Руководящий документ РД 52.10.324-92 Методические указания. Гидрологические наблюдения и работы на гидрометеорологической сети в устьевых областях рек.

РД 52.10.324-92

Группа Т58

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И РАБОТЫ НА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ РЕК

ОКСТУ 0017

Срок действия с 01.01.1993

до 31.12.2002

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

УТВЕРЖДЕН Первым заместителем Председателя Роскомгидромета А.И.Бедрицким

ИСПОЛНИТЕЛИ Т.А.Макарова, канд. геогр. наук (руководитель разработки); Ю.В.Лупачев, канд. геогр. наук; В.Ф.Полонский, канд. геогр. наук; Н.А.Скриптунов, канд. геогр. наук; П.С.Гранич, канд. геогр. наук; Ю.В.Налимов, канд. техн. наук; А.Т.Божков, канд. геогр. наук

ЗАРЕГИСТРИРОВАН Центральным конструкторским бюро гидрометеорологического приборостроения за N 52.10.324-92 от 09.12.92

РАЗРАБОТАН ВПЕРВЫЕ

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий руководящий документ устанавливает обязательные правила и указания по производству и обработке данных гидрологических наблюдений на гидрометеорологической сети в устьевых областях рек.

При внедрении на сети новых средств измерения и оборудования допускается их эксплуатация в соответствии с имеющейся сопроводительной документацией. Необходимая их корректировка будет поступать на сеть в виде изменений к РД.

Документ обязателен для наблюдателей и специалистов Роскомгидромета, ведущих гидрологические работы в устьевых областях рек.

Принятые в тексте сокращения приведены в приложении 1.

 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Цель и задачи гидрологических наблюдений в устьевых областях рек

1.1.1. Цель гидрологических работ в устьях рек - постоянное слежение за гидрологическими процессами в устьевых областях рек для обслуживания оперативной и режимной информацией заинтересованных организаций.

1.1.2. Для обеспечения этой цели устьевая станция (п.2.1) должна выполнять следующий комплекс работ в соответствии с РД 52.04.107*:

производство стандартных (обязательных) гидрологических наблюдений в устьевых областях рек (п.2.3);

запись устьевых гидрологических данных в наблюдательских книжках (КГМ) и их первичная обработка;

передача оперативной информации (сразу же после производства наблюдений) в прогностические органы Роскомгидромета;

оперативное обслуживание информацией по закрепленному району народнохозяйственных организаций;

кодировка и перфорация данных наблюдений для их последующей обработки в вычислительном центре (ВЦ);

представление данных наблюдений в виде месячных гидрометеорологических таблиц (ТГМ), которые являются основной конечной продукцией станции (поста); составление режимных обобщений в виде справок, пособий, ежегодников, атласов, карт и др.;

проведение дополнительных наблюдений по специальным заданиям территориальных управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС);

участие в организации новых станций и постов, рационализация сети и отдельных видов наблюдений и работ;

проведение стажировки работников прикрепленной сети и производственной практики студентов.

Сотрудники станций (постов) могут привлекаться к участию в экспедиционных работах, проводимых УГМС и научно-исследовательским учреждением (НИУ) с целью испытаний приборов и оборудования, экспериментальной проверки методов наблюдений и обработки данных.

 1.2. Понятие устьевой области реки, районирование и гидрографическая сеть

1.2.1. Устьевая область реки (устье реки) представляет собой особый географический объект, расположенный в месте впадения реки в приемный водоем (океан, море), имеющий своеобразные морфологию, гидролого-гидрохимический режим и уникальный, часто азональный, ландшафт и характеризующийся специфическими устьевыми процессами: динамическим взаимодействием и смешением вод реки и приемного водоема и отложением и переотложением речных и частично морских наносов, нередко приводящим к формированию дельты.

1.2.2. Устьевая область реки состоит из двух частей: устьевого участка реки, включающего дельту (если она имеется), где преобладает речной гидрологический режим, но активно влияет море, и устьевого взморья, где преобладает морской гидрологический режим, но активно влияет река.

Устьевой участок реки может быть однорукавным (бездельтовым) и мало- или многорукавным (дельтовым).

Устьевое взморье может быть открытым или полузамкнутым (узкий морской залив, губа, эстуарий, лиман, лагуна), приглубым или отмелым.

Верхняя (речная) граница устьевой области реки (и одновременно устьевого участка реки) выделяется либо по предельной дальности распространения по реке колебаний уровня морского происхождения (приливов, нагонов) при меженном речном стоке, либо по месту, где начинается разветвление русла реки на дельтовые рукава, если приливные и нагонные колебания уровня сюда не доходят. В первом случае между верхней границей устьевой области (устьевого участка) реки и вершиной дельты (если она имеется) находится придельтовый участок реки.

Нижняя (морская) граница устьевой области реки (и одновременно устьевого взморья) выделяется по предельной дальности распространения в море в период половодья внешней (мористой) части зоны смешения речных и морских вод. Эта граница приблизительно совпадает с изогалиной, соответствующей 90% солености воды сопредельной части моря.

Устьевой участок реки и устьевое взморье разделяет морской край дельты - линия, оконтуривающая дельту со стороны моря.

1.2.3. Гидрографическая сеть устьевой области реки представляет собой обычно сложную по строению и весьма изменчивую во времени совокупность водотоков и водоемов. К водотокам устьевого участка реки относятся основное русло в пределах устьевого участка, дельтовые рукава и протоки, искусственные каналы. Водоемы дельты - это естественные озера и искусственные водохранилища. К водоемам устьевого взморья относятся морские заливы (култуки), лиманы, эстуарии, лагуны и др.

 1.3. Общие принципы производства гидрологических наблюдений в устьевых областях рек

Взаимодействие вод и наносов реки и моря - процессы весьма изменчивые во времени и по пространству устьевой области, поэтому наблюдения должны быть длительными и непрерывными, охватывать весь цикл явления (половодье - межень, нагон, сгон, прилив-отлив).

Под наблюдениями понимают организацию и проведение измерений тех или иных гидрологических элементов в определенном месте: на посту, гидрометрическом створе (далее - гидростворе), океанологическом (или гидрологическом) разрезе, рейдовой станции.

Гидрологические работы в устьевой области могут быть стандартными (разделы 2-10), дополнительными (разделы 11 и 12) и тематическими. Дополнительные работы УГМС возлагает на станции по специальному плану. Они служат для оперативного удовлетворения запросов заказчиков. Стандартные и дополнительные работы регламентируются руководящими документами. Тематические работы обычно ведутся по специальным программам исследований НИУ. Они оформляются дополнительной (к стандартной) программой и производятся по указанию УГМС.

Все вышеперечисленные виды работ могут быть стационарными (выполняемыми постоянно) и экспедиционными (выполняемыми периодически). Стационарными являются гидрометеорологические работы на постах, к экспедиционным работам относятся гидрометеорологические работы на гидрологических разрезах, рейдовых станциях, гидростворах.

Поскольку устьевая область реки является переходной зоной от реки к морю, то методика стандартных работ в ней базируется как на речных, так и на морских Наставлениях и Руководствах: Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 2. Часть II. Гидрологические наблюдения на постах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975 (далее - Наставление, вып.2, ч.II); Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть I. Гидрологические наблюдения и работы на больших и средних реках. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978 (далее - Наставление, вып.6, ч.I); Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть II. Гидрологические наблюдения и работы на малых реках. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972; Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 6. Часть III. Составление и подготовка к печати гидрологического ежегодника. - Л.: Гидрометеоиздат, 1958 (далее - Наставление, вып.6, ч.III); Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 7. Часть I. Гидрометеорологические наблюдения на озерах и водохранилищах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973 (далее - Наставление, вып.7, ч.I); Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.9. Гидрометеорологические наблюдения на морских станциях и постах. Часть I. Гидрологические наблюдения на береговых станциях и постах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984 (далее - Наставление, вып.9, ч.I); Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 9. Гидрометеорологические наблюдения на морских станциях. Часть IV. Рейдовые гидрометеорологические наблюдения. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978 (далее - Наставление, вып.9, ч.IV); Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977 (далее - Руководство по работам в океанах).

Основные положения методики исследований в устьевых областях рек изложены в Руководстве по гидрологическим исследованиям морских устьев рек. - М.: Гидрометеоиздат, 1965 (далее - Руководство по исследованиям устьев рек); Руководстве по гидрологическим исследованиям в прибрежной зоне морей и в устьях рек при инженерных изысканиях. - М.: Гидрометеоиздат, 1972 (далее - Руководство по исследованиям морей и устьев).

 1.4. Особенности наблюдений в устьевых областях рек

Взаимодействие вод реки и моря и дельтообразование порождают в устьевой области процессы, которые требуют специальной методики наблюдений.

Интерференция колебаний уровня воды речного (половодья, паводки) и морского (сгоны, нагоны, приливы и отливы) происхождения может быть выявлена с помощью учащенных наблюдений за уровнем воды в пределах устьевой области.

Выявление специфических форм сопряжения водных поверхностей реки и моря требует тщательных и точных наблюдений за продольным уклоном водной поверхности.

Проникновение в устьевую область реки волн прилива, нагонов (сгонов) формируют систему разнородных течений, циркуляций, вихрей, выявление которых требует детальных пространственно-временных измерений направлений и скоростей течений.

Сильное проникновение осолоненных вод в устье реки относится к опасным гидрологическим явлениям. Информацию о нем можно получить при выполнении повторных продольных гидрологических разрезов в водотоках, на которых измеряются соленость и температура воды.

Растекание речных вод и затухание скоростей стокового течения, смешение речных и морских вод на устьевом взморье, динамику ветровых, приливных и стоковых течений можно проследить по наблюдениям на рейдовых станциях, океанографических разрезах и при океанографических съемках.

Следствием дельтообразования являются деформации водотоков и перераспределение стока воды по ним. Деформация русла и берегов, сезонные и многолетние изменения расходов воды в водотоках наблюдаются на стандартных гидростворах.

