Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

2. Для повышения точности фильтрования при большой мутности и облегчения оботы наблюдателя станция должна обеспечить посты раствором хлористого кальция.

3. необходимо обучить наблюдателя правильно отсифонивать после отстоя осветленную воду так чтобы не взмутить осадок. Если одна проба отстаивалась в нескольких сосудах, то она после отсифонивания тщательно собирается в один сосуд. Посты необходимо снабдить простыми стеклянными и резиновыми сифонами с боковыми отверстиями в заборном наконечнике, закрытым снизу пробочкой.

4. если проба взята на определение мутности воды, остаток пробы после отсифонивания осветленной воды ставится на фильтрование.

5. если проба взята на определение крупности наносов, переводят в бутылку, которая хорошо закупоривается резиновой пробкой, заливаемой сверху сургучем или парафином.

6. после выполнения первичной обработки проб наносов с поста в лабораторию высылаются:

1) сухие фильтры с наносами для определения количества наносов на них (выделенных из единичных проб или проб, взятых при определении расходов взвешенных наносов, из контрольных единичных проб);

2) взвешенные наносы в бутылках или пакетиках, выделенные из проб, взятых при определении взвешенных наносов и предназначенных для определения гранулометрического состава наносов;

3) части сухих проб влекомых наносов с частицами мельче 10 мм для ополняяего определения их количества и гранулометрического состава;

4) части сухих проб донных наносов с частицами мельче 10 мм для дальнейшего определения их гранулометрического состава, плотности частиц наносов и плотности смеси наносов в естественном залегании.

11.2 Обработка проб наносов в лаборатории

В лаборатории производится:

1) взвешивание пустых фильтров;

2) взвешивание фильтров с наносами и вычисление количества наносов в пробах;

3) анализы гранулометрического состава взвешенных, влекомых и донных наносов;

4) определение плотности частиц наносов и плотности смеси наносов в естественном залегании;

5) контроль за работой на постах по первичной обработке проб наносов.

11.2.1 Взвешивание пустых фильтров

Применяются специально приготовленные среднефильтрующии беззольные чистые фильтры диаметром 11-13 см. применение фильтров, изготовленных собственными средствами из фильтровальной бумаги, недопустимо.

Фильтр осторожно складывается вчетверо. На середине края четвертушки пишется порядковый номер фильтра простым карандашом, после чего фильтр кладется в стеклянный бюкс номером кверху.

Фильтры нумеруются в порядке взвешивания с начала до конца года, пишется номер и год.

Фильтры в открытых бюксах сушатся в термостате при устойчивой температуре воздуха в ней в пределах 105-110 градусов Цельсия в течении 2 ч. Бюкс ставится на полку термостата. Крышечка от бюкса кладется рядом с бюксом. По истечении 2 ч бюксы в термостате быстро накрываются крышечками, затем они вынимаются из термостата и ставятся в эксикатор, где охлаждаются до комнатной температуры в течении 45 минут. Эксикатор ставится рядом с весами, на которых будет производится взвешивание фильтров.

Охлажденные бюксы взвешиваются сна аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Взвешивание пустых фильтров (а также фильтров с наносами) можно выполнить без введения поправок на разновесы.

Контрольные высушивания и взвешивания фильтров производятся для выявления достаточности удаления гигроскопической влаги, что устанавливается по достижении постоянства массы фильтров (разность допустима не выше 0,001 г).

После взвешивания фильтр вынимается из бюкса и выкладывается в отдельный конвертик из восковой бумаги.

Взвешенные пустые фильтры лабораторией пересылаются на станции и посты.

11.2.2 Определение количества наносов в пробах

Пробы (образцы) взвешенных наносов поступают в лабораторию в бутылках с жидким осадком после отстоя или в полиэтиленовых мешочках и пакетах из восковой бумаги, если осадок выпарен; пробы влекомых и донных наносов, а также грунтов - в плотных матерчатых или полиэтиленовых мешочках после их просушки на воздухе. Все поступающие в лабораторию регистрируются.

