Простые водомерные посты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Простые водомерные посты

По конструкции водомерных устройств посты подразделяются на: 1) простые (реечные, свайные, смешанные); 2) передаточные; 3) самопишущие; 4) дистанционные, регистрирующие уровень непрерывно или в определенные сроки и передающие информацию на значительное расстояние от места измерения. Далее будут рассмотрены только простые водомерные посты.

Простые водомерные посты в настоящее время широко распространены вследствие несложности устройства и сравнительно невысокой стоимости. Отсчеты уровня на них производятся при посещении поста наблюдателем. Эти посты дают достаточно точные сведения о режиме уровня, если на водном объекте, где установлен пост, нет ярко выраженного суточного хода уровня.

Простые водомерные посты в зависимости от оборудования для наблюдений за уровнем воды подразделяются на реечные, свайные, смешанные (реечно-свайные).

Выбор того или иного типа простого поста определяется размером годовой амплитуды колебания уровня, особенностями строения берега реки, наличием мостов и гидротехнических сооружений и другими местными условиями.

уровень вода измерительный

Реечные посты

Реечный водомерный пост является наиболее дешевым и простым по устройству и удобным для производства наблюдений. Посты этого типа устраиваются на участках рек, где имеются условия, обеспечивающие их сохранность от повреждения волнением, ледоходом, при сплаве леса или судами. Реечные посты наиболее распространены на реках, каналах и озерах с небольшими (до 2--3 м) годовыми амплитудами колебаний уровней воды. На реках с большими годовыми амплитудами колебаний уровней воды реечные посты применяют только в том случае, если можно прикрепить водомерную рейку к мостовой опоре или гидротехническому сооружению. Основной принадлежностью реечного поста является водомерная рейка. Постовые водомерные рейки бывают металлические эмалированные, чугунные и деревянные рейки недостаточно прочны, а масляная краска с них быстро смывается водой, поэтому на постоянных постах рекомендуется устанавливать чугунные рейки; еще более удобны металлические рейки с фарфоровыми вкладышами или металлические эмалированные рейки. В экспедиционных условиях для оборудования временных постов удобны ленточные металлические рейки со сквозными делениями. Ленточные рейки рекомендуется крепить на обугленных или окрашенных черной масляной краской досках, брусках или сваях. Посты с вертикальной рейкой. На скальных берегах, у мостов и гидротехнических сооружений водомерная рейка прочно прикрепляется в вертикальном положении к обрыву скального берега, к набережной, устою моста, стенке шлюза, плотине, Рейку заделывают заподлицо в специально выбранный в сооружении паз. При опасности повреждения плывущими предметами рейка должна быть ограждена отбойными брусьями, укрепленными выше по течению. При плотинах устанавливают две рейки -- одну для наблюдений - за уровнями воды в верхнем другую -- в бьефе 1, нижнем бьефе. При отсутствии на участках поста мостов и гидротехнических сооружений водомерная рейка укрепляется на специально устанавливаемой свае или кусте из трех--пяти свай, стянутых хомутами. Рейка прикрепляется к свае при помощи болтов. Для предохранения рейки от повреждения ледоходом, бревнами и другими плывущими предметами она должна быть защищена специальным ограждением -- ледорезом Посты с наклонной рейкой. Этот вид поста удобен тем, что его рейка лучше защищена от ударов льдин и других плавающих предметов, а при больших скоростях течения он более удобен для отсчетов уровня, чем посты с вертикальной рейкой, где отсчет может искажаться влиянием подпора от набега воды на сваю с рейкой. Установка поста с наклонной рейкой целесообразна в местах, где имеется искусственное укрепление береговых откосов.2 Наклонные реки размечаются на деления, равные -gj---, где а -- угол наклона рейки к горизонту. В этом случае одно деление наклонной рейки будет соответствовать 2 см вертикальной рейки. Свайные посты. Свайный