РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ДОПОЛНЕНИЕ К НАСТАВЛЕНИЮ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ СТАНЦИЯМ И ПОСТАМ, ВЫП. 6, Ч. I

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И РАБОТЫ НА БОЛЬШИХ И СРЕДНИХ РЕКАХ

РД 52.08.163—88

ЛЕНИНГРАД ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ 1989

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ДОПОЛНЕНИЕ К НАСТАВЛЕНИЮ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ СТАНЦИЯМ И ПОСТАМ, ВЫГ1. 6, Ч. I

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И РАБОТЫ НА БОЛЬШИХ И СРЕДНИХ РЕКАХ

РД 52.08.163—88

ЛЕНИНГРАД ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ 1989

5-100% <0.5%.    (7)

где ак — абсолютная средняя квадратическая погрешность координирования, м;

В— ширина реки, м.

2.3.2. По условию согласования точности угловых и линейных измерений на плане мензульной съемки длина линий (/_см) должна удовлетворять требованию

/ ^ 0,08L/ctk,    (8)

где L — длина линии на.местности, м.

Абсолютная средняя квадратическая погрешность координирования а_к (в м), обусловленная уклонением судна от гидроствора (А*), определяется по зависимости

Ош = AXcp/tgOcp,    (9)

где Дх_ср — среднее уклонение судна от гидроствора, м;

ctep — среднее значение угла, образованного лучом визирования и направлением гидроствора.

Значение среднего уклонения судна на каждой вертикали определяется расстоянием между створными знаками /_с и удалением судна от ближайшего знака L_c (табл. 2).

Таблица 2

Зависимость Ах (U, Lc), м

Lc “ /с Ы 0,2 03 0 А 0.S 0,6 0.7 0.8 0,9 1.0 30 1,5 2.0 3,5 5.0 7,0 8,5 11.5 14.5 17.5 50 0,5 1,5 2.0 3.0 4,0 5,5 7,0 8.5 10.0 100 0.2 1.0 1.5 2.0 2.5 3,5 4.0 5,0 о.о 150 0 0,5 1.0 1.5 2,0 2.5 3,0 3.5 4.0

По табл. 2 можно решить и обратную задачу: оценить требуемое расстояние /_с между створными знаками. Для этого по наибольшему значению L_c (L_C«B) и допускаемому уклонению судна Ахд находится искомое 1_С.

2.3.3. Допускаемое уклонение промерной вертикали от створа АХд составляет:

1) при 2С\ >b\

a*,=.Sln[Cj/(2Cj-8i)],    (10)

где I — радиус корреляции глубин потока в продольном направлении, м (приложение 2);

C_h — коэффициент вариации глубин вдоль динамической оси потока, % (приложение 2);

А— глубина на вертикали, м;

6д — допускаемая относительная средняя квадратическая погрешность определения глубин, обусловленная уклонением верти кали от линии створа и принимаемая равной 2%;

2) при 2Сл^б1

А*_д « Л.

2.3.4. При ширине реки до 150 м н отсутствии судоходства координирование вертикалей в гидростворе выполняется с помощью размеченного маркированного каната, натягиваемого над водой. На больших реках и при наличии судоходства прибегают к способу прямых геодезических засечек. При этом требуется организации теодолитной или мензульной стоянки и привлечение к работе техника-геодезиста. В этом отпадает необходимость, если использовать заранее разбитые и оборудованные веерные створы. При н.\ применении допускаемая относительная погрешность координирования 6д удовлетворяется, если соблюдены условия:

d

La Sin 2^мин

где Д_к — относительная погрешность координирования; d— средний диаметр вех веерного створа;

Умин—минимальный угол визирования;

L_B — наибольшая длина плеча веерного створа (рис. 2).

Из требования (7) определим 6_Д=0,005 и рассмотрим случай, когда d=0,1 м. Условие (12) примет вид:

L_esin2_TMHH^20 м.    (13)

Возможность размещения на местности веерного створа зависит от расстояния L., которое определяется из соотношении (12) и (13). Так, например, при 7мин = 20° L_B^32 м, а при у_мин=30^с L_B>23 м.

2.3.5. В случаях, когда разбивка базиса для теодолитных засечек невозможна, на больших реках применяется способ засечек секстанами с судна по береговым или русловым опорным знакам (опознакам).