Взвешивание фильтров с наносами производится в том же порядке, что и пустых фильтров, но бюксы с наносами ставятся в термостат на 3 ч.

Если масса наноса на фильтре превышает 1 г, разрешается фильтр с наносами взвешивать на аналитических весах с точностью до 0,001 г.

Данные, полученные в процессе определения массы наноса, заносятся в журнал взвешивания наносов и фильтров (КГ-51). В присланную с поста полевую книжку заносится из этого журнала масса наноса и соответствующий номер журнала. После этого полевая книжка (КГ-10) пересылается на станцию для дальнейшей обработки.

Органическая часть наноса входящая, входящая в общую его массу, определяется для 30% измеренных расходов наносов. В этом случае все фильтры с наносами взвешиваются дважды, чтобы при обработке и анализе данных не возникло потребности в проверке массы наноса, которая уничтожена.

По определении массы фильтры с наносами данного расхода помещаются в заранее прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель, сжигаются и прокаливаются в муфельной печи в течении 1-1,5 ч.

Зола с тиглем остужается в эксикаторе и взвешивается на аналитических весах. Разность между полученной массой и массой тигля представляет массу минеральной части наноса. Из массы наноса вычитается масса его минеральной части, что дает массу органических веществ. Если зольность фильтра превышала 0,0001 г, то она должна вычитаться из массы золы в тигле.

Масса органической части наноса определяется суммарно со всех проб, относящихся к одному и тому же расходу наносов, и выражается в граммах и в процентном отношении к общей массе наносов на всех фильтрах.

Пробы взвешенных наносов, поступившие в бутылках или банках на определение крупности, перекладываются в бюксы или фарфоровые чашки известной массы и ставятся на водяную или песчаную баню для выпаривания воды, а затем остывшие на воздухе до комнатной температуры взвешиваются приближенно на химико-технических весах(с точностью до 0,1 г) в целях установления достаточности их количества для производства анализа крупности наносов пипеточным методом. Масса наноса записывается на пакетике, в котором хранится нанос до его анализа.

Пробу влекомых наносов из пакетика полностью перекладывают в фарфоровую чашку и в воздушно- сухом состоянии взвешивают на химико-технических весах с точностью до 0,01 г. Разность значений масс чашки с наносом и чашки даст массу уловленного наноса.

11.2.3 Определение гранулометрического состава наносов

Определение гранулометрического состава взвешенных, влекомых и донных наносов заключается в подготовке образца к анализу, проведение анализа и в его обработки.

Анализы выполняются в зависимости от крупности частиц наносов соответствующими методами: пипеточным, фракциометра, ситовым и простым обмером частиц.

Для производства гранулометрических анализов требуется следующее количество наносов:

1) пипеточным и комбинированным методом пипетка - фракциометр для анализа до крупности частиц 0,001мм -0,5-5,0г;

2) методом фракциометра - 0,5-2,0 г;

3) ситовым и комбинированным методом сита - фракциометр;

однородных по крупности песков - 100-200г; гравелистых песков- 300-500г; галечно-гравелистых песков- 500-700г.

Для определения плотности частиц донных наносов, плотности смеси наносов в отественном залегании и содержания в донных наносах гигроскопической влаги требуется дополнительное количество образца:

а) 70г - мелкого состава (с преобладанием частиц мельче 0,1мм);

б) 100г - среднего (с преобладанием частиц от 0,1 до 1,0 мм);

в) 200г - крупного (с наличием частиц крупнее 1мм);

г) 300 г- очень крупного (с наличием частиц крупнее 10 мм).

11.2.4 Подготовка образца к анализу

При наличии растительных остатков образец взвешивается на технических весах. Затем из него пинцетом удаляются растительные остатки и также взвешиваются. Определяется процентное содержание в образце органических включений. Запись этих определений ведется в графе примечаний журнала гранулометрического анализа КГ-54.на гранулометрический анализ поступает освобожденная от инородных включений минеральная часть образца.