пост наиболее удобен для равнинных рек со значительной амплитудой колебаний уровней воды. Водомерные сваи, образующие пост, устанавливают в одном створе, перпендикулярном течению реки. Общее количество свай поста зависит от амплитуды колебаний уровня воды и от угла наклона берегового откоса. Площадка (головка) верхней сваи поста должна быть на 0,25--0,5 м выше наивысшего исторического уровня воды в реке, а площадка нижней сваи -- на 0,5 м ниже наинизшего уровня. На пересыхающих реках нижняя свая устанавливается выше наинизшей точки дна в створе поста не более чем на 10--15 см. Разность высот площадок двух смежных свай должна быть не более 0,8 м, а горизонтальное расстояние между сваями устанавливается с учетом особенностей берегового откоса и удобства подхода к сваям для производства наблюдений. Общее количество свай, необходимых для устройства поста, и их размещение предварительно определяют по поперечному профилю берега, затем данные проекта поста переносят на местность. В настоящее время свайные посты оборудуют стандартными металлическими винтовыми сваями; длина их 220 см, диаметр 8 см. Нижняя часть сваи на протяжении 35 см имеет винтовую нарезку, а верхняя длиной 15 см представляет собой головку диаметром 10 см. На головке сваи с двух противоположных сторон сделаны плоские срезы, служащие опорой для ключа, с помощью которого свая завинчивается в грунт. Головка сваи окрашивается белой масляной краской, и на ней черной краской с двух сторон надписывается номер сваи. Сваи поста нумеруют по порядку сверху вниз от ближайшей к реперу сваи, которая получает первый номер. Временные сваи при отсутствии металлических можно изготовлять из дерева прочных, не поддающихся гниению пород. Для свай берут отрезки бревен диаметром 20--25 см. Длина назначается в зависимости от характера грунта и глубины его промерзания, но не менее 1,5 м. Нижний конец деревянной сваи (комлевый) затесывается на три или четыре грани. При забивке свай в плотные грунты на заостренный конец сваи надевают стальной башмак. Вся свая обстругивается и для предохранения от гниения осмаливается или слегка обугливается. Во избежание раскалывания и размочаливания при забивке ее в грунт на верхний конец сваи надевают стальное кольцо --бугель. Глубина забивки свай должна быть такой, чтобы нижний конец сваи углубился не менее чем на 0,5 м в непромерзающий слой грунта, а в районах многолетнемерзлых пород -- на такую же глубину в слой не оттаивающего грунта, если он расположен не более 2 м от поверхности. Головки свай после забивки спиливают горизонтально ниже бугеля, оставляя над поверхностью земли 10--15 см, а если есть основания опасаться повреждения свай ледоходом -- 5--10 см. В центре торца сваи забивают гвоздь с полусферической шляпкой .Если берег реки скалистый, то вместо установки свай целесообразнее сделать в скале высечки в виде ступеней. Горизонтальные площадки ступеней должны быть достаточного размера для прохода по ним наблюдателя, т. е. не менее 20x30 см. В центре площадок устанавливают металлические штыри, зацементированные в скалу. Все сваи поста нивелируются, получают отметку и приводку к нулю графика поста. Высота уровня воды в реке на свайном посту отсчитывается при помощи переносной водомерной рейки, устанавливаемой в центре торца (на шляпку гвоздя) ближайшей к берегу затопленной сваи. Зная величину приводки сваи, нетрудно вычислить высоту уровня воды над нулем графика поста. Стандартная водомерная переносная рейка изготовляется из легкой металлической трубы; рейка имеет длину 100 см; деления нанесены через 1 см.Смешанные посты. Тип смешанного поста возник из сочетания элементов реечного и свайного постов. Реечно-свайные посты устраиваются на участках рек, имеющих резкие переломы склонов берега: на крутой части устанавливается рейка, на пологой-- сваи. Устройство смешанных постов целесообразно при наличии сооружений, например мостов. На посту у моста уровни меженных вод наблюдают по сваям, а уровни высоких вод -- по вертикальной рейке, укрепленной на устое моста.