Если промеры выполняют по линии гидроствора, закрепленного на местности вехами, то секстаном измеряют горизонтальный угол между направлением гидроствора и визирным лучом, направленным на опознак, плановое положение которого заранее определено (рис. 3 а).

На широких реках, особенно в период весенних разливов, береговые знаки плохо различимы, а сама схема удержания судна в створе не обеспечивает требуемой точности. В этом случае целесо-

образно применять засечки с судна одновременно двумя секстанами по трем опознакам, расположенным как на берегу, так и на островах (рис. 3 б). Координаты опознаков должны быть заранее

Рис. 2. Схема веерного гидроствора.

О—O' — гидростнлр; ф — корсина х веха варкого спора (фокус); аj — визирные вехи веер кого створа.

известны, а положение судна определяется по двум углам а и fl на специальном планшете с помощью протрактора (способ А. П. Болотова).

2.4. Рациональная организация измерения скоростей потока гидрометрической вертушкой

2.4.1.    Число скоростных вертикалей в створе (N_v) должно составлять от 8 до 15 в зависимости от особенностей скоростного поля потока. При одномодальной плановой эпюре поверхностных скоростей ^o=8-i-10; при многомодальной форме эпюры скоростей ЛГ_р=12-*-15. Для особо точных измерений при установившемся режиме число скоростных вертикалей может быть увеличено.

2.4.2.    При размещении скоростных вертикалей по ширине потока необходимо соблюдать следующие условия: в основной части потока скоростные вертикали должны назначаться таким образом,

чтобы отсеки живого сечения, ограниченные соседними скоростными вертикалями, пропускали примерно одинаковые частичные расходы Qs полного расхода Q, составляющие

qs = Ql(N_v+\).    (14)

При многомодальном характере распределения поверхностных скоростей по ширине реки дополнительные скоростные вертикали назначаются в характерных точках плановой эпюры скоростей, причем:

скоростные вертикали назначаются только в пределах живого сечения потока. Границы мертвых пространств должны быть установлены до начала или во время измерения скоростей пуском поверхностных поплавков или по результатам рекогносцировочных измерений скоростей вертушкой;

прибрежные вертикали, а также вертикали, граничащие с мертвым пространством водного сечения, назначаются на таком расстоянии от берегов или мертвого пространства, чтобы частичный расход воды в краевом отсеке не превышал 30 % частичных расходов основной зоны живого сечения;

при измерениях в период ледостава назначение скоростных вертикалей производится не только с учетом поперечного профиля русла, но и формы нижней поверхности льда, характера скоплений шуги.

2.4.3. Количество точек измерения и их относительное заглубление под поверхность воды (льда) назначается в зависимости от способа измерения расхода воды, способа крепления гидрометрической вертушки в потоке, состояния русла и с учетом необходимого соотношения глубины на скоростной вертикали (/г) и диаметра винта вертушки (/)) в соответствии с табл. 3. Если же Л<1,50, необходимо перейти на вертушку с впитом меньшего диаметра, либо измерение скоростей выполнять поплавками, в соответствии с [2].

Таблица 3

Соотношение рабочей глубины на вертикали (А) и диаметра лопастного винта (D) вертушки при одпо- и многоточечных измерениях средней скорости на вертикали

Число точек II» вертикали Соотношение А и Г) свободное русло зарастание, ледостав, шуг* 1 1 h^\,5D 2 3 h^5D 5 6 Л>10/>

Примечание. Положение точек измерения местных скоростей на вертикали определяется по Наставлению [2].

2.4.4.    Заглубление вертушки рассчитывается относительно ее горизонтальной оси. При установке вертушки на скоростной вертикали в различных точках по глубине должны быть соблюдены следующие условия:

вертушка располагается таким образом, чтобы кромка лопасти винта находилась на удалении не менее 2—3 см от поверхности воды или дна, а при работе с судна в условиях волнения либо в период ледостава таким образом, чтобы избежать касания лопастей с дном реки и ледяными образованиями (в том числе скоплениями шуги и т. п.);

установка вертушки в точках измерения должна выполняться с абсолютной среднеквадратической погрешностью: 1 см — при рабочей глубине на скоростных вертикалях до I м; 2 см — при глубинах от 1 до 3 м; 5 см — при глубинах от 3 до 5 м; 10 см —при глубинах более 5 м.