Навески проб на анализ берутся после размельчения больших агрегатов. Если масса образца превышает требуемую навеску, из него предварительно отбирается средняя проба. Отбор средней пробы для песчано - гравелистых наносов выполняется квартованием.

При наличии частиц крупнее 1 мм образец после растирания крупных агрегатов поступает на анализ ситовым методом и просеивается через набор сит с отверстиями 1 мм и крупнее. Из частиц меньше 1мм отбираются по правилу средней пробы необходимая навеска для анализа методом фракциометра или комбинированным методом пипетка - фракциометр.

Илистые и глинистые донные наносы подвергаются более тщательной механической подготовке. Навеска мелких частиц (0,5-5,0г) взвешивается на аналитических весах, размачивается в фарфоровой чашке в течении двух суток, залитая 10-20 мл дистиллированной воды. После размачивания навеска растирается резиновым пестиком с добавлением нескольких капель 25-процентного раствора аммиака (NH4OH). Густая суспензия постепенно сливается из чашки в однолитровую коническую колбу. Колба ополняяется дистиллированной водой до объема 300-500 мл, затем добавляется 0,5-1,0 мл 25-процентного аммиака, в горлышко вставляется резиновая или корковая пробка и колба ставится на кипячение в течении 1ч. Если аммиак не добавляется, кипячение продолжается 3ч. По окончании кипячения проба остужается до комнатной температуры и переводится для анализа в цилиндр пипеточной установки.

Содержание гигроскопической влаги определяется для донных наносов, в которых может присутствовать значительное количество илистых и глинистых частиц, следующим путем.

Из образца наносов, просеянного через сито с отверстиями 1мм, отбирается навеска 1,0-1,5г. Масса наносов в воздушно-сухом состоянии (m0) определяется на аналитических весах в заранее взвешенном бюксе (m1). Бюкс с пробой в открытом виде помещается в термостат и выдерживается 5ч при температуре 105-110 градусов, крышечка бюкса ставится там же рядом. По окончании срока сушки бюкс с пробой быстро закрывается крышечкой внутри термостата, охлаждается в эксикаторе в течении 45 минут и после охлаждения взвешивается на аналитических весах.(m2).

Уменьшение массы бюкса с пробой равно массе гигроскопической влаги в граммах и вычисляется в процентах от навески в абсолютно сухом состоянии m0 -m/m*100=е, где m=m2 -m1 -масса наносов в абсолютно сухом состоянии.

11.2.5 Выполнение гранулометрического анализа

Гранулометрический анализ проб наносов заключается в определении процентного содержания частиц различных фракций и геометрических размеров самой крупной частицы в пробе.

Разделение крупных частиц на фракции производится непосредственно по их диаметру путем фотографирования или обмера (d>10 мм) или ситовым методом (d=1-10 мм), а частиц мельче 1мм - по гидравлической крупности (пипеточным методом или методом фракциометра). Гидравлическая крупность частиц переводится в их диаметр с помощью специальных таблиц, в которых показаны соотношения между нормальной гидравлической крупностью и диаметром частиц по принятой шкале.

Перед анализом любым методом образец осматривается и из него выбирается самая крупная частица. Если она крупнее 3мм, измеряются три ее основных размера(a-длина, b- ширина, c-высота). Если самая крупная частица меньше 3мм, ее диаметр определяется по гидравлической крупности.

Для частиц диаметром меньше 0,1 мм (гидравлическая крупность <0,0061 м/с) наибольшая крупность не определяется.

Для удобства выполнения обмера частиц крупнее 10мм рекомендуется изготовить приспособление из трех взаимно перпендикулярных плоскостей прозрачного оргстекла с нанесением градуировки через 10мм (первые 10мм градуируются через 1мм). Группировка частиц по фракциям производится на основании двух меньших размеров(ширина и высота), так как именно эти размеры, а не длина, лимируются падением частицы в ту или иную фракцию. Масса каждой фракции определяется на технических весах, затем вычисляется процентное содержание частиц в каждой из принятых градаций и общий процент наносов менее 10 мм. Записи ведутся в журнале КГ-53.