В устьевых областях рек имеют место стихийные и опасные гидрометеорологические явления (СГЯ и ОЯ), характерные как для реки, так и для моря. В то же время имеется ряд опасных явлений формирующихся только в устьевой области. Это - сильное проникновение морских осолоненных вод, сулой и приливной бор, заливание дельты (разд.12).

Наблюдения в устьевой области выполняются часто в течение многих часов и суток в одной или нескольких характерных точках. При этом наблюдения должны носить комплексный характер, т.е. одновременно измеряются несколько гидрологических элементов.

 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ РЕК

2.1. Классификация устьевых станций и постов

Устьевые станции (УС) входят в морскую береговую гидрометеорологическую сеть прибрежной зоны окраинных и внутренних морей. УС является специализированной станцией, имеет инженерный состав и небольшие научно-исследовательские суда.

Программа работ УС разрабатывается и утверждается УГМС по согласованию с Государственным океанографическим институтом (ГОИН) и региональными морскими НИУ Роскомгидромета. Программа работ должна включать стандартные работы (п.1.1.2), а также дополнительные (разд.II) и специальные (п.2.3.1) наблюдения. УС на разряды не подразделяются. Они имеют опорную сеть морских гидрометеорологических (МГП) и гидрологических (ГП) постов I, II и III разрядов и группу, проводящую экспедиционные наблюдения на рейдовых станциях и наблюдения на гидростворах и океанографических разрезах.

В составе УС может быть (в соответствии с Наставлением, вып.9, ч.I) группа, производящая стандартные метеорологические и морские гидрометеорологические наблюдения по программе морской береговой гидрометеорологической станции II разряда (МГ-II).

Иногда функции устьевых станций выполняют морские и гидрологические отделы гидрометеорологических обсерваторий (ГМО), гидрометеорологические центры (ГМЦ) УГМС и центры по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦГМС).

 2.2. Устьевые пункты вековой сети гидрометеорологических наблюдений

Сеть морских береговых и устьевых станций, рейдовых пунктов, гидростворов и океанографических разрезов, выделенная в качестве "вековой" в 1960 г. из всей сети, предназначена для изучения многолетних изменений гидрологических и гидрохимических элементов в морях и устьевых областях рек, впадающих в море.

Сеть устьевых наблюдений расположена в 29 устьевых областях рек, впадающих в 10 морей Российской Федерации. В общей сложности сеть, распределенная по 12 территориальным УГМС, насчитывает около 150 пунктов наблюдений, информация с которых обрабатывается в 5 ВЦ. Пятая часть этих пунктов наблюдений приходится на вековую сеть гидрометеорологических наблюдений.

В состав вековых наблюдений в устьевой области входят наблюдения за следующими гидрологическими и гидрохимическими элементами (в соответствии с Наставлением, вып.9, ч.I):

уровень, температура и мутность воды, ледовые явления, расходы воды и наносов, характерные загрязняющие вещества: нефтепродукты, хлорорганические пестициды, тяжелые металлы, фенолы, детергенты, а также другие загрязняющие вещества, специфичные для данного района (как правило, в вершине устьевой области вне зоны влияния сгонов, нагонов и приливов и на одном-двух постах в основных рукавах дельты);

уровень моря, температура воды, соленость воды у берега, загрязняющие вещества (на гидрометеорологических станциях и постах, расположенных на побережье устьевого взморья, наблюдения те же, что и на морских береговых станциях).

Вековые наблюдения на устьевом участке реки обычно выполняются силами устьевой станции, а вековые наблюдения на устьевом взморье (рейдовые станции и океанографические разрезы) выполняются совместно силами устьевых станций и морских подразделений УГМС.

При наблюдениях на вековых пунктах в устьевой области реки не допускается пропуск сроков и установленных видов наблюдений. Эти станции своевременно должны обеспечиваться всеми необходимыми приборами, оборудованием и материалами.

Наблюдения на вековых пунктах наблюдений ведутся неограниченно долго ("вечно") и их запрещается прекращать или переносить в другое место без согласия ГОИН и специального разрешения Роскомгидромета.

 2.3. Состав, сроки и правила производства стандартных наблюдений

2.3.1. Устьевая станция и прикрепленные к ней посты выполняют:

1) комплекс стандартных стационарных метеорологических наблюдений (за температурой и влажностью воздуха, характеристиками ветра, атмосферным давлением, температурой почвы, видимостью, высотой нижней границы облачности, а также количеством нижней и общей облачности и формами облаков) в соответствии с Наставлением гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.3. Часть I. Метеорологические наблюдения на станциях. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985 (далее - Наставление, вып.3, ч.I);

2) комплекс стандартных стационарных морских гидрометеорологических наблюдений (за уровнем моря, температурой воды, соленостью воды, химическим составом воды, состоянием льда, волнением) в соответствии с Наставлением, вып.9, ч.I);

3) комплекс стандартных экспедиционных наблюдений (за температурой и соленостью воды, течениями, волнением, цветом и прозрачностью воды, загрязняющими веществами, толщиной льда, высотой и плотностью снега на льду и характеристиками метеорологических элементов: направлением и скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха, горизонтальной видимостью в сторону моря и суши и атмосферными явлениями) в соответствии с Наставлением, вып.9, ч.IV;

4) комплекс стандартных (стационарных и экспедиционных) устьевых гидрологических наблюдений (за стоком воды, уровнем воды, стоком наносов, температурой воды, ледовым режимом, химическим составом);

5) комплекс стандартных (стационарных и экспедиционных) гидрологических наблюдений на озерах и водохранилищах при их наличии в дельтах (за уровнем воды, температурой воды, волнением, ледовым режимом, химическим составом воды) в соответствии с Наставлением, вып.7, ч.I;

6) комплекс дополнительных устьевых наблюдений (за уровнем воды, русловыми деформациями, ледовым режимом);

7) комплекс наблюдений за опасными и стихийными явлениями;

8) комплекс тематических экспедиционных устьевых наблюдений (за распределением стока воды по рукавам дельты, проникновением в них соленых вод, заливанием дельты, динамикой гидрографической сети дельты и др.) в соответствии с Руководством по исследованиям устьев рек и Руководством по исследованию морей и устьев рек.

2.3.2. Во многих странах мира (в РФ с 1919 г.) принята система поясного времени, для чего вся поверхность Земли разбита на 24 часовых пояса, простирающихся вдоль меридианов с долготой, кратной 15

°.

Территория РФ находится во II-ХII часовых поясах. Для рационального использования светлой части суток в 1930 г. часы в СССР переведены на 1 час вперед. Это время получило название поясного декретного времени, т.е.

-го часового пояса +1 час. С вводом в 1981 г. летнего времени (зимнее +1 час) поясное декретное время стало дифференцироваться на зимнее и летнее.

Декретное время второго часового пояса, отличающегося от среднего гринвичского, принятого за международное, на +3 часа, называется московским зимним временем. В отличие от него декретное время других часовых поясов в пределах РФ носит название поясное декретное зимнее время (иногда его называют местным временем).

С 1 января 1993 г. метеорологические, морские и устьевые наблюдения проводятся по среднему гринвичскому времени (далее для краткости называемое гринвичским и сокращенно обозначаемое СГВ).

Срокам наблюдений в 3, 9, 15 и 21 ч московского зимнего времени соответствуют сроки 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского времени.

Устьевая станция отвечает за многие виды наблюдений (п.2.3.1), привязанных к различному времени. Соотношения в сроках морских, речных и озерных наблюдений по гринвичскому и поясному декретному зимнему времени в различных часовых поясах представлены в табл.1.

Таблица 1

Виды морских, речных и озерных наблюдений по срокам гринвичского (числитель) и соответствующего ему поясного декретного зимнего (знаменатель) времени

Учитывая, что устьевая область реки находится под взаимным влиянием реки и моря и в то же время морские гидрологические процессы более динамичны, чем речные, двух сроков наблюдений в сутки недостаточно для описания гидрологического режима устьевой области, поэтому гидрологические наблюдения в устьевой области реки необходимо вести по морским срокам, т.е. в 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского времени (табл.2).

Таблица 2

Виды устьевых наблюдений по срокам гринвичского (числитель) и соответствующего ему поясного декретного зимнего (знаменатель) времени

Для стыковки данных наблюдений по речным и морским срокам наиболее целесообразно оборудовать гидроствор реки на верхней границе ее устьевой области самописцем уровня воды (СУВ) и дистанционным измерителем или радиоизмерителем температуры воды, позволяющими получать ежечасные данные.

Данные ледовых наблюдений в реке, море, озере и устьевой области практически по срокам совместимы (табл.1 и 2).

Волнение в дельтовых водоемах при сильном ветре (более 8 м/с) следует наблюдать по четырем морским срокам, при слабом ветре - один раз в сутки, в срок, ближайший к местному полудню.

2.3.3. На гидрометеорологической станции, находящейся в пределах устьевой области, комплекс метеорологических наблюдений производится в течение 20 мин до наступления срока наблюдений в 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского времени (Наставление, вып.3, ч.I).

Устьевые, так же как и морские (Наставление, вып.9, ч.I), наблюдения, должны производиться ранее метеорологических в течение получаса, предшествующего метеорологическим наблюдениям.

Визуальные ледовые наблюдения с зарисовкой ледовой обстановки обычно занимают 30-40 мин и могут производиться после метеорологических наблюдений в утренний (или дневной) срок в светлое время суток (табл.2).

Типовой порядок производства наблюдений на станции (посту) устанавливается УГМС в соответствии с плановым заданием по производству гидрометеорологических наблюдений, техническим оснащением и удаленностью станции (поста) от места наблюдений. В рабочем помещении станции таблица "Порядок производства наблюдений" должна быть вывешена на видном месте. Установленные сроки должны строго соблюдаться и контролироваться.

Общие правила производства наблюдений изложены в Наставлении, вып.9, ч.I. Правила производства наблюдений и измерений за каждым гидрологическим элементом представлены в соответствующих разделах настоящего РД.