2.4.5.    При измерении скоростей потока допускается использовать два способа крепления вертушки на штанге;

вертушка жестко закрепляется на штанге зажимными винтами на требуемой высоте и нижний конец штанги опускается до дна потока;

штанга не упирается в дно, а жестко фиксируется так, чтобы ее нижний конец находился на требуемой глубине; вертушка неподвижно крепится на нижнем конце штанги и поднимается или опускается вместе с нею. Ориентация оси вертушки устанавливается по штанговому указателю.

2.4.6.    Продолжительность измерении скорости в точке (Т_и в с) должна составлять:

Г_н=»100 + Д/,    (15)

где Л/—время до первого сигнала после 100 с; для однооборотных вертушек Д/ = 0.

2.4.7.    При обосновании ускоренных способов измерения расхода воды следует рассчитывать необходимое значение Т_н, обеспечивающее сглаживание пульсаций скорости в зависимости от допускаемой погрешности измерений б_д, числа Ка и среднего времени корреляции скорости Т_к (приложение 2):

Г_в>Г,(51п-^-)^1Л,    (16)

при этом бд^Ка. Время корреляции Т_х для равнинных и полуторных рек составляет в среднем 5—10 с.

Минимальное допускаемое значение 7*„ для любых условий должно быть не не нее 40 с.

2.4.8.    В тех случаях, когда одновременно со значением модуля скорости течения определяется и его направление, за время измерения скорости должно быть зафиксировано не менее 10 значений направления течения через равные интервалы времени.

2.5. Оптимизация измерений средней скорости на вертикали основным способом

2.5.1.    При основном способе измерения расхода воды скорости потока измеряются в двух точках вертикали; при этом средняя скорость на вертикали вычисляется по формуле

v — 0,5оо,2 4" 0,5tfo.e.    (17)

где у₀.2 н v_0t$ местные скорости, измеренные на относительном заглублении 0,2 Л и 0,8 Л соответственно.

2.5.2.    В общем случае весовые коэффициенты a_t (при и₀.2) и а₂ (при i>o,e) должны изменяться в зависимости от распределения скоростей по вертикали. Оптимальные значения а_х и а₂ можно рассчитать методом наименьших квадратов по ряду из измерений скоростей на вертикали в характерных условиях (для стрежневой зоны, в прибрежных отсеках — отдельно для половодья, зимней, летней межени и т. п.):

N

S (*Д —— *Ч*)<

= я-;-•    (18)

Д (^0,3 —

*2-1-01.    (19)

где Од — действительная средняя скорость на вертикали, вычисленная по данным измерений в пяти и более точках.

Длина ряда N должна составлять не менее 100 членов.

2.5.3.    В случае, когда эпюра скоростей v (z) имеет устойчиво заглубленный максимум (при его заглублении на (0,4—0,5)Л) и выпуклую форму (без точек перегиба), оптимальная расчетная формула основного способа имеет вид:

v = О,53о₀,2 4" 0,47оол-    (20)

3. ИЗМЕРЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО УКЛОНА ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

3.1. Общие определения и организация наблюдений

3.1.1. Продольным уклоном называется падение свободной поверхности по длине потока, отнесенное к расстоянию между пунктами измерений высоты уровня. В гидравлическом смысле уклон является градиентом полной энергии потока, который в соответст вии с дифференциальным уравнением неравномерного движения представляется в виде суммы трех величин:

(21)

где /„ —градиент скоростного напора; /_т — уклон трения; /_мс — градиент потерь напора на преодоление местных сопротивлений, который в гидравлике принято выражать в долях от /„: /*_с — £/*» (где £— коэффициент местных сопротивлений).

По физическому смыслу уравнения (21) / относится лишь к ближайшей окрестности отдельно взятого створа. В этом случае / выражает местный (локальный) уклон водной поверхности (рис. 4).

Рис. 4. Схема к определению уклона водной поверхности. L₀, L_h, L_u — базисы общего, частного и местного уклонов.

Таким образом, местный уклон служит характеристикой пропускной способности русла в отдельно взятом створе. Его значение используется при определении расходов методом «уклон-площадь» по меткам высоких уровней или в неосвещенной измерениями части амплитуды их колебаний.