Сумма масс выделенных фракций не должна отличатся от массы всей пробы более чем на 1%.

Часть пробы с наносами мельче 10 мм далее анализируется ситовым методом.

Ситовый метод может применятся как самостоятельный для частиц 10 до 1 мм. Ситовым методом выделяются фракции 10-5, 5-2, 2-1 и <1 мм. Навеска просеивается в воздушно-сухом состоянии через набор сит с отверстиями 10,5,2 и 1мм. В результате анализа ситовым методом сумма масс отдельных выделенных фракций может отличатся от взятой навески не более чем на 0,5%.

Метод фракциометра может применятся в двух случаях:

1) Как самостоятельный для частиц от 1,0мм до 0,05мм;

2) При комбинированных методах сита- фракциометр, пипетка - фракциометр- для частиц тех же размеров. Метом фракциометра выделяются фракции-1-0,5; 0,5-0,2; 0,2-0,1; 0,1-0,05 и <0,05мм. При наличии в образце частиц крупнее 1мм они предварительно просеиваются на ситах. Величина навески на анализ берется в пределах 0,5-2,0г. Взвешивание навески и фракций производится на аналитических весах(до 0,0001г).взятая проба в фарфоровой чашке смачивается чистой водой и осторожно растирается резиновым пестиком в течении 3-5 мин до состояния жидкой кашицы.

Перед анализом фракциометр медленно наполняется чистой пресной водой, растекающейся по внутренней стенке стеклянной трубы до верхней метки , выше которой остается место для анализируемого образца. Зажимы фракциометра оставляются открытыми. К анализу приступают спустя 5-10 мин с тем, чтобы вода успокоилась во фракциометре и выравнялась его температура ,измеряемая по истечении этого времени с точностью до 0,1 градуса.

Растертую в чашке пробу переносят во фракциометр и одновременно пускают секундомер и следят за падением самой большой частицы. В момент прохождения первой частицы через нижнюю метку секундомер не останавливается, а фиксирует расстояние прохождения от верхней до нижней метки для определения наибольшей крупности.

Сроки закрывания зажимов для выделения установленных фракций определяются в зависимости от температуры воды во фракциометре.

Для анализа комбинированным методом пипетка-фракциометр требуется навеска массой 0,5-5,0 г. Если масса образца менее 0,5 г, то при этом делается примечание в журнале КГ-54. Анализ на пипеточной установке выполняется с выделением четырех фракций 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001 и < 0,001 мм.

Анализы пипеточным методом осуществляется с помощью пипеточной установки, позволяющей быстро и точно производить анализ шести образцов. Все пробы выпариваются досуха на бане. Если в анализированном образце содержатся преимущественно илисто-глинистые частицы, выпаренные пробы дополнительно просушиваются в термостате в течении 2-3 ч при температуре 105-110 градусов и охлаждаются в эксикаторе 45 мин. Бюксы с пробами взвешиваются на аналитических весах.

Количество отобранных пипеткой и выделенных на фракциометре наносов и их процентное содержание относительно взятой навески вычисляется по ходу анализа в журналеКГ-54. Масса наноса в пипетке умножается на переходный коэффициент от объема пипетки к объему всей суспензии в цилиндре. Переходный коэффициент k=b/c,где b-объем суспензии в цилиндре, c-объем пробы в пипетке. Чтобы получить массу наносов в каждой отдельной фракции и суммарную массу частиц мельче0,001 мм надо произвести последовательное вычитания из массы в суспензии частиц <0,05мм массу частиц<0,01мм, затем из последней массы вычитается количество наносов <0,005мм и т. д. Масса более крупных фракций вычисляется непосредственно после выполнения анализа на фракциометре и взвешивания бюксов с наносами. Сумма полученных масс всех выделенных фракций не должна отличатся от массы, взятой на анализ навески больше чем на 3%.