 2.4. Запись и первичная обработка материалов стандартных наблюдений

На гидрометеорологической сети в устьевой области реки наблюдения сразу же после их проведения на месте записываются в специальные книжки. В устьевой области реки используются книжки наблюдений двух серий: КГ - книжка гидрологическая и КГМ - книжка гидрометеорологическая. Перечень документов наблюдений с их кратким содержанием (приложение 2) дан в соответствии с РД 52.19-143.

Правила записи наблюдений и их первичной обработки описаны в Наставлениях: вып.2, ч.II; вып.6, ч.I; вып.6, ч.III; вып.9, ч.I; вып.9, ч.IV и Руководстве по работам в океанах и морях.

По материалам наблюдений, прошедшим первичную обработку, составляются: месячные таблицы гидрологические - ТГ и гидрометеорологические - ТГМ (приложение 2), донесение об особо опасных и опасных явлениях; производится кодирование срочных наблюдений, передача по каналам связи, перфорация.

Перечень исходных документов для получения соответствующих ТГ и ТГМ систематизирован в табл.3.

Таблица 3

Переход от исходных к результирующим речным и морским документам наблюдений

Так как наблюдения на озерах во многом идентичны наблюдениям на морях, то наблюдения на дельтовых озерах рекомендуется записывать в морские книжки КГМ.

Наблюдения за уровнем воды в устьевой области реки (особенно там, где есть приливы) необходимо записывать в КГМ-1, а наблюдения за ледовой обстановкой в водотоках дельты и на морском крае дельты - в КГМ-2.

Результаты измерения расходов воды записываются в книжки КГ-3М, КГ-7М, взвешенных наносов - в КГ-6М.

Данные наблюдений за уклонами водной поверхности в водотоках дельты фиксируются в книжке КГ-14.

Для записи материалов наблюдений за деформациями русла и берегов используются книжки КГ-62 и КГ-63. Книжка КГ-63 может быть применена для записи результатов слежения за проникновением соленых вод на устьевой участок реки.

Записи данных измерений скорости и направления течения в водотоках дельты и на устьевом взморье ведутся в книжках КГМ-7, КГМ-8, КГМ-20 и КГМ-22.

Для записи данных рейдовых наблюдений на устьевом взморье предназначена книжка КГМ-5, глубоководных наблюдений - КГМ-6.

Книжки КГМ-9, КГМ-10, КГМ-11, КГМ-12 служат для записи данных лабораторных гидрохимических определений соответственно хлора, растворенного кислорода, водородного показателя рН, щелочности морской воды.

Кодирование и перфорация данных речных гидрологических наблюдений производится из обработанных вручную книжек КГ-1М, КГ-3М, КГ-6М, КГ-7М и месячных таблиц ТГ-3М, ТГ-10М, ТГ-11М, ТГ-14, ТГ-14М, ТГ-15М, ТГ-55М в соответствии с Методическими указаниями по ведению Государственного водного кадастра. Раздел I. Поверхностные воды. Выпуск 6. Подготовка и перфорация первичных данных. Часть I. Реки и каналы. - Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1983 (далее - МУ, разд.I, вып.6, ч.I). Перфоматериалы отправляются в региональные ВЦ и ВНИИГМИ-МЦД и служат основой для автоматизированного получения машинных таблиц издания Государственного водного кадастра (ГВК) - "Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши" (ЕДС).

Кодирование и перфорация данных прибрежных гидрологических наблюдений ведутся из книжек КГМ-1, КГМ-2 и КГМ-14 в соответствии с Методическими указаниями по машинной обработке и контролю данных гидрометеорологических наблюдений. Выпуск 9. Гидрометеорологические наблюдения на морских станциях и постах. Часть I. Гидрометеорологические наблюдения на береговых станциях и постах. Раздел I. Занесение данных на перфоленту. - Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1985 (далее МУ, разд.I, вып.9, ч.I). В результате автоматизированной обработки перфоматериалов получают машинные месячные таблицы ТГМ-1, ТГМ-2, ТГМ-7, ТГМ-8 и ТГМ-14, которые являются основой для получения машинных таблиц издания ГВК - "Ежегодные данные о режиме и качестве вод морей и морских устьев рек".

Месячные таблицы ТГМ-3М, в которых представлены данные рейдовых и глубоководных наблюдений, УГМС направляет во ВНИИГМИ-МЦД, где они записываются на магнитную ленту (МЛ) с помощью устройства подготовки данных на МЛ (УПДМЛ). Эти данные на МЛ хранятся во ВНИИГМИ-МЦД.

 2.5. Приборы, оборудование и требования по их эксплуатации

Большинство стандартных устьевых гидрометеорологических наблюдений опирается на измерение гидрометеорологических величин, характеризующих состояние природной среды в устьевой области реки. Каждое измерение требует использования приборов и оборудования, т.е. технических средств, отвечающих требованиям метрологии.

Технические средства наблюдений составляют средства измерений (СИ), размещаемые на береговых местах наблюдений, в прибрежной зоне, на заякоренных буях, на специальных платформах и плавсредствах, а также на воздушных судах.

Используемые в практике устьевых работ средства измерений гидрологических характеристик в основном представлены измерительными приборами и установками, а также вспомогательным оборудованием, которые будем называть гидрологическими измерительными устройствами. Их эксплуатация должна осуществляться под метрологическим надзором, функции которого возложены на службу средств измерений УГМС.

Каждый гидрологический измерительный прибор должен иметь нормированную метрологическую характеристику. Метрологические характеристики входят в состав технических характеристик средств измерений и влияют на результат и погрешность измерений. Нормирование метрологических характеристик СИ - это количественное определение номинальных значений и допускаемых отклонений от этих значений при измерении. Нормирование метрологических характеристик позволяет оценить погрешность измерения, т.е. отклонение результата измерения от истинного (или действительного) значения измеряемой величины.

Погрешность средств измерений оценивается при его первичной поверке после изготовления и путем периодических поверок в процессе его эксплуатации. Результаты поверок оформляются в виде свидетельств, аттестатов, паспортов поверочных клейм или иных видов научно-технической документации. Периодичность и методика поверок используемых средств измерений устанавливаются службой СИ УГМС. Использование серийно изготовляемых средств измерений для стандартных устьевых гидрометеорологических наблюдений и работ без метрологического обеспечения не допускается. Эксплуатация нестандартизованных гидрологических приборов и устройств (изготовленных в единичных экземплярах, не прошедших государственных испытаний, ввозимых из-за границы в единичных экземплярах, изготовленных ранее до введения госстандартов по метрологическому обеспечению) разрешается с соблюдением требований ГОСТ 8.326-89*.

Сведения об используемых в практике устьевых наблюдений гидрологических измерительных устройств даны ниже при описании состава и методики отдельных видов наблюдений. Наличие приборов на сети определяется Типовым табелем приборов и оборудования для производства стандартных гидрометеорологических наблюдений и контроля загрязнения природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986 г. (далее - Типовой табель).

 2.6. Оперативное обслуживание и порядок передачи материалов наблюдений

Под оперативной гидрологической информацией понимаются сведения, характеризующие состояние водного объекта в текущие сутки или в истекший период небольшой продолжительности (до 10 сут). Эта информация направляется в прогностические службы в виде закодированных телеграмм, в местные народнохозяйственные организации - обычно текстом по телефону.

Все передаваемые по радио или телефону сведения о текущем состоянии водных объектов устьевой области реки кодируются в соответствии со следующими кодами: Код для оперативной передачи данных приземных гидрометеорологических наблюдений с сети станций Госкомгидромета СССР, расположенных на суше, включая береговые станции, КН-01. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989 (далее - КН-01); Код для передачи морских прибрежных наблюдений, КН-02. - М.: Гидрометеоиздат, 1947 (далее - КН-02); Код для передачи результатов глубоководных гидрологических наблюдений в море, КН-05. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983 (далее - КН-05); Код для передачи данных гидрологических наблюдений на реках, озерах и водохранилищах, КН-15. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987 (далее - КН-15); Код для передачи результатов береговых ледовых наблюдений на арктических морях, КЛ-62. - Л.: Главсевморпуть, 1963 (далее - КЛ-62); Код для передачи результатов анализа и (или) прогноза ледовых условий на морях (международная форма FM-VICEAN). - Л.: Гидрометеоиздат, 1976 (далее - FM-V).

Оперативная информация (телеграммы, радиограммы, телефонограммы) записываются в наблюдательские книжки и передаются сразу же после окончания наблюдений. Также немедленно передаются штормовые оповещения и предупреждения по утвержденному УГМС списку.

Станции (посты) обязаны вести учет всей информационной работы в специальном журнале и отчитываться за нее перед УГМС.

Коллектив станции несет полную ответственность за полноту и качество материалов наблюдений.

В сроки, указанные в плане работы станции, но не позднее 5 числа следующего месяца все обработанные материалы (включая перфорацию) и наблюдательские книжки высылаются в адреса по указанию УГМС. Труднодоступные станции (ТДС) - островные, таежные, полярные, не имеющие регулярной связи, - отсылают материалы наблюдений при первой возможности, но обрабатывают в те же сроки, что и другие станции.

 3. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЕМ ВОДЫ

3.1. Цель и особенности наблюдений за уровнем воды

Уровнем воды в водотоках и водоемах устьевой области реки называется высота водной поверхности, измеряемая относительно условной горизонтальной (эквипотенциальной) поверхности с обязательным исключением влияния ветровых, корабельных волн и зыби. Условная горизонтальная поверхность, от которой ведется исчисление величин уровня воды в пункте измерений, называется нулем поста.

Высотная отметка нуля поста сохраняется неизменной с помощью долговременных геодезических знаков планово-высотного обоснования пункта измерений - реперов. Измеренный уровень условно распространяется на поперечное сечение водотока или часть акватории, непосредственно прилегающей к уровенному посту.

Распределение уровня воды по устьевой области реки зависит от условий гидравлического сопряжения приемного водоема - устьевого взморья и устьевого участка реки.