Рис. 1 . Типы постовых реек а - деревянная, б - металлическая эмалированная, в - чугунная

Рис. 2. Схема свайного водомерного поста

Рис. 3 Смешанный водомерный пост

Передаточные водомерные посты

Передаточные посты устраиваются в тех случаях, когда подход к воде затруднен из-за отвесных берегов. Передаточный пост может быть сооружен на естественном берегу или гидротехническом сооружении, если последнее имеется на участке поста. Если в зимнее время водоем (река, озеро) покрывается льдом, то в дополнение к передаточному посту необходимо устраивать реечный или свайный пост для наблюдений за уровнями в зимний период. В зависимости от местных условий передаточные посты бывают различных видов.

Мостовой пост

Если на месте установки поста имеется мост или другое сооружение, частично или полностью расположенное над рекой, то устроить пост несложно. На мосту меткой закрепляется постоянная точка (нуль наблюдения) для отсчета уровня. Высотное положение этой точки определяется нивелировкой от ближайшего репера. Наблюдения за колебаниями уровней заключаются в измерении расстояния от точки нуля наблюдения на мосту до поверхности воды. Измерения могут производиться посредством размеченного троса или стальной рулетки с грузом на нижнем конце. При небольших расстояниях измерения удобно делать размеченной рейкой.

Тросовый пост

Пост этого вида устраивается чаще всего на горных реках, когда берег обрывист, а искусственных сооружений на реке нет. Основной частью поста является вынос (стрела). Вынос изготовляется из бруса прочной породы (дуб, сосна) или из стальной грубы. Он укрепляется на берегу на прочных опорах. На бере-IOI30M конце выноса неподвижно закрепляется горизонтальная водомерная рейка длиной 1 м, нулевое деление которой обращено в сторону реки. На конце выноса, обращенном к реке, укрепляется блок, а на береговом его конце -- вьюшка, на которую наматывается гибкий тросик, идущий вдоль рейки через блок к воде. На нижнем конце троса подвешивается цилиндрический груз с заостренным в виде конуса концом весом 2--5 кг. Для отсчета уровня воды трос размечается метками через 1 м на длину, равную амплитуде колебаний уровня. Метровые деления отмечаются кольцами с выбитым номером метра. Для того чтобы отсчет по рейке давал непосредственно высоту уровня над нулем графика, производят тарирование поста. До тарирования рейка остается незакрепленной, точное ее положение устанавливается во время тарировки. Ее проводят так. Посредством нивелировки определяют превышение уровня воды над нулем графика поста. Сразу после этого опускают трос докасания грузом поверхности воды, а рейку сдвигают вдоль выноса до положения, при котором ближайшая метка на тросе совпадает с делением рейки, равным количеству сантиметров в значении превышения уровня воды над нулем графика; метка на тросе будет соответствовать числу метров в значении превышения уровня над нулем графика, и на ней выбивают это число. Остальные метки троса нумеруют подряд с возрастанием значений в сторону воды. По окончании тарирования рейку прочно закрепляют. При небольшой амплитуде колебаний уровня воды, порядка 2--3 м, установку удобно снабдить рейкой длиной 2,5--3,5 м, что позволит отсчитывать уровень непосредственно по рейке против указателя, укрепленного на тросе. Точность отсчета уровня на передаточных постах 2--3 см, при применении электро- контакта точность повышается до 1 см. В этом случае трос с грузом, являющийся одним звеном электрической цепи, должен быть изолирован от заземления, а другой конец электрической цепи надежно заземлен. Место прикрепления троса к ушку груза должно быть припаяно, а острие груза покрыто полудой. Фиксация касания грузом поверхности воды производится по амперметру или вольтметру. Для питания электрической цепи применяют батарею от карманного фонаря. Передаточный пост с автоматическим указателем и отметчиком уровня воды. Передаточный пост может быть оборудован более совершенным способом: установкой специального прибора-- указателя уровня У-52, описанного ниже.