3.1.2.    В то же время в гидравлических расчетах принято выделять достаточно протяженные участки квазиравномерного движения, пренебрегая не слишком большими нарушениями призма-тичности русла. Для такого участка определяется так называемый частный уклон водной поверхности /_ч, который характеризует в совокупности потери энергии на трение и преодоление местных сопротивлений.

Наконец, если рассматривается участок значительного протяжения (десятки и сотни километров), то устанавливается общий уклон реки /₀.

3.1.3.    Уклоны водной поверхности измеряются геодезическими методами по разности отметок уровня на смежных уклонных постах; верхнем по течению (z,) и нижнем (z_H) — при известном расстоянии между ними — базисе L:

/= (2„ —2„)/1.

Уклон принято выражать в относительных единицах: десятичной дробью или в промилле %о (в тысячных долях), которые численно равны падению уровня в метрах на 1 км.

3.1.4. В большинстве случаев одним из уклонных постов служит основной пост. Положение второго, собственно уклонного, поста зависит от морфологии участка наблюдений и водного режима реки. При организации наблюдений за уклоном решаются две за-

дачи: выбор местоположения уклонных постов и определение расстояния между ними, гарантирующего надежное измерение падения уровней.

Участок измерения местного уклона должен быть таким, чтобы в его пределах сохранялась призматичность русла или наблюдалось однозначное и плавное изменение площадей живых сечений — их уменьшение или увеличение. Предпочтителен участок плавного сужения, для которого можно пренебречь местными потерями напора. На меандрирующих реках участки измерения локальных уклонов располагаются в пределах прямолинейных вставок между излучинами—там, где обычно размещаются н створы измерений расходов воды.

3.1.5.    Для определения градиента скоростного напора I_v иеоб-ходимо'располагать значениями площадей живых сечений на верхнем (^н) и нижнем (Г„) уклонных постах. По этой причине верхний уклонный пост совмещают с гидроствором, а в створе нижнего поста производят промеры русла и строят кривую F_H (//).

3.1.6.    Базис дли определения частного уклона L₄ должен находиться в пределах морфологически однородного участка, характеризуемого однотипностью русловых образований. Концы измерительного базиса следует располагать в одинаковых граничных условиях, т. е. в соответственных точках русловых форм: на перегибах излучин, в плесовых лощинах и т. п. (см. рис. 4).

Для определения общего уклона реки специальные посты не создаются. Падение свободной поверхности в этих случаях фикси руется по данным уровенных постов основной гидрологической сети.

Общие и частные уклоны определяются в процессе водных изысканий и русловых исследований. На гидрологических постах, как правило, измеряются местные уклони. При этом приобретает важное значение вопрос о необходимой длине измерительного базиса L.

Для уменьшения погрешности измерения уклонов длина базиса L должна быть достаточной для надежного определения падения уровня. Величина L находится по графикам (рис. 5) в зависимости от заданной погрешности измерения уклона а/. Эти графики построены в предположении, что уровни на уклонных постах отсчитываются с погрешностью 1 см, а отметка нулей наблюдений определена нивелированием IV класса. Длина базиса L, полученная по графикам (рис. 5), должна превосходить репрезентативное (по гидравлическим условиям) значение

L_r = C*h/g,    (23)

где С — коэффициент Шези;

2=9,81 м/с² — ускорение свободного падения;

А — средняя глубина потока.

Если L^.L_r, базис измерения уклонов принимается равным L_r по выражению (23).

3.1.7. Наблюдения за уклонами должны выполняться в различные фазы гидрологического режима с охватом полной амплитуды изменения уровней воды с тем, чтобы получить зависимость I —

Рис. 5. Зависимость погрешности определения уклона от длины базиса измерений.

Уклон (в %») соответственно равен- / — 0.03;    2    —    0,05;    3    —    0.1;    4    —    0.2;    5    —    0.5;

5-1.

=f(H). Наблюдения за уклоном особенно важны при высоких уровнях и в зимний период при заторно-зажорных явлениях.

Серии наблюдений за уклонами на реках с устойчивым руслом выполняются в течение 1—2 лет, а в дальнейшем — один раз в 3—4 года.

Наблюдения за уклонами водной поверхности представляют особую сложность на пойменных участках рек. Эти работы относятся к специальным наблюдениям и описаны в разделе 5.

3.2. Обработка результатов наблюдений за уклоном водной поверхности

3.2.1. Результаты наблюдений за уклоном водной поверхности (время наблюдений и отсчеты положения уровней относительно головок свай или нулей реек на верхнем и нижнем уклонных постах) заносятся в книжку КГ-14М. Дальнейшая обработка включает:

вычисление отметки уровни над нулем поста (он обычно назначается общим для верхнего и нижнего постов);

определение падения Лz между уклонными постами как разности высот уровня над нулем поста;

вычисление уклона водной поверхности делением \z на длину базиса L (обе величины при этом должны быть выражены в одинаковых единицах измерения, например, в метрах);

определение суммы градиентов скоростного напора и потерь энергии на преодоление местных сопротивлений:

(1-С),

где а — коэффициент Кориолиса, принимаемый и порядке первого приближения равным 1,1;

£ = 0,5 — для участка расширения;

£ — 0 — при сужении русла.

3.2.2. Уклон трения /_т в общем случае не равен измеренному уклону /: на участках расширения /_т>/, сужению русла соответствует /_т < /. Поэтому, если полученное значение /_с > 2<jj/, производится корректировка измеренной величины /:

/т *= / — /с,    (25)

которая и записывается в книжку К1-14М (в промилле: %о).

4. УСКОРЕННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ

4.1.    Интерполяционно-гидравлические модели расхода воды

4.1.1.    Ускорение измерений расхода воды достигается за счет сокращения числа скоростных вертикалей. При этом сохранение установленной точности измерений обеспечивается применением усовершенствованных моделей расхода, одной из которых является линейная интерполяционно-гидравлическая (ЛИГ) модель [3—5].

4.1.2.    ЛИГ-модель основана на представлении измеренной средней скорости на вертикали (и*) в виде двух составляющих — гидравлической, определяемой по формуле Шсзн — Маннинга:

Ч = а£‘\    (26)

и случайной (Аи,), обусловленной естественными вариациями и погрешностями измерения скоростей:

Аи,- = Vi —    (27)

Величина hi как в случае свободного русла, так и в период ледостава принимается равной рабочей глубине, при этом предполагается, что коэффициент а для указанных условий получает существенно различные значения.

4.1.3.    Каждая из составляющих скорости определяется для частичного отсека живого сечения. Расчетная формула ЛИГ-модсли имеет следующий вид:

Q = s ftPs = 2 fs И? 4- Ps (A-а, + л«_;ы.    (-28)

s-i    д-1

где fs — площадь S-ro отсека;

Us — средняя скорость потока в S-м отсеке;

а а, «    2    jf    '    ⁽²⁹^

1=1 ¹

N_v— число скоростных вертикалей; hi — глубина на *-й вертикали; h_s— средняя глубина в 5-м отсеке сечения;

Ps — весовой коэффициент:

Ps = 0,5 при 1 < 5 < N_St

Ps = 0,7 при 5 — 1 или S — N_s

S — порядковый номер отсека;

Ns — число отсеков в сечении; i и / — индексы ограничивающих отсек вертикалей.

4.1.4. В условиях, когда случайная составляющая скорости в среднем по сечению не превышает 10—15% от i»„ ЛИГ-модсль может быть записана в виде упрощенной интерполяционно-гидравлической (УИГ) модели расхода воды [5]:

Q = 2 JsPs + Vj)s,    (31)

где

P_s = hs/fa + hj)_s при 1 < 5 < N_s,    (32)

и P_s определяется как краевой коэффициент в соответствии с [2J из ряда 0,5; 0,7; 0,8; 0,9 при 5=1 или S=N_s.

4.2. Обоснование применения интерполяционно-гидравлических моделей

4.2.1. ЛИГ- и УИГ-модели могут примениться на гидрологических постах после надлежащего экспериментального обоснования, производимого работниками ГМЦ (ГМС), либо по их заданию. Обоснование выполняется в следующем порядке:

1)    для характерных условий набирается ряд не менее 30 расходов, измеренных основным либо детальным способом при N_v^ ^8—10;

2)    по ЛИГ-модели вычисляются 3—5 значений расходов воды при сокращенном числе скоростных вертикалей (например, N_v= =3), положение которых фиксировано для всего ряда;

3)    оценивается среднее значение отношения |Ду,/и,| и, если оно менее 0,15, рекомендуется вместо ЛИГ — рассматривать УИГ-мо-дель расхода воды;