Уровень воды на устьевом взморье находится под определяющим воздействием морских факторов и одновременно под влиянием речного стока. Поскольку дно русла у впадения реки в море располагается ниже уровня моря, подпорное влияние уровня моря распространяется на устьевой участок реки. Вследствие этого уровень воды здесь определяется суммарным влиянием морских и речных факторов. Дальность распространения влияния уровня моря на распределение уровня вдоль речного русла зависит от водности реки и продольного профиля дна русла.

Измерения уровня воды в устьевой области реки имеют своей целью изучение:

1) уровенного режима на устьевом взморье;

2) уровенного режима на верхней границе устьевой области реки, где влияние морских факторов полностью отсутствует;

3) пространственного распределения уровня воды в зоне совместного влияния речных и морских факторов;

4) приливных и сгонно-нагонных колебаний уровня воды;

5) затопления и заливания дельт;

6) продольных уклонов водной поверхности.

Наблюдения за уровнем воды в устьевой области реки кроме измерений могут включать визуальные определения положения линии уреза воды с целью получения оперативной информации о фазах прилива, нагона, сгона, наводнения. Эти наблюдения проводятся при отсутствии регистрирующих уровнемерных устройств или в случае нарушения их работы. Порядок таких наблюдений определяется специально.

 3.2. Уровенные посты и средства измерения уровня воды

Непременным условием подготовки и выполнения измерений уровня воды является организация и оборудование уровенного поста, который в большинстве случаев служит основой гидрологического поста устьевой области реки. Место для проведения уровенных наблюдений может располагаться на берегу водотока или водоема, на гидротехнических сооружениях (причалах, молах) или на специальных неподвижных, достаточно прочных платформах, а также на льду припая. Место уровенных наблюдений должно удовлетворять ряду условий:

1) иметь устойчивую гидравлическую связь с устьевым водотоком или морем;

2) иметь уровенный режим, характерный для определенного района устьевой области реки;

3) быть удобным для размещения уровнемерных устройств и средств передачи данных измерений.

В организацию уровенного поста входит топогеодезическая подготовка места уровенных наблюдений, включающая плановое и высотное обоснование размещения поста на основе топографической съемки или привязки к имеющимся топографическим планам. Основная задача высотного обоснования уровенных наблюдений на посту - оборудование основных и контрольных реперов. Уровенный пост должен иметь как минимум два репера - основной и контрольный (рабочий). Основной репер служит для проверки высотного положения контрольного репера и сохранности нуля поста.

В качестве основного репера можно использовать фундаментальный репер государственной геодезической (нивелирной) сети, если он находится не далее 3 км от пункта уровенных наблюдений. При отсутствии реперов государственной геодезической сети вблизи пункта уровенных наблюдений основной и контрольный реперы, закладывают в процессе оборудования поста. Заложение реперов производится со строгим соблюдением требований инструкции Главного управления геодезии и картографии "Центры и реперы государственной геодезической сети СССР". - М.: Недра, 1973. При этом контрольный репер, предназначенный для систематического контрольного нивелирования измерительных устройств, устанавливают в незатопляемой зоне рядом с постом.

Основной и контрольный реперы поста должны быть по возможности привязаны к реперам государственной нивелирной сети. Порядок высотной привязки реперов уровенных постов к государственной сети и нивелирование уровнемерных устройств регламентируются Наставлениями, вып.6, ч.I и вып.9, ч.I.

Нивелирование уровнемерных устройств позволяет определить высотное положение нулей наблюдений измерительных устройств в пределах точности, определяемой допустимой невязкой нивелирования IV класса. Нуль наблюдений - это условная горизонтальная поверхность, от которой производится отсчет величины уровня в момент измерения. Нуль наблюдений совпадает с нулем шкалы, используемого средства измерений уровня. Обычно это нуль рейки, головка сваи, контрольная метка и т.д.

Разность высотной отметки нуля наблюдений и нуля поста называется приводкой.

Допустимая погрешность определения приводки ±1 мм, с последующим округлением величины приводки до целого сантиметра. Вычислением приводок всех нулей наблюдений завершается подготовка к измерениям уровня на посту.

Для измерения уровня воды (и уровня моря) в устьевой области реки могут применяться следующие типы средств измерений:

1) реечные устройства, в которых значения уровня отсчитываются непосредственно по делениям неподвижно установленной рейки (меры длины) на высоте наблюдаемой поверхности воды;

2) свайные устройства, в которых величина уровня отсчитывается по переносной рейке (линейке), установленной на головке сваи или штыря в скальном грунте;

3) комбинированные реечно-свайные устройства;

4) передаточные устройства, в которых положение водной поверхности механически передается с помощью мерной ленты, струны, провода или троса для производства отсчета по шкале с помощью закрепленной точки (контрольной метки);

5) поплавковые уровнемеры с записью уровня в виде диаграммы;

6) гидростатические уровнемеры с записью уровня в виде диаграммы;

7) автоматические дистанционные уровнемеры с записью уровня в дискретной цифровой форме;

8) подвесные ледовые футштоки.

Описание, рекомендации по установке и эксплуатации указанных выше средств измерений уровня воды даны в Наставлениях: вып.2, ч.II; вып.6, ч.I и II и вып.9, ч.I. Следует отметить, что использование передаточных устройств в качестве средств измерения уровня воды допустимо только с применением электроконтакта для фиксации положения водной поверхности.

Уровенные посты в устьевой области реки должны быть оснащены самописцами уровня воды (СУВ) или самописцами уровня моря (СУМ). Для устьевой области реки приливного типа оснащение всех уровенных постов регистрирующими измерительными приборами для непрерывной записи уровня является обязательным. В качестве самописцев уровня воды могут быть использованы приборы суточного действия типа СУВ "Валдай", СУМ с ежедневной сменой лент, а для неприливных устьев рек и приборы длительного действия типа ГР-38, ГР-116 и типа 501. Описание самописцев "Валдай", ГР-38, 501, принцип их действия, установка, уход за ними при эксплуатации и хранении приведены в Наставлениях, вып.2, ч.II и вып.6, ч.II. Аналогичные сведения о СУМ, а также об автономном уровнемере гидростатического типа ГМ-28 даны в Наставлении, вып.9, ч.I.

Рекомендации по типовому проектированию сооружений успокоительных систем берегового и островного типа для оборудования уровенных постов поплавковыми самописцами уровня даны в Наставлении, вып.6, ч.II. Эти сооружения включают колодцы для размещения первичного преобразователя уровня - поплавка и его защиты от внешних воздействий (волнения, льда), соединительных устройств для поддержания гидравлической связи с водотоком (водоемом), измерительные павильоны (будки) для размещения регистрирующей части уровнемера и защиты его от атмосферных воздействий.

Выбор типа проекта сооружения для самописцев уровня воды и выбор его привязки к местным условиям должны учитывать гидрологический режим устья реки, характер берегов и слагающих грунтов, наличие причалов, молов, гаваней и других удобных мест установки поплавкового уровнемера. Горизонты заложения дна колодца и подводящей системы зависят от высоты минимального уровня воды, пределы возможного колебания уровня воды определяют общую высоту сооружения. Расчет демпфирующей способности сооружения, определяющей степень гашения волновых пульсаций уровня воды, учитывает наибольшую регистрируемую скорость изменения уровня воды и допустимую разность уровня между колодцем и водотоком, равную 1 см (допустимой погрешности измерения уровня воды). При этом площадь сечения соединительной трубы не должна превышать 1% площади поперечного сечения поплавкового колодца. Регистрирующая часть самописца устанавливается на прочном деревянном или металлическом столике или опорной конструкции, закрепленных на верхе стенки колодца. Не допускается крепление столика самописца к стенкам измерительного павильона. На поверхности столика у основания самописца закрепляется штырем контрольная метка, от которой измеряется высота поверхности воды в колодце. Эта метка является нулем наблюдений для самописца и подлежит контрольным нивелировкам наряду с другими уровнемерными устройствами для определения высотного положения относительно нуля поста.

Каждая измерительная установка в виде самописца уровня воды поплавкового типа всегда оснащается внешними и внутренними контрольными уровнемерными устройствами реечного или передаточного типа. Внутреннее уровнемерное устройство представляет собой уровенную рейку, установленную внутри колодца на его стенке, или передаточное устройство с электроконтактом для измерения высоты уровня в колодце. Внешнее контрольное измерительное устройство, как правило, реечного типа устанавливается в водотоке в защищенном от волнения месте вблизи входа в соединительную систему колодца, если сооружение берегового типа, или у колодца, если сооружение островного типа. Все уровнемерные устройства должны иметь приводки для вычисления значений уровня относительно нуля поста. Внешнее устройство - основное, а внутреннее - контрольное и служит для проверки надежности гидравлической связи колодца СУВ с водотоком.

 3.3. Основные требования к наблюдениям за уровнем воды

3.3.1. Все используемые на уровенных постах в устьевой области реки средства измерения уровня должны иметь погрешность измерения не более ±1 см.

Из-за резко выраженной пространственно-временной изменчивости уровня воды в устьевой области реки, определяемой воздействием морских и речных факторов, для изучения уровенного режима организуется, как правило, группа синхронно действующих уровенных постов - сеть постов. Эта сеть включает опорные (основные) и специальные посты с различной длительностью наблюдений в зависимости от задач изучения гидрологического режима устьевой области реки. Эти задачи включают: исследование пространственно-временных закономерностей уровенного режима, обеспечение службы прогнозов и информации, государственный учет водных ресурсов.

При исследовании устьевой области реки необходимо иметь как минимум три опорных (основных) поста, в обязательном порядке оснащенных самописцами. Один из постов располагается на устьевом взморье значительно мористее устьевого бара. Другой пост устанавливается на устьевом участке реки в пределах хорошо выраженного воздействия уровня моря. Третий пост оборудуется вблизи речной границы устьевой области, где влияние морских факторов мало или полностью отсутствует (колебания уровня воды за счет приливов и нагонов в межень не должны превышать ±5 см). Этот пост может вести измерения уровня по программе, обеспечивающей учет стока речной воды на верхней границе устьевой области.