11.2.6 Определение содержания органических веществ в донных наносах

Определение органической части производится для тех образцов донных наносов, в которых мелкие частицы (<0,1 мм) составляют по массе более 70%. Для этого отбирается навеска около 1г, помещается в заранее прокаленный и взвешенный тигель, затем сжигается и прокаливается в муфельной печи в течении 1-1,5 ч. После прокаливания тигель с золой остужается в эксикаторе 45 мин и опять взвешивается на аналитических весах.

Содержание органических веществ вычисляется в процентах от массы абсолютно сухой навески: z=m-m1/m*100, где m1-масса золы после прокаливания; m- масса абсолютно сухой навески, вычисляемой по формуле m=100m0 /100+e, m0- масса воздушно-сухой навески; е-содержание гигроскопической влаги в процентах.

11.2.7 Определение плотности частиц наносов и плотности наносов в естественном залегании

Плотность частиц наносов представляет собой отношение массы частиц наносов к их объему в твердом теле без пор; она зависит от минералогического состава наносов, выражается в кг/м3 .

Плотность смеси наносов в естественном залегании представляет собой отношение массы наносов к их объему вместе с порами; она зависит от минералогического и гранулометрического состава наносов, их формы и содержания органических примесей выражается в кг/м3 .

Для гравия и песков принимается масса образца в воздушно сухом состоянии, а для илов и глин - в абсолютно сухом.

Плотность частиц наносов и смеси наносов в естественном залегании определяются только для донных наносов.

Плотность смеси наносов в естественном залегании определяется наряду с гранулометрическим составом для всех проб донных наносов, поступающих в лабораторию.

Плотность частиц наносов определяется следующим образом: чистый пикнометр с высоким горлышком наполняется до метки 50-100 мл дистиллированной водой комнатной температуры, закрывается притертой пробкой и взвешивается с точностью до 0,001 г. После этого вола из пикнометра выливается. Взятая в воздушно - сухом состоянии навеска с частицами мельче 2 мм в количестве 10-15 г осторожно высыпается в тот же пикнометр через воронку.

Пикнометр с наносами примерно до половины объема доливается дистиллированной водой и проба кипятится в течении 30 минут, после кипячения проба в пикнометре охлаждается до комнатной температуры , затем в него доливается до отметки дистиллированная вода , пикнометр закрывается пробкой и опять взвешивается. Масса воздушно-сухого наноса, всыпанного наноса перечисляется на массу абсолютно сухого наноса по формуле: m=100m0 / 100 + е, где m0 - масса воздушно-сухого наноса; е - процентное содержание гигроскопической влаги.

Плотность частиц наносов определяется по формуле: qч= (m / m + m1 - m2) * q0 , где m - абсолютно сухого наноса; m1 - масса пикнометра с водой; m2 - масса пикнометра с водой и наносами; q0 - плотность воды.

11.2.8 Измерение расхода взвешенных наносов

Пробы воды на мутность для измерения расхода взвешенных наносов берутся в основном гидростворе на всех скоростных вертикалях одновременно с измерением скоростей течения выполняемым при измерении расхода воды.

Пробы на мутность отбираются следующим способами: многоточечным, основным, одноточечным, суммарным и интеграционным.

Многоточечный способ предусматривает отбор проб наносов по увеличенному числу вертикалей в пяти и более точках на глубине. Пробы наносов отбираются одновременно с измерением скоростей течения на каждой вертикали. Этот способ применяется в первый год наблюдений за стоком наносов, когда средняя мутность в реке превышает 100 г/м3.

В первый год наблюдений необходимо выполнить не менее десяти измерений расходов наносов с отбором проб многоточечным способом.

На больших и средних реках при измерении расхода взвешенных наносов основным способом отбирается две пробы на вертикали, на малых реках одна проба.

В периоды когда мутность превышает 100 г/м3 пробы отобранные в двух точках по вертикали обрабатываются каждая в отдельности.

При средней мутности реки от 100 до 20 г/м3 пробы отобранные в двух точках на вертикали, сливаются в один сосуд для последующего анализа. Отбор проб в одной точке вертикали производится с двукратной повторяемостью, после чего обе пробы для последующего анализа сливаются в один сосуд.

При мутности менее 20 г/м3 целесообразно пробы объединять не только по вертикалям, но и по всему живому сечению, получая таким образом пробу, характеризующую среднюю мутность всего потока.

При средней мутности потока от 100 до 20 г/м3 на каждой вертикале отбирают две пробы и сливают в один сосуд для последующего анализа.

При зарастании русла измерение мутности основным способом производится в трех точках (0,15; 0,5; 0,85) рабочей глубины.

11.2.9 Измерение расхода взвешенных наносов аналитическим способом

Вычисление расхода взвешенных наносов по средним единичным пробам наносов на скоростных вертикалях. Мутность в точке вычисляется по формуле:

S=m*106/A.

Вычислить единичный расход взвешенных наносов в точках отбора проб мутности путем умножения мутности в точке на скорость течения в точке.

Для каждой скоростной вертикали вычислить средние единичные расходы взвешенных наносов по формуле в зависимости от количества и положения точек отбора проб мутности:

Lср=L0,2+L0,8/2(основной способ)

LСР=L0,13+L0,5+L0,85/3(при зарастании русла)

LСР=L0,6; LСР=L0,5.

Рs=0,001[KL1f0+(L1+L2/2)f1+…+(LN-1+LN/2)fN-1+KLNfN]

Порядок вычисления расхода:

1. по данным о массе наносов в пробах воды и объеме проб - вычислить средние мутности на скоростных вертикалях. Среднюю мутность на вертикали вычисляется по формуле S=m*106 /А.

2. Вычислить частичные расходы взвешенных наносов и полный расход наносов, для этого:

· Вычислить полусумму средней мутности воды между смежными скоростными вертикалями на площади водного сечения между этими вертикалями . Значения частичных расходов.

· Полный расход взвешенных наносов получить суммированием частичных расходов.

3. вычислить среднюю мутность реки по формуле S=1000*Ps/Q.

12. Проведения наблюдений на уровнемером посту

12.1 Наблюдения за уровнем воды

Уровень воды - это высота водной поверхности на условной горизонтальной плоскостью сравнения, неизменной по высоте, принимаемое за «0» графика гидрологического поста. Гидрологический пост включает в себя водомерные устройства, по которым производится измерения уровня воды и репера.

Водомерные устройства:

1) Реечные - на которых уровень воды отсчитывают непосредственно по делениям рейки на высоте поверхности воды.

2) Свайные - - на которых уровень воды отсчитывают по его превышению над головкой сваи.

3) Реечно-свайные - комбинация первых двух типов.

4) Передаточные - где положения уровня передается тем или иным способом от датчика к регистрирующей части прибора.

5) Автоматические дистанционные уровнемеры, установленных при автоматизации гидрологических наблюдений на посту.

СУВ состоит из следующих элементов:

-самописец уровня - прибор, измеряющей изменения уровня воды в реке.

-поплавковый колодец - для размещения поплавков (датчиков) уровнемера и его защиты от внешних воздействий, которые может нарушить работу самописца.

-измерительного павильона - для размещения регистрирующего устройства и её защиты от внешних отрицательных факторов.

Наблюдения производится 2 раза в день в 8 и 20 часов.

Место для производства наблюдений за температурой указывается наблюдателю специалистом станций. Температурой воды измеряется 2 раза в сутки в основные сроки водомерных наблюдений (в 8 и 20 часов).

Обычно температурой воды измеряется в створе или вблизи гидропоста в прибрежной, обязательно проточной полосе на таком расстояние от берега, чтобы глубина была не менее 0,3-0,5 метров. Измерения начинаются весной, ещё при ледоставе, с наступлением оттепелей. Для измерения используются водные термометры в металлической оправе, электротермометры со шкалой деления 0,2 С 0, записи ведутся в КГ-1.

Страницы: 1, 2, 3