4)    по ряду N измерений расходов воды при полном числе скоростных вертикалей (Q₀) вычисляются оценки точности рассматриваемой модели сокращенных измерений:

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Дополнение к Наставлению РД 52.08. 163—88 гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 6, Ч. 1 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И РАБОТЫ НА БОЛЬШИХ И СРЕДНИХ РЕКАХ Введен впервые

Срок введения установлен с 01.01.90

Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 6, ч. 1 является документом, регламентирующим гидрометрические работы на реках и обобщающим опыт наблюдения за водным режимом и движением наносов. В то же время положения Наставления нацелены в основном на измерение элементов водного режима в неэкстремальных и нспреобразованных условиях: при отсутствии попусков из водохранилищ, плавном суточном ходе уровней, правильном распределении скоростей потока по вертикали, умеренном ледовом режиме и т. п. В нем недостаточно полно представлены рекомендации по выполнению наблюдений при быстром изменении расходов воды, приливно-отливных и подпорных явлениях на устьевых участках рек, значительных затоплениях пойм во время половодий и паводков, наличии наледей и многолетнемерзлых грунтов в руслах рек, грядовом движении наносов и т. п. В последнее время применительно к этим условиям разработаны модели ускоренных измерений расходов воды и соответствующие методы наблюдений.

Существенный недостаток Наставления заключается также в том, что в нем не приведены наиболее важные положения по выбору методов и средств измерений, обеспечивающих безопасность выполнении гидрометрических работ, особенно при проведении наблюдений на реках с большими скоростями течения и неуста-иовившимся движением потока, ледоставе и наледях.

Все эти обстоятельства обусловили необходимость подготовки настоящего Дополнения к Наставлению, которое является развитием рекомендаций и правил выполнения наблюдений главным образом в особых условиях, о которых упоминалось выше. В них также уточняются некоторые положения Наставления, которые отличались недостаточной четкостью изложения, что вызывало за-

мечання специалистов-гидрологов. Именно эти уточнения и следует принимать к руководству при выполнении наблюдений и обработке их результатов, считая соответствующие требования Наставления утратившими силу.

В процессе дальнейшего развития методики речной гидрометрии могут возникать новые изменения и уточнения методов наблюдения и обработки данных. При этом их использование допустимо только при соответствующем методическом обосновании и по разрешению ГГИ либо территориального гидрометцентра.

Дополнение к Наставлению обязательно для всех Управлений по гидрометеорологии и других организаций Госкомгидромета СССР, выполняющих гидрологические работы на больших и средних реках.

Список источников, использованных при подготовке настоящего документа, приведен в приложении 10.

Перепечатка воспрещена

1. ВИЗУАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Общие положения

В условиях функционирования АИС ГВК (автоматизированной информационной системы Государственного водного кадастра) для автоматизированной обработки, хранения в банке данных, автоматизированной выдачи потребителям и публикации могут использоваться только те сведения о состоянии водных объектов (СВО), которые записаны и закодированы в книжках КГ-1М и КГ-ЗМ (н). Невключение тех или иных сведений в эти книжки ведет к обесцениванию либо неполному использованию имеющейся информации о СВО. В связи с этим в настоящей главе даются разъяснения но использованию на гидрологических станциях различных источников для записи и кодирования СВО. При наблюдениях за СВО необходимо руководствоваться «Перечнем видов состояния водных объектов» (см. приложение 1), который содержит определения всех СВО, приведенных в [1], кроме явления «стеснение русла ледяными образованиями», которое не должно использоваться.

1.2. Контроль и обработка информации о СВО на гидрологических станциях

1.2.1. На гидрологической станции (ЗГМО) после получения книжек КГ-1М и КГ-ЗМ за истекший месяц проводится: кодирование СВО;

контроль правильности кодирования, выполненного наблюдателем поста, и при необходимости корректировка и дополнение текстовых и кодовых сведений о СВО в КГ-1М и КГ-ЗМ.

Для контроля, корректировки и дополнения сведений о СВО, приведенных в КГ-1М, используются следующие материалы: текстовые и кодовые записи, сделанные в КГ-1М: строка 20 таблицы «Справочные сведения» на с. 3, графы 18, 4 и 5 на с. 4— 14, графы 3—5 раздела «Дополнительные сведения о состоянии водного объекта» на с. 16, п. 2 раздела «Записи наблюдателя» на с. 23;

материалы, прилагаемые к КГ-1М: дневник ледовых явлений, картограммы ледовых явлений, сведения о других явлениях (данные обследований и опросов), записанные на отдельном листке, вклеиваемом к разделу «Записи наблюдателя»;

записи о СВО в книжках КГ-ЗМ за данный месяц; материалы специализированных наблюдений (ледово-термических, русловых и т. д.) ;

данные наблюдений но соседним постам на той же реке; материалы авиаразведок льда;

материалы специализированных гидрографических обследований;

сведения, собранные работниками станции при посещении поста;

сведения о хозяйственной деятельности (строительство плотин, запруд, водозаборов, попуски из водохранилищ, начало и конец навигации и т. д.), а также о стихийных бедствиях, полученные в различных организациях, учреждениях и предприятиях.

1.2.2.    Для анализа правильности записей о СВО используются также комплексный график поста и совмещенный график хода уровня воды по постам на данной реке. В частности, запись о наличии затора (зажора) выше или ниже поста должна соответствовать ходу уровня воды на данном и смежных постах.

Исправление записей и кодов СВО (как и других данных) в книжке делается путем перечеркивания и новой записи сверху над зачеркнутым.

Дополнение сведений о СВО за отдельные сроки наблюдений производится путем записывания сведения в графу 18 и соответствующих им кодов в графы 4 и 5 на с. 4—14 или в графы 3—5 на с. 16 (в зависимости от общего числа кодов СВО за данный срок). На с. 23 в разделе «Замечания проверяющих лиц» в этом случае отмечается, какими явлениями и на каком основании дополнены сведения о СВО.

1.2.3.    Если новые сведения о СВО получены после перфорации КГ-1М, либо необходимость корректировки возникла при подготовке или редактировании ежегодника, то необходимо дополнения и изменения вносить в книжку наблюдений ГС (ТГМЦ) после возвращения ее из ВЦ в порядке, предусмотренном в [1] ¹.

2. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЕЙ И РАСХОДОВ ВОДЫ

2.1. Оптимизация измерения ежедневных уровней воды по двухсрочным наблюдениям

2.1.1. В соответствии с Наставлением (2J вычисление ежедневного уровня (ЕУВ) по данным измерений в 8 ч (Я₈) и 20 ч (Яго) выполняется по формуле с фиксированными весами:

Яс = 0,5Я_в + 0,5Я_2о.    (1)

Эта формула применима при определенных сочетаниях характеристик: допускаемой погрешности вычисления ежедневных уровней Д_д, времени наступления наибольшего уровня /_макс и суточной амплитуды уровней А Я (разности между наибольшим и наимень-

шим уровнями за сутки). В табл. 1 приведены максимально допускаемые значения суточной амплитуды уровня (Л//_м»**.), при которых формула (1) удовлетворяет заданной погрешности Д_д.

Таблица 1

Лл с“ см наибольший уровень в первой половине суток наибольший уровень во второй половине суток, а также при монотонном изменении уровня за сутки 0.5 25 G 1,0 50 12 2.0 100 25

2.1.2.    Допускаемая погрешность измерения ежедневных уровней Д_д устанавливается ГМЦ УГКС в зависимости от назначения получаемой информации. В большинстве случаев Д_д= 1 см.

2.1.3.    Если допускаемые значения АН_ЫЖКС не удовлетворяют требованиям табл. 1 (при соответствующей заданной погрешности Дд), требуется оборудовать пост самописцем уровня СУ В.

В случаях, когда эти меры осуществить не удается и сохраняются двухсрочные наблюдения, ЕУВ должны рассчитываться по формулам с переменными весовыми коэффициентами и а₂:

Я_с = OiH₆ + Я2Я20,    (2)

где а\ и а₂ определяются в зависимости от суточного хода уровней.

2.1.4.    При сложной устойчивой форме суточного гидрографа (например, в нижних бьефах ГЭС, мелиоративных водохранилищ, водозаборов и т. д.) весовые коэффициенты определяются по методу наименьших квадратов за период предшествующих наблюдений с учетом условия нормировки: д,-|-а2=! (а^О; а₂^0).

Для этого необходимо по данным учащенных измерений уровней (например, ежечасных, либо непрерывных, с использованием временных установок СУВ) составить выборку значений (Я_с, //₈, Яго); длиной не менее ЛГ= 100 членов и вычислить коэффициенты уравнения (2) по формулам:

2 (//с -Я*)| <//_в

-.    (3)

2 («,-%)!

/=*1

а₂ = 1 — Д|,    (4)

где Н_с — действительное (эталонное) значение ЕУВ, получаемое по данным СУВ или учащенным измерениям.

Условия проведения учащенных измерений должны быть типичными (характерными) для данной фазы режима: летней межени, осенних дождевых паводков и т. п.

2.1.5. При наличии выраженного абсолютного максимума уровня Н_ыакс и известном времени его наступления t_HaKC для оценки оптимальных весовых коэффициентов а₍ и а? следует пользоваться обобщенным графиком а^/макс). где /_иакс— в долях суток (рис. 1). Второй коэффициент (а₂) определяется по формуле (4).

Рис. 1. Обобщенная теоретическая зависимость оптимального весового коэффициента а₍ от положения максимального уровня.

2.1.6.-Если известна лишь преобладающая половина суток, когда наблюдается максимум уровней, а также при монотонном изменении уровней необходимо пользоваться следующими расчет ными формулами:

Нс ^в 0,4#_в + О.бЯго — при прохождении максимального уровни

в первой половине суток;    (5)

И с «■= 0,6Яд 4* 0,4Я₂о — при прохождении максимального уровня во второй половине суток или монотонном изменении уровни    (б)

2.2. Требования к участку гидрометрического створа для обеспечения нормальных условий измерений

2.2.1.    Гидрометрический створ (в дальнейшем — гидроствор) входит в состав гидрологического поста наряду с его устройствами для измерения уровней, температуры воды и других элементов водного режима реки (канала). К участку гидроствора относится часть реки, непосредственно примыкающая к гндроствору на удалении 2—3 наблюдаемых ширин русла сверху и снизу по течению.

2.2.2.    Условия измерений расхода воды считаются нормальными, если на участке гидроствора соблюдаются:

прямолинейность русла;

отсутствие резких переломов и устойчивость профиля водного сечения и эпюры распределения скоростей по ширине потока;

правильный (одномодальный, выпуклый) профиль распределения скоростей течения по глубине потока;

отсутствие выражеиной пульсации скорости течения по вели-

чине и направлению, а также значительной систематической ко-соструйности потока;

отсутствие помех для измерения скоростей течения, глубин, уровня воды и координирования скоростных и промерных вертикалей.

2.2.3.    Требовании к участку гидроствора, обеспечивающие нормальные условия измерений:

расположение гндроствора на однорукавных плесовых участках реки;

отсутствие поймы с протоками и рукавами; отсутствие на участке гидроствора естественных или искусственных преград;

отсутствие водной растительности в гидростворе и до 30 м выше и ниже его;

коэффициент вариации скорости (число Кармана), характеризующий пульсации скорости, в среднем но сечению должен быть не более Ка=15% (определяется по методике, изложенной в приложении 2);

косоструйность течения на гидростворе (отклонение в плане направлений течения в отдельных точках от его среднего значения для сечения в целом) —не более 20°;

мертвые пространства должны иметь четкие границы и составлять нс более 10% площади водного сечения;

при ледоставе должен отсутствовать многоярусный ледяной покрои п незамерзающие полыньи;

зашугованность русла не должна превышать 25% площади водного сечения;

средняя скорость течения в живом сечении должна быть нс менее 0,08 м/с;

при измерении расходов воды вблизи моста участок гидроствора должен быть расположен выше, но в случаях частых скоплений льда и заломов леса — ниже моста (на удалении не менее 3—5 ширин русла в обоих случаях).

2.2.4.    При необходимости гидроствор может назначаться в условиях, отличных от нормальных, но при этом следует оценивать погрешность измерения расходов воды в соответствии с рекомендациями раздела 9.

2.3. Координирование промерных и скоростных вертикалей в гидростворс

2.3.1. Координированием вертикалей называется определение их местоположения (координат) в гидростворе.

Относительная средняя квадратическая погрешность координирования вертикалей в гидростворе (о_к) должна удовлетворять требованию

1

Дополнения КГ-1М сведениями, имеющимися только в управлениях по гидрометеорологии, производятся в территориальном гидрометцентре.