При наличии разветвленной системы водотоков дельты реки опорные посты размещают не на одном, а на нескольких крупных рукавах, а также в вершине дельты.

Временные посты служат для решения специальных оперативных задач, например, для исследования трансформации сгонно-нагонных, приливных волн, распластывания волн половодья, паводка, попусков, формирования ледоходно-заторных максимумов уровня, затопления и заливания дельты.

Вопрос о пространственной дискретности уровенных наблюдений в устьевой области реки решается на основе проверки согласованности колебаний уровня воды в смежных пунктах. Согласованность колебаний уровня проверяется на основе корреляции соответственных уровней воды. Колебания уровня воды на двух постах можно считать сравнимыми (согласованными), если коэффициент корреляции соответственных уровней

0,9, а средняя квадратическая погрешность линейного уравнения регрессии уровней не превышает

±5

см. Если корреляция рядов соответственных уровней воды (например, полных и малых вод, пиков нагонов, пиков паводка) на двух смежных постах устьевой сети не отвечает требованию критерия согласованности может потребоваться оборудование дополнительных постов между опорными постами.

Количество уровенных постов, устанавливаемых дополнительно к опорным, можно определить с помощью оценки допустимого предела дальности действия уровенного поста (

). Формула для оценки предела

имеет следующий вид:

,                                                                    (1)

где

- допустимая погрешность расчета продольного профиля водной поверхности, см;

- максимальный перепад уровня воды на отрезке русла, см;

- длина отрезка русла, км.

Если

меньше расстояния

между постами, то требуется сгущение сети, т.е. оборудование дополнительного пункта. Допустимую погрешность

можно определить неравенством

см.

3.3.2. Все посты устьевой области, включая дополнительные и временные, должны быть по возможности оборудованы системами автоматической непрерывной регистрации уровня.

В тех случаях, когда отсутствуют самописцы уровня воды, необходима организация дискретных наблюдений уровня воды с соблюдением требований осреднения мгновенных отсчетов уровня воды, например, визуально по уровенной рейке. Вопрос о допустимом интервале дискретности (

в часах) измерений уровня воды можно решить на основании хорошо известной теоремы Котельникова:

,                                                                       (2)

где

- наивысшая частота колебаний уровня воды, ч

;

- период высшей гармоники, которую можно учесть на основе дискретных уровенных наблюдений.

Например, при ежечасных наблюдениях уровня воды (

1 ч) можно воспроизводить колебания уровня воды, спектр которых ограничен в области высоких частот периодом

2 ч. Дискретность уровенных наблюдений с шагом

1 ч можно считать оптимальной, хотя она и не позволяет с достаточной точностью определить характеристики экстремумов уровня воды. Вблизи моментов экстремумов уровня воды необходимо уменьшить дискретность наблюдений до 5-20 мин в зависимости от интенсивности изменения уровня воды.

Для устьевых областей рек неприливного типа интервал дискретности может быть увеличен до 6 ч. При двухсрочных измерениях уровня воды (

12 ч) можно воспроизвести колебания уровня воды с наименьшим периодом, равным 1 сут.

3.3.3. Высоты уровня воды в устьевой области реки приводятся к единой условной горизонтальной поверхности - "нулю постов". В качестве нуля постов в устье реки принимаются: нуль глубин, единый нуль постов моря с отметкой минус 5,000 м абс. или любая другая горизонтальная поверхность сравнения в зависимости от местных условий. Важнейшим требованием измерений уровня воды в устьевой области реки является точная привязка всех постов к единой отсчетной поверхности, т.е. надежное обеспечение единства и постоянства нулей постов. Для выполнения этого требования необходимо систематическое (не реже двух раз в год) нивелирование устройств постов. Порядок нивелировок определяется Наставлением, вып.6, ч.I и вып.9, ч.I. Кроме того, необходимы повторные привязки уровенных постов к Государственной нивелирной сети. Оперативный контроль высотного положения нулей уровенных постов в устьевой области реки может осуществляться океанографическим нивелированием по специальной методике.

Единая высотная основа позволяет определять продольные перепады уровня воды, строить продольные профили водной поверхности, производить расчеты уклонов водной поверхности.

 3.4. Состав и сроки наблюдений за уровнем воды

Состав и сроки наблюдений за уровнем воды в устьевой области реки зависят от:

1) местоположения поста (на устьевом участке реки или на устьевом взморье);

2) наличия приливов на взморье;

3) фаз гидрологического режима реки;

4) сезона года и ледовых явлений.

Наблюдения за уровнем моря на устьевом взморье определяются требованиями Наставления, вып.9, ч.I. Они включают ежедневные четырехсрочные измерения уровня воды и отметки (засечки) на ленте самописца уровня в сроки 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского времени. При наличии самописца уровня воды допустимо сокращение количества контрольных измерений по внешнему и внутреннему измерительным устройствам до 1 (при смене ленты суточного самописца).

Если самописец на посту отсутствует, то при нагонных (сгонных) значениях уровня, равных или выше (ниже) критических, организуются учащенные уровенные наблюдения по рейке. Кроме того, ведутся визуальные наблюдения за уровнем моря при прохождении волн цунами, ураганов, водяных смерчей, а также для определения смены фаз прилива и отлива.

На устьевом участке реки при наличии самописцев уровня воды проводится измерение уровня воды и смена ленты самописца (если смена ленты требуется по характеру действия самописца) в один из сроков гринвичского времени. При этом отмечают точное время измерения и величину уровня воды по внешнему и внутреннему уровнемерным устройствам. Допустимое расхождение синхронных, приведенных к нулю поста отсчетов уровня воды по внешнему и внутреннему уровенным устройствам самописца, не должно превышать в штилевую погоду 1-2 см. При волнении отсчеты уровня по внешнему устройству выполняются в течение 0,5 мин с визуальным осреднением и указанием пределов изменения среднего волнового уровня воды за период осреднения, например, (100±2) см.

При обработке ленты самописца в качестве основных обычно принимаются значения уровня воды, измеренные по внешнему уровнемерному устройству (рейке, свае и т.д.).

При удовлетворительном состоянии соединительного устройства колодца самописца уровня, обеспечивающего хорошую гидравлическую связь с водотоком (водоемом), и особенно в сооружениях самописца островного типа вполне допустимо использовать в качестве основных измерения уровня по внутреннему (установленному в колодце) уровнемерному устройству (рейке, передаточному посту с электроконтактом и т.д.).

При отсутствии стационарных сооружений самописцев уровня воды могут проводиться наблюдения с помощью регистраторов уровня типа ГМ-28 или на основе дискретных измерений уровня воды по рейкам, сваям и другим уровенным устройствам с шагом по времени от 5 мин до 12 ч в зависимости от требуемой точности воспроизведения уровня воды. В условиях влияния приливов допустимое минимальное количество ежедневных сроков наблюдений - 4: в 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского времени. При отсутствии приливных и сгонно-нагонных колебаний уровня воды в некоторых пунктах на устьевом участке реки допустимо производство двухсрочных измерений уровня воды в 6 и 18 ч гринвичского времени.

 3.5. Первичная обработка данных наблюдений за уровнем воды

3.5.1. Результаты измерений по уровнемерным устройствам (рейкам, сваям, передаточным устройствам) записываются в отведенные для этого элемента строки книжки КГМ-1, КГ-1М или специальные журналы (тетради) наблюдений и исправляются соответствующей приводкой для получения значений уровня, отсчитанных от нуля поста.

3.5.2. Лента самописца уровня обрабатывается сразу после снятия с прибора. Обработку записи на ленте необходимо производить в следующем порядке:

1) просмотреть запись для оценки качества;

2) проверить точность хода часов по отметкам времени или моменту наложения или снятия ленты;

3) внести поправки в положение на ленте отметок времени, соответствующих целым часам;

4) снять с кривой записи уровня значения ординаты (уровня) за каждый час;

5) определить поправки к координатам кривой записи на основании сравнения данных регистрации и измерений уровня на посту;

6) .....*числить исправленные ежечасные данные регистрируемой величины, ее экстремальные (наибольшие и наименьшие) значения за сутки и весь период регистрации;

7) при наличии приливов снять с ленты значения высот и времен полных и малых вод за период регистрации.

Ежечасные и экстремальные уровни, время и высоты полных и малых вод записываются в соответствующие строки книжки КГМ-1.

Более детально порядок обработки лент самописца уровня регламентируется Наставлением, вып.2, ч.II и вып.9, ч.I.

 4. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ

 4.1. Метод измерения

Настоящая методика распространяется на определение температуры поверхностного сдоя воды в постоянных местах у берега или в заданном слое в открытой части дельтового водотока или водоема.

Метод измерения температуры воды в устьевой области реки основан на применении термометров, устанавливаемых в фиксированной точке на промежуток времени, превышающий время инерции термометра. При измерении чувствительный элемент термометра или его первичный преобразователь находится в тепловом равновесии с водой на глубине установки термометра.

 4.2. Средства измерения

4.2.1. При наблюдениях за температурой воды на гидрологических постах у берега и за температурой воды поверхностного слоя воды в открытой части водоема или водотока используют ртутный термометр TM-10 в металлической оправе ОT-51 или ОT-1; диапазон измерения: от -3 до 35 °С. Цена деления шкалы термометра 0,2 °С.

4.2.2. При наблюдениях за температурой воды на глубине применяются ртутные глубоководные опрокидывающиеся термометры (ТГ), вставленные в металлическую раму РОТ-48 или раму батометра БМ-48; диапазон измерения: от -2 до 32 °С. Цена деления шкалы основного термометра 0,05 °С или 0,1 °С, цена деления шкалы вспомогательного термометра 0,5 °С.

Описание средств измерений температуры воды дано в Наставлении, вып.9, ч.I, а также в "Руководстве по гидрологическим работам в океанах и морях".