Максимальные и минимальные измерительные уровни воды

Наблюдения за уровнем воды, выполняемые на водомерных постах один или два раза в сутки, во многих случаях не позволяют зафиксировать наивысшее и наинизшее положение уровня. Вместе с тем знание этих характеристик уровня и особенно его наибольшего значения важно для установления пределов колебания водности. Предельные положения уровня воды в периоды между сроками наблюдений фиксируются по максимальным и минимальным водомерным рейкам или по указателю уровня воды более совершенной конструкции. Максимальные и минимальные рейки располагают в створе основного поста или рядом с ним. Длина реек должна быть не более 2 м. При значительной амплитуде колебаний уровня устанавливают две (и более) максимальные рейки. Ниже дано краткое описание некоторых наиболее распространенных конструкций максимальных и минимальных водомерных реек. Максимальная рейка в стальной трубе на свае. Рейка представляет собой трубу диаметром 5 см, устанавливаемую на свае и прочно закрепляемую на ней при помощи специальной скобы и болта. В нижней части трубы делается несколько отверстий для входа воды в трубу. Отсчеты уровня производят при помощи стержня-указателя диаметром 1 см, вставляемого в трубу. Верхний конец стержня закреплен в головке, которая одновременно закрывает трубу. На стержне нанесены деления через 1,0 см с оцифровкой их через 10 см. Перед опусканием в трубу стержень-указатель покрывают разведенным в воде мелом. Высота уровня определяется по границе смытого раствора мела по делениям на стержне. Металлическая рейка с винтовым наконечником по своему устройству не отличается от описанной выше, но устанавливается не на сваю, а путем забуривания ее винтового наконечника на глубину 0,75 м. После этого необходимо определить нивелировкой отметку ее головки и вычислить отметку (и приводку) нуля наблюдения. Зубчатая рейка Фролова предназначена для фиксации минимального уровня. Надетый на рейку поплавок опускается вместе с уровнем воды, но при его подъеме задерживается пружинами и тем самым отмечает положение самого низкого уровня между сроками наблюдений. Эта же рейка в перевернутом виде может служить для фиксации максимального уровня. Более удобно и надежно положение экстремальных уровней фиксируется прибором У-52 и самописцами уровня. Указатель уровня У-52. Более удобными устройствами для регистрации крайних значений уровня являются стрелочные отметчики. К их числу относится прибор У-52. Он позволяет измерять уровень с точностью до 1 см и автоматически отмечает наивысший и наинизший уровни между сроками наблюдений. Колебание уровней воспринимается поплавковым устройством, заключенным в защитную трубу и соединенным с редуктором. Положение уровня показывает стрелка на циферблате. Поплавковое устройство прибора состоит из поплавка и груза-противовеса, соединенных тросом, перекинутым через поплавковое колесо, надетое на выходную ось редуктора. Поплавковое колесо, редуктор и циферблат прибора, заключены в защитный корпус с застекленной дверцей перед циферблатом. Редуктор имеет две стрелки для отсчета уровня в момент наблюдения: одна из них указывает метры, а другая -- сантиметры по соответствующим шкалам. Предельные положения уровня между. сроками наблюдений отмечаются посредством двух особых стрелок, которые перемещаются при помощи штифта, укрепленного на стрелке, указывающей метры. Эти стрелки, отведенные в крайние положения, соответствующие высшему и низшему уровням между сроками наблюдений, сохраняют свое положение вследствие трения их осей. Указатель уровня У-52 устанавливается на защитную трубу диаметром 300 мм, собираемую из двухметровых секций, нижняя из которых перфорирована. Защитная труба с установленным на ней указателем уровня прикрепляется в вертикальном положении к прочной опоре или скальному обрыву берега, а при наличии сооружений - к устою моста, стенке набережной и т. п. Нижний обрез трубы должен быть расположен на 0,5 м ниже наинизшего уровня воды. На зимний период указатель уровня снимают с установки.

Размещено на Allbest.ru