле площади водного сечения, определенные по трем указанным выше профилям. Переходный коэффициент от наибольшей поверхностной скорости к средней может быть получен по формуле

Полевая книжка водомерных наблюдений

Уровни воды, наблюдаемые на водомерном посту, на протяжении всех дней учебной практики, должны быть отнесены к условной отметке нуля графика поста. Отметка нуля графика поста выбирается с таким расчетом, чтобы она находилась не менее чем на 0,5 м ниже самого низкого уровня воды в реке, который можно ожидать в створе поста.

Для перевода отсчета высоты уровня воды, сделанного от нуля наблюдений (над сваей), в высоту водной поверхности над нулем графика Н служит приводка (Нпр) - превышение головки сваи над нулем графика. Приводкой называется превышение вершины головки сваи (нулевого деления рейки) над принятым нулем графика поста.

В конце водомерной книжки заполняется справочная таблица, где приводятся данные об отметках свай и значения приводок.

Графические материалы

План участка гидрологического поста. На основе проведенной полуинструментальной съемки составляется план участка реки. На плане должны быть нанесены

планово-высотная основа съемки - магистраль, поперечные профили, сваи и репер с выписанными азимутами направлений и высотами основных точек;

линии урезов воды и границы разлива при высоких уровнях воды (проводятся приближенно при условии неизменности уклона при колебаниях уровня воды);

рельеф русла в изобатах и рельеф поймы и берегов в горизонталях, их сечение назначается через 0,5 или 1,0 м;

масштаб плана;

заглавная надпись плана (название реки, створ), дата съемки, фамилия исполнителя, состав бригады.

Поперечные профили водного сечения реки.

По данным промеров составляются профили поперечников. На профиле кроме линии рельефа дна должен быть показан принятый уровень воды с отметкой и датой. Под профилем выписываются

расстояния от постоянного начала;

принятые глубины;

отметки дна;

характер грунта.

Гидрографическое обследование участка реки

Выделяют следующие основные формы рельефа: равнинный, холмистый, горный.

При описании почвогрунтов, прежде всего надо обратить внимание на их свойства в отношении водопроницаемости, влагоемкости, размываемости. Для характеристики почвогрунтов используются их естественные обнажения по склонам оврагов, берегам рек, а также откосы выемок, карьеры, котлованы. Обычно выделяют следующие разновидности грунтов: глинистые, суглинистые, супесчаные, песчаные, хрящеватые (щебенчатые), конгломератные, скальные, торфяные.

Описание растительности участка реки приводится по основным ее группировкам: лесная, кустарниковая, луговая, степная, болотная, с указанием, где она находится. Для леса отмечается характер его расположения: сплошные массивы, полосы (лесонасаждения), отдельные пятна.

Различают следующие элементы долин:

дно или ложе - наиболее низкая часть долины, заключенная между подошвами склонов. Затопляемое высокими водами дно долины или затопляемая часть его называется поймой. Часть дна (ложа) долины, занятая водами реки, называется руслом,

склоны - повышенные участки суши, ограничивающие с боков дно долины и имеющие уклон к реке;

подошва склона - самая нижняя линия склона долины, сопрягающаяся с ее дном;

бровки - линии сопряжения склонов долины с поверхностью, прилегающей к долине местности;

террасы - относительно горизонтальные площадки с уклонами вниз по течению (продольный) и к руслу (поперечный), располагающиеся уступами над современным дном долины. В долине может быть несколько террас.

По форме поперечного профиля речные долины подразделяются на следующие типы:

щель - глубокая и очень узкая долина с отвесными, а местами нависающими склонами. Ширина долины почти равна ширине русла, т.е. дно полностью занято речным потоком. Дно и берега долины сложены твердыми кристаллическими породами, свойственными горным районам;

каньон - долина с почти отвесными склонами, плоским, но большей частью сравнительно узким дном. Склоны каньона часто имеют ступенчатый характер. Такая форма долин встречается в области нагорий и предгорий;

ущелье - глубокая долина с узким дном, кверху ширина долины увеличивается, а крутизна уменьшается;

V-образная долина - разновидность ущелья, отличается от него более пологими склонами и большей шириной дна. Склоны могут быть прямыми, ступенчатыми, выпуклыми;

корытообразная, или троговая, долина - имеет крутые, вогнутые склоны; к ложу долины они становятся пологими. Этот тип долины образовался вследствие ледниковой деятельности;

ящикообразная долина - имеет широкое и почти плоское дно и умеренно крутые, реже почти отвесные склоны. Дно нередко заполнено мощной толщей аллювиальных отложений, в которые глубоко врезано русло. Такие долины часто встречаются в равнинных и предгорных районах;

трапецеидальная долина - по профилю напоминает ящикообразную, но отличается более пологими склонами. Широко распространенный тип долины;

неясно выраженная долина - имеет пологие склоны, которые по мере удаления от реки постепенно сливаются с прилегающей местностью. Определить элементы такой долины, как, например высоту бровок, границу ее дна, является трудной задачей. Такой профиль долины характерен для небольших рек, прорезающих равнины.

Описанные выше типы долин на всем своем протяжении не сохраняют ясно выраженную правильную форму. На некоторых участках профиль долин может быть искажен обвалом, оползнем, конусом выноса бокового притока. При обследовании реки такие участки долины надо отметить, сделать их зарисовки.

По крутизне склоны долин подразделяются на очень пологие (угол наклона менее 5°), пологие 5-10°, умеренно крутые 10-20°, крутые 20-45°, очень крутые 45-60°, близкие к отвесным (более 60°), почти отвесные (угол около 90°),

По внешнему виду склоны долины могут быть:

отвесными - подошва склона очень хорошо выражена;

наклонными - сравнительно ровная поверхность склона пересекается с дном долины под углами различной крутизны, подошва ясно обозначена;

вогнутыми - вверху склон крутой, а внизу его крутизна уменьшается, и подошва выражена неясно;

выпуклыми - верхняя сравнительно пологая часть склона сменяется более крутой, подошва большей частью выражена отчетливо;

ступенчатыми - склон представляет собой ряд горизонтальных или близких к горизонтальным площадок.

При описании внешнего вида склона необходимо также отмечать наличие мощных скоплений обломочного материала, снесенного водой с верхней части склона или вынесенного ею из боковых долин.

Террасы могут быть наносными - аллювиальными, образованными продуктами размыва реки (песок, галька), и коренными, сложенными основными горными породами. Можно выделить следующие элементы террасы:

поверхность - собственно терраса;

уступ - имеющий характер круто наклоненной поверхности или даже обрыва, ограничивающего террасу снизу;

подошва - линия сопряжения уступа с поверхностью нижележащей террасы или с ложем долины;

бровка - линия пересечения поверхности террасы с поверхностью уступа или обрыва;

высота - превышение бровки террасы над подошвой. Высотное положение бровки террасы зависит от того, насколько она пострадала от размыва, поэтому измерение высоты террасы производится в ряде характерных мест маршрута;

ширина - расстояние между ее бровкой и верхней закраиной. Она измеряется рулеткой, шагами. Для каждой террасы приводится наибольшая и преобладающая ширина.

По положению относительно берегов реки пойма бывает односторонней (левобережной или правобережной) и двухсторонней, а по расположению относительно уровня воды в реке - низкой, подвергающейся ежегодно затоплению, и высоко расположенной, заливаемой только в очень высокие половодья или паводки.

По степени развития и характеру форм рельефа поверхность поймы может быть:

непересеченной, почти ровной - отдельные повышения очень редки, имеют небольшую высоту, а понижения, к которым относятся ложбины, озера-старицы, протоки, встречаются в небольшом количестве и отличаются небольшими размерами;

умеренно пересеченной - выпуклые (положительные) формы рельефа встречаются чаще и наблюдаются отдельные, не образующие систем ложбины, протоки и озера-старицы;

пересеченной - рукава, протоки, промоины ложбины образуют системы, препятствующие передвижению по пойме;

волнистой - в рельефе поверхности поймы преобладают возвышенные бугры, гряды, валы и другие положительные формы.

В зависимости от характера растительности и степени увлажнения в меженный период различают следующие поймы:

луговая (открытая) сухая пойма - в летнюю межень представляющая сухой или слабо увлажненный луг (без болотной растительности); редкие кустарники встречаются в виде узких прерывистых бордюров по берегам основного русла и стариц;

луговая (открытая) заболоченная пойма - представляющая сплошь или большей частью заболоченный луг, на котором произрастают влаголюбивые растения и обитатели болот - осока, пушица. В зарастающих или уже заросших старицах встречаются отложения торфа, местами имеются заросли кустарника и отдельные деревья;

кустарниковая или лесная (закрытая) сухая пойма - сходна с луговой (открытой) сухой поймой, но значительная часть ее площади занята лесом и зарослями кустарника. Поэтому просматриваемость такой поймы плохая,

кустарниковая или лесная (закрытая), заболоченная пойма -напоминающая луговую (открытую) заболоченную пойму, но зарос-ли кустарника или леса занимают значительные пространства;

болотная пойма - представляющая травяное или переходное болото со значительной мощностью торфа.

Почвогрунты пойм могут быть илисто-глинистыми, песчаными, песчано-гравелистыми, песчано-галечными, гравелисто-галечиыми, каменистыми, торфянистыми.

По затоплению поймы должны быть собраны следующие сведения: о границах наибольшего и обычного разливов, характере затопления, его сроках, о глубинах и продолжительности стояния воды в пойме при наибольшем и обычном разливах. Все эти