 4.3. Условия для производства измерений

4.3.1. Измерения температуры воды на гидрологическом посту производятся в каждый срок путем полного погружения термометра в оправе непосредственно в воду на глубину не более 0,5 м в постоянном месте с глубиной не менее 0,5 м, имеющем свободный водообмен с водотоком или водоемом устьевой области реки. Время выдержки термометра в воде в точке измерения от 3 до 5 мин.

4.3.2. Температура воды на глубинах измеряется путем погружения термометров ТГ в раме РОТ-48 или в раме батометра с помощью троса на горизонт наблюдений. Время выдержки термометра ТГ на горизонте наблюдений до момента переворачивания рамы составляет 5 мин.

 4.4. Подготовка к производству измерений

4.4.1. Средства измерений температуры воды на посту с берега или с плавсредства должны содержаться в состоянии готовности к измерениям: водный термометр должен находиться в оправе ОT-51 или ОT-1, а термометр ТГ - в раме. Перед каждым сроком измерений производится осмотр термометра и при необходимости замена неисправных приборов.

4.4.2. При подготовке средств измерений к производству наблюдений к оправе термометра должен быть привязан линь необходимой прочности и длины с закрепленным на нем пенопластовым поплавком. Рама термометра ТГ должна быть закреплена на гидрологическом тросе с концевым грузом или на батометре, подвешенном на гидрологическом тросе для опускания за борт с помощью гидрологической лебедки.

 4.5. Производство измерений

4.5.1. Измерения температуры воды на гидрологическом посту или в поверхностном слое производятся в следующем порядке:

термометр в оправе при закрытом ее состоянии опускают на лине в воду так, чтобы верхний конец оправы поддерживался пенопластовым поплавком у поверхности воды; после этого термометр поднимают, выливают воду из стаканчика оправы и снова быстро погружают термометр на тот же горизонт и выдерживают на горизонте наблюдений (0,4-0,5 м) в подвешенном на поплавке состоянии около 5 мин;

затем термометр быстро поднимают до уровня глаз, не выливая воду из стаканчика оправы; поворачивая наружную трубку оправы, обнажают термометр и делают отсчет по температурной шкале с точностью до 0,1 °С; продолжительность времени отсчета термометра не должна превышать 0,5 мин, а сама процедура измерения от начала подъема термометра из воды до завершения отсчета по шкале прибора не должна длиться более 1 мин; в темное время суток отсчет по термометру производят при свете карманного фонаря или другого источника искусственного освещения на месте измерений;

после записи отсчетов термометра выливают воду из стаканчика оправы.

В том случае, когда невозможно погрузить термометр в поверхностный слой воды в установленном месте наблюдений, быстро отбирается проба воды ведром в объеме от 7 до 10 л и тут же на берегу вблизи места наблюдений измеряется температура воды путем погружения термометра в ведро. После выдерживания термометра в ведре в течение 3-5 мин оправу с термометром поднимают над ведром и, не отрывая стаканчика оправы от воды, делают отсчет по шкале термометра. Продолжительность процедуры измерения температуры воды по этому методу от момента извлечения пробы воды ведром до отсчета по шкале термометра не должна превышать 8-10 мин.

При наличии прочного ледяного покрова температуру воды измеряют непосредственно в специально вырубленной во льду лунке путем погружения термометра на время выдержки термометра (до 5 мин). Отсчет по термометру производят, подняв оправу из воды, не отрывая стаканчика оправы от воды.

4.5.2. Измерение температуры воды на глубинах производится с платформ, плавсредств или со льда в следующем порядке:

пара термометров ТГ, помещенных в раму РОТ-48 или в раму батометра, подвешиваются на гидрологическом тросе, натянутом вертикально с помощью гидрологической лебедки и гидрометрического рыбовидного груза;

термометры ТГ опускаются на тросе с помощью гидрологической лебедки на заданный горизонт, где выдерживаются в течение 5 мин;

после истечения времени выдержки термометров в точке измерения (5 мин) с помощью посыльного груза ПР-28 рама термометра или батометр с рамой переворачиваются вокруг нижней оси, в результате резервуары термометров занимают верхнее положение, обеспечивая отрыв ртути в капилляре основного термометра;

в перевернутом состоянии рама или батометр с термометрами извлекается из воды и в таком положении рамы по каждому термометру делается отсчет: сначала отсчет по левому вспомогательному и левому основному, потом по правому вспомогательному и правому основному термометрам, отсчеты делаются с точностью до 0,1 °С по вспомогательным и с точностью до 0,01 °С по основным термометрам;

по истечении времени (не менее 5 мин), необходимого для принятия термометрами температуры окружающего воздуха, делаются повторные (окончательные) отсчеты термометров в том же порядке;

после выполнения отсчетов температуры и их записи в книжке термометры приводятся в нормальное состояние (резервуаром вниз) и подготавливаются к последующим измерениям.

 4.6. Запись и обработка результатов измерений

4.6.1. Отсчеты по термометру записываются в отведенные строки книжки КГ-1М или КГМ-1 и исправляются соответствующими поправками, взятыми из прилагаемого к каждому термометру поверочного свидетельства. Поправки алгебраически суммируются с отсчетами по термометру. Если полученная сумма имеет отрицательный знак, то она с этим знаком записывается в книжку. При положительной температуре знак плюс не ставится.

4.6.2. Отсчеты по термометрам ТГ записываются в книжку глубоководных наблюдений. В книжке для каждого основного термометра указывается объем капилляра и приемника для точки нуля - так называемый волюм (обозначается

или

). К отсчетам термометров вносят инструментальные поправки. В полученное значение температуры воды по основным термометрам должна быть внесена редукционная поправка, вычисляемая по окончательному отсчету вспомогательного термометра и значению

соответствующего основного термометра. Редукционная поправка определяется по Океанографическим таблицам. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975 (далее - Океанографические таблицы).

 5. ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И СОЛЕНОСТИ ВОДЫ

 5.1. Общие указания

5.1.1. Плотность есть масса единицы объема. Единицей плотности в системе СИ является килограмм на кубический метр (кг·м

). Однако в океанографии принято использовать относительные величины для выражения плотности воды:

1) относительная плотность воды

, равная отношению плотности исследуемой воды при температуре 17,5

°

С к плотности дистиллированной воды при той же температуре;

2) относительная плотность воды

, равная отношению плотности исследуемой воды при температуре 0

°

С к плотности дистиллированной воды при температуре ее наибольшей плотности (4

°

С);

3) относительная плотность воды

, равная отношению плотности исследуемой воды при ее фактической температуре (

in situ

) к плотности дистиллированной воды при температуре ее наибольшей плотности.

Так как значения относительной плотности больше единицы, то для сокращения записей единицу отбрасывают и относительную плотность воды выражают в условных единицах, равных

, где

- относительная плотность воды в одном из трех указанных способов выражения.

Плотность воды зависит от температуры воды и содержания растворенных и взвешенных в воде веществ.

Под соленостью морской воды (

‰) в океанографии принято понимать суммарную массу в граммах твердых растворенных веществ, содержащихся в 1 кг морской воды (измеряется в промилле - тысячных долях).

5.1.2. Существует три способа определения солености морской воды:

1) физический способ - путем измерения плотности проб морской воды - ареометрирование;

2) электрометрический способ, заключающийся в определении электрической проводимости морской воды и в пересчете ее в соленость;

3) химический (аргентометрический) способ, заключающийся в определении содержания хлора в пробе морской воды титрованием раствором азотнокислого серебра, а затем вычислении солености по формулам соответствия или таблицам.

В устьевых областях рек наблюдаются большие градиенты плотности и солености воды. Главная цель измерений - выявить эти градиенты. Здесь не нужна большая точность определения солености воды. Поэтому рекомендуется для определения солености воды использовать физический и электрометрический способы.

Аргентометрический способ определения солености морской воды по хлорности является наиболее точным только при условии постоянства соотношения отдельных элементов солевого состава морской воды. Распресненные воды устьевой области реки не отвечают этому условию: в них не наблюдается постоянство соотношений хлора с другими элементами солевого состава, к тому же изменяется и химический состав вод по сравнению с морскими. Поэтому аргентометрический способ (Наставление, вып.9, ч.I), можно рекомендовать для определения фоновой солености вод на морской границе устьевого взморья.

 5.2. Метод измерений

5.2.1. Метод измерений плотности воды основан на использовании ареометров, помещаемых в ареометрический стакан с пробой исследуемой воды. Влияние температуры воды на плотность учитывается по данным измерения температуры воды в ареометрическом стакане.

5.2.2. Метод измерения солености морской воды - косвенный. Он основан на измерении относительной электропроводимости воды, связанной с соленостью воды в каждом регионе характерной эмпирической зависимостью.

 5.3. Средства измерения

5.3.1. Для измерений плотности воды в лабораторных условиях применяется комплект ареометров для морской воды ГОСТ 18481-81. Комплект ареометров содержит: поисковый ареометр с диапазоном измерений относительной плотности воды от 1,0000 до 1,0400; набор рабочих ареометров (большой набор) с диапазоном от 1,0000 до 1,0060, от 1,0050 до 1,0110; от 1,0100 до 1,0160, от 1,0150 до 1,0210, от 1,0200 до 1,0260, от 1,0250 до 1,0310, от 1,0300 до 1,0360 либо набор ареометров (малый набор) с диапазонами: от 1,0000 до 1,0160, от 1,0100 до 1,0210, от 1,0150 до 1,0310; термометр для измерения температуры воды в ареометре в диапазоне от -5 до 40 °С; ареометрический стакан с диаметром 6 см, высотой 40 см и объемом около 1 л.

5.3.2. Для измерения относительной электропроводимости воды в лабораторных условиях используется электросолемер ГМ-65М. Диапазон измерений относительной электропроводимости от 0,02100 до 1,17600, что соответствует солености воды от 0,5 до 42‰.

 5.4. Условия производства измерений

Отбор проб воды для определения плотности и солености воды на гидрологическом посту должен производиться в постоянном месте, имеющем свободный водообмен с водоемом или водотоком, и точно в указанный срок наблюдений. Проба воды берется ведром, батометром или иным способом с соблюдением требования чистоты взятой пробы. Объем взятой пробы для определения плотности - не менее 1 л, для определения солености - не менее 0,5 л. Проба воды помещается для временного хранения (не более 1 сут) в бутыль с плотно закрывающейся пробкой или крышкой.

 5.5. Подготовка к производству измерений

5.5.1. Пробой воды, отобранной для определения плотности, заполняется ареометрический стакан до уровня, требуемого для свободного плавания цилиндра ареометра в 3-4 см от дна стакана. В ареометрический стакан помещается и термометр при ареометре.

Хранящийся в специальном футляре ареометр извлекают с соблюдением предосторожностей с целью избежать поломки хрупкой части ареометра - шейки. Для этого двумя пальцами (большим и указательным) руки берут верхнюю часть шейки, поднимают и ставят цилиндр ареометра в вертикальное положение, не отрывая резервуара ареометра от гнезда в футляре. Только после принятия ареометром вертикального положения возможен его подъем рукой и погружение в ареометрический стакан. Брать ареометр за цилиндр нельзя, так как от прикосновения пальцев остаются на нем следы жира, ведущие к снижению точности измерений. В том случае, когда ареометр хранится в отдельном пенале, извлекать ареометр и манипулировать им можно после приведения пенала в вертикальное положение, беря ареометр двумя пальцами руки за верхний конец шейки ареометра.

Перед измерением необходимо убедиться в том, что на погружаемой в воду части ареометра и на его шейке нет следов жира и других загрязнений. Загрязненный ареометр необходимо протереть чистым куском ткани, фильтровальной бумаги или гигроскопической ваты, умеренно смоченной разбавленным нашатырным спиртом. Крайне необходимо также перед измерением протирать шейку ареометра раствором нашатырного спирта, так как загрязнение шейки ареометра искажает положение границы мениска смачивания и ведет к грубым ошибкам измерений. Следы нашатырного спирта удаляются ватой, смоченной дистиллированной водой. После этого ареометр протирают полотенцем из ткани, не оставляющей ворса на стекле.

Ареометрический стакан также периодически подвергается чистке. В особенности необходима обработка раствором нашатырного спирта или моющих средств внутренней поверхности ареометрического стакана.

Более подробно подготовка ареометров к измерениям изложена в Наставлении, вып.9, ч.I.

5.5.2. Для подготовки к измерению относительной электропроводимости и солености воды электросолемер, исследуемые пробы воды и в необходимых случаях стандартные растворы калибрации солемера устанавливают в лабораторном помещении при комнатной температуре (около 20 °С). После выравнивания температур солемера, стандартных растворов и проб воды приступают к калибровке солемера и последующим измерениям электропроводимости проб воды. Процедура калибровки электросолемера изложена в Наставлении, вып.9, ч.I и Временных методических указаниях по определению солености морских и распресненных вод электрометрическим методом. - М.: Гидрометеоиздат, 1984.

 5.6. Производство измерений

5.6.1. После того как проба воды в ареометрическом стакане примет устойчивую температуру, делается отсчет температуры воды в стакане с точностью до 0,1 °С и записывается в книжку. Затем термометр извлекают из ареометрического стакана. В ареометрическом стакане остается только ареометр с требуемым диапазоном шкалы плотности. Находящемуся в стакане ареометру сообщается легкое вращательное движение с целью удаления пузырьков газа с подводной поверхности ареометра. В момент отсчета ареометр не должен касаться боковой поверхности стакана. Отсчет по шкале ареометра производится по уровню поверхности воды в стакане (по нижнему краю мениска у шейки ареометра) с точностью до 0,5 цены наименьшего деления шкалы ареометра. Затем вторично ареометру сообщается легкое вращательное движение и производится вторичный отсчет с той же точностью и результат также записывается в книжку. Затем в ареометрический стакан погружают термометр для вторичного измерения температуры воды. Среднее из двух отсчетов термометра соответствует температуре воды в стакане во время производства двух последовательных отсчетов ареометра. При этом разность между отсчетами температуры воды в начале и в конце измерения плотности воды в ареометрическом стакане не должна превышать 0,5 °С.

Продолжительность измерения плотности воды от момента заполнения ареометрического стакана пробой воды до момента завершения отсчетов по ареометру не должна превышать 20 мин, чтобы избежать влияния испарения воды из ареометрического стакана на измерение плотности воды.

5.6.2. Для измерения относительной электропроводимости пробы воды последняя переливается сифоном солемера в его измерительную камеру. Сначала малыми порциями исследуемой воды камеру электросолемера трижды ополаскивают, а затем постепенно (чтобы избежать образования пузырьков в камере) заполняют ее полностью этой водой. Проверяют температуру и с помощью переключателей с названием "электропроводность" добиваются установки стрелки миллиамперметра на "0" (переключатель

установлен на

). Делают отсчет относительной электропроводимости.

 5.7. Запись и обработка результатов измерений

5.7.1. Отсчеты относительной плотности по ареометру записывают в специальную книжку с точностью до 0,00005. Затем находят среднее арифметическое отсчетов

, округляют результат до 0,0001. Обработка результатов измерений сводится к введению поправок в отсчеты термометра при ареометре, вычислению средней температуры

пробы воды при ареометрировании, к введению поправок в отсчеты ареометра на основании свидетельства о поверке, к выражению результата ареометрирования

в условных единицах путем умножения на коэффициент

, введению поправки ареометрирования на температуру пробы

(приложение 8 Наставления, вып.9, ч.I). В результате обработки получают относительную величину плотности

в условных единицах с точностью до первого знака после запятой (например,

18,5). Значение

вносится в таблицу ТГМ-1.

5.7.2. Полученное с помощью солемера ГМ-65М значение относительной электропроводимости воды следует пересчитать в соленость с помощью уравнений или таблиц, рекомендованных для конкретной устьевой области реки. Полученные таким образом значения солености воды используются в практике наряду со значениями, определенными методами аналитической химии (например, аргентометрическим методом).

 6. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВЕТРОВЫМ ВОЛНЕНИЕМ

 6.1. Цель и особенности определения волнения

Ветровое волнение имеет большое значение в процессах дельтообразования (формировании устьевого бара, морского края и вдоль берегового потока наносов).

Для дельт с приглубым взморьем роль волнового воздействия на формирование морского края дельты является преобладающей. На мелководном устьевом взморье волнение воздействует и на формирование рельефа устьевого взморья, поэтому основная цель наблюдений за ветровым волнением - дифференцированный учет и оценка волнового воздействия на морокой край дельты, а также обоснование и проверка расчетов элементов волн на устьевом взморье по характеристикам ветра.

Для организации стационарных наблюдений за ветровым волнением можно использовать: плавмаяки, морские гидрометеорологические береговые станции, самописцы-волнографы.

Плавмаяки устанавливаются на глубинах до 10-12 м, главным образом в устьях судоходных рукавов. Организация морских береговых гидрометеорологических станций (постов) затруднена из-за отсутствия населенных пунктов вблизи морского края дельты, необходимости сооружения волновых вышек и значительной удаленности от морского края зоны наблюдений за параметрами волн. В связи с этим целесообразно проводить комплекс временных наблюдений за волнением при различных ветровых ситуациях. Причем частота повторных наблюдений зависит от ветрового режима. Наиболее ценна информация об энергии волнения у основания морского склона конуса выноса наносов. Поскольку глубина взморья (

) у основания лобового склона устьевых баров неодинакова, рекомендуется ветровое волнение наблюдать:

1) у основания лобового склона наиболее выдвинутого бара

при той же глубине на участке побережья, не искаженном устьевыми барами;

2) при глубине, соответствующей половине

;

3) между устьевыми барами (в случае сложного рельефа взморья).

В заливах со сложной конфигурацией берегов и морфологией дна ветроволновой режим заметно отличается от режима на большей части устьевого взморья. Поэтому в таких заливах необходимо организовывать дополнительные места наблюдений за волнением.

 6.2. Наблюдения за ветровым волнением

На плавмаяках и морских береговых станциях наблюдения за волнением ведутся в следующем порядке: сначала определяют тип волнения и направление распространения волн, затем переходят к определению высоты, длины и периода волн. Наблюдения за волнением должны сопровождаться определением скорости и направления ветра. Наблюдения ведут в соответствии с методикой, описанной в Наставлении, вып. 9, ч.I.

Граница трансформации волн в метрах (в соответствии с Руководством по расчету параметров ветровых волн. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969) определяется по глубине взморья, равной 0,65

(где

- длина волны, м).

В качестве дополнительной информации определяется степень волнения и состояние поверхности моря. Критерием для оценки первого является высота наиболее заметных крупных ветровых волн, зыби или смешанного волнения, а для второго - вид поверхности моря, взволнованной ветром.

Если акватория, выбранная для наблюдений за волнением, находится непосредственно вблизи пункта наблюдений (наблюдения производятся с искусственного острова или с сооружения, установленного в море, или с конца пристани), то при визуальных наблюдениях периода волн на поверхность моря выбрасывают какой-либо поплавок: щепку, кусок древесины и т.д. Если в пункте наблюдений установлен волномер-перспектомер, волномерные вехи или буйки, то наблюдения за волнением производят с их помощью. Такие наблюдения в отличие от визуальных называются полуинструментальными. Они характеризуются более высокой точностью и кроме высот, периодов и направлений волн позволяют измерять длину волн и скорость их распространения.

Требования, предъявляемые к устройству волномерных реек и вех и правилам их установки, устройство и принципы использования волномера-перспектомера изложены в Наставлении, вып.9, ч.I.

При невозможности организации стационарных наблюдений за волнением в необходимых точках на взморье устанавливаются самописцы-волнографы с помощью плавсредств и стационарных платформ.

 7. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЛЕДОВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ И ТОЛЩИНОЙ ЛЬДА

 7.1. Общие сведения о ледовых наблюдениях

В устьевых областях рек ледовые явления, как правило, наблюдаются в течение 4 мес на юге и 9 мес на севере нашей страны. Лед затрудняет судоходство, гидротехническое строительство и водоснабжение. В то же время лед широко используется под зимние дороги, ледовые причалы и взлетно-посадочные площадки, для подледного лова рыбы и других целей.

Ледовые явления приводят к изменению водного режима, подпорным повышениям уровня воды, в ряде случаев являющихся катастрофическими, перераспределению стока воды в рукавах дельт и т.д.

Льды, встречающиеся в устьевых областях рек, по своему происхождению делятся на пресноводные, солоноватые и морские.

Пресноводный лед образуется на устьевом участке реки или с ледоходом поступает с предустьевого участка реки.

Солоноватый лед возникает на устьевом взморье из распресненных морских вод.

Морской лед формируется на морских акваториях и ветровыми течениями заносится на устьевое взморье.

На устьевых взморьях арктических морей возможно появление материковых льдов в виде обломков айсбергов, занесенных течениями.

На устьевых участках рек ледовые процессы развиваются по физическим законам, близким к речным, а на устьевых взморьях - к морским. Поэтому для их описания используется различная терминология (приложение 3).

В осенне-зимний период на устьевом участке реки появляются забереги, сало, шуга, склянка, ледоход плавучего льда, ледостав, а на устьевом взморье - ледяные забереги, сало, шуга, склянки, темный и светлый нилас, серые льды, серо-белые и однолетние (белые) льды.

В последующий период ледообразования на устьевых участках рек разросшиеся забереги, смерзаясь со льдом осеннего ледохода, образуют ледостав с полыньями, а после замерзания полыней сплошной ледостав. Аналогично процесс установления неподвижного ледяного покрова происходит на устьевых взморьях, где разросшиеся ледяные забереги, смерзаясь с дрейфующими льдами, образует припай.

Для устьевых областей рек южных регионов возможен неоднократный взлом ледяного покрова и припая в течение ледостава, что обусловлено в основном зимними оттепелями.

С момента образования на водной поверхности первичных форм льда начинается нарастание его толщины. Особенно интенсивно нарастание происходит в начальный период зимы при незначительных высотах снега на льду. В последующий период зимы нарастание льда замедляется вплоть до достижения льдом максимальной величины. В устьевых областях рек максимальные толщины льда на конец зимнего периода колеблются от 20-30 см в южных регионах и до 250-300 см и более в северных регионах.

В зимне-весенний период идет разрушение ледяного покрова и припая. На устьевых участках рек разрушение ледяного покрова начинается с появления снежниц, затем вдоль берегов образуются закраины и наблюдается общее потемнение льда в связи со стаиванием снега. С повышением уровня воды в половодье происходят подвижки льда, переходящие в ледоход.

Динамическому типу вскрытия ледяного покрова свойственно заторообразование, термический тип вскрытия ледяного покрова характеризуется ледяными перемычками и стаиванием льда на месте.

На устьевом взморье разрушение ледяного покрова начинается с образования снежниц, которые, разрастаясь, покрывают поверхность льда талой водой; в последующем в ледяном покрове образуются термические трещины, в которые со льда стекают талые воды: поверхность льда обсыхает. В этот же период (в связи с образованием вдоль берегов водяного заберега) лед припая оказывается на плаву и, взламываясь, образует дрейфующий лед. После стаивания или выноса льда с акватории наступает очищение ее от льда.

Лед при ледоходе включает размеры ледовых образований от тертого и мелкобитого льда до больших ледяных полей. Дрейфующие на устьевом взморье морские льды, кроме того, могут включать и обширные ледяные поля.

При подвижках льда, ледоходах и в дрейфующих на устьевом взморье льдах могут наблюдаться зоны сжатия, торошения и навалов льда на берега.

Наблюдатель должен систематически и с исчерпывающей полнотой фиксировать все характерные ледовые фазы и явления в районе наблюдений и изменения их во времени.

 7.2. Состав и сроки ледовых наблюдений

7.2.1. Наблюдения за ледовыми явлениями в устьевых областях рек начинаются с первого дня появления ледовых образований в районе пункта наблюдений и продолжаются до окончательного очищения водной поверхности от льда. Ледовые наблюдения на станциях и постах выполняются один раз в сутки (табл.2) при любой видимости на устьевом участке реки или устьевом взморье. При плохих условиях видимости (туман, снег, метель) наблюдения следует повторить сразу после улучшения видимости. Время повторного наблюдения должно быть указано в книжке (журнале) наблюдений. Если в течение дня ледовая обстановка значительно изменяется, следует произвести дополнительные наблюдения, указав время этих наблюдений и причины изменения ледовой обстановки.

На устьевых взморьях наиболее полноценными являются наблюдения, выполненные при видимости не менее 1/3 дальности видимого горизонта.

На устьевых взморьях рек арктического региона толщина и глубина погружения льда, высота снежного покрова в постоянной точке весной с началом таяния (от момента разрушенности ледяного покрова в 1 балл) измеряются ежедневно. Толщина льда, глубина его погружения, высота и плотность снежного покрова на льду в другие сезоны года на устьевых взморьях в полярных областях определяются ежедневно до толщины льда в 20 см, через сутки при толщине от 20 до 50 см, раз в 5 сут при толщине от 50 до 100 см, раз в декаду при толщине свыше 100 см.

На устьевых взморьях средних широт и на устьевых участках рек всех устьевых областей измерение толщин льда и глубин его погружения, высот снежного покрова на льду производятся ежедневно до толщины 15 см, раз в 5 сут при 15-30 см и раз в декаду при толщине более 30 см.

Плотность снега определяется в дни измерения толщин льда, но не чаще одного раза в 5 сут. При высоте снега менее 5 см его плотность не измеряется.

Ледовые наблюдения подразделяются на стандартные и дополнительные (разд.11.3).

7.2.2. Состав стандартных наблюдений определяется фазами ледового режима.

7.2.2.1. В период замерзания фиксируются:

1) дата появления льда,

2) дата ледяных образований и их характеристики,

3) ширина заберегов (ледяных заберегов),

4) наличие внутриводного льда и его количество,

5) количество льда в ледоходе (шугоходе) на устьевом участке реки,

6) возрастной состав, количество и сплоченность плавучего льда на устьевом взморье,

7) наличие навигации или дата ее прекращения.

7.2.2.2. В период ледостава и наличия припая устанавливаются:

1) дата начала ледостава, становления припая (устойчивого, полного, повторного),

2) состояние и характер ледяного покрова,

3) толщина льда, глубина его погружения, высота и плотность снега на льду,

4) деформация ледяного покрова (трещины, торосистость, подсовы, полыньи),

5) дата начала и конца образования снежного льда,

6) дата образования наледей, склянки,

7) дата начала пешего передвижения по льду.

7.2.2.3. В период вскрытия определяются:

1) дата появления снежниц на льду и стадии разрушения льда,

2) дата прекращения пешего передвижения по льду,

3) дата образования закраин, водяного заберега,

4) дата подвижек льда, первого взлома припая,

5) возрастной состав льда,

6) дата начала ледохода, начала дрейфа льда,

7) характеристики льда весеннего ледохода, плавучих и дрейфующих льдов,

8) дата начала навигации,

9) дата полного очищения от льда акватории (района) наблюдений.

 7.3. Организация ледового пункта наблюдений

На устьевом участке реки место для производства ледовых наблюдений должно обеспечивать возможность наблюдения между обоими берегами и на возможно большем протяжении по длине водотока выше и ниже пункта наблюдений.

На устьевых взморьях место для производства ледовых наблюдений должно обеспечивать обзор акватории от берега до видимого горизонта, т.е. до самой далекой видимой точки поверхности акватории при наиболее благоприятных условиях погоды и освещения.

Ледовый пункт наблюдений необходимо располагать на возвышенном месте недалеко от берега или на имеющихся сооружениях (площадка на крыше дома, маячные устройства), а в случае отсутствия таковых на специально сооруженной вышке.

Для определения направления и расстояния до ледяных образований на ледовом пункте устанавливается волномер-перспектометр или теодолит.

В случае отсутствия приборов для определения направлений пункт оборудуется ориентирной доской, которая устанавливается на столбе высотой 1,5 м, доска разбита на 8 основных румбов по частям света; при этом направление север-юг определяется по компасу с введением поправки на магнитное склонение в районе станции.

В районе ледового пункта, расположенного на устьевом участке реки, должны быть выбраны 2 постоянных створа, перпендикулярных к береговой линии, с расстоянием между ними 50-100 м, а в районе ледового пункта на устьевом взморье один постоянный створ, разбиваемый в направлении характерного развития припая для района наблюдений. Значения дальности видимого горизонта в зависимости от высоты глаза наблюдателя над водной поверхностью приведены в Наставлении, вып.9, ч.I.

В устьевых областях рек район, в пределах которого фиксируются ледовые явления, и место ледового пункта определяются инспектором или по поручению УГМС начальником станции.

 7.4. Производство ледовых наблюдений

Ежедневные стандартные наблюдения за ледовыми явлениями на станциях и постах в устьевых областях рек включают комплекс определений ледовых процессов в различные сезоны (осенний, зимний, весенний).

Наблюдатель должен знать характеристики ледяных образований ледовых явлений, стадии развития льда (приложение 3), а также условные символы для картирования ледовой обстановки (приложение 4).

Весь комплекс ледовых наблюдений записывается в книжку ледовых наблюдений (КГМ-2), а ледовая обстановка зарисовывается условными знаками на бланковой карте, входящей в КГМ-2 (приложение 5).

Наблюдения за ледовыми явлениями начинаются с определения дальности видимости водной поверхности с ледового пункта.

При определении дальности видимости водной поверхности следует иметь в виду: при хорошей видимости должен просматриваться весь устьевой участок реки, отведенный для ледовых наблюдений, а на устьевом взморье водная поверхность до линии горизонта или до противоположного берега.

В условиях ограниченной видимости (по метеоусловиям или другим причинам) фиксируется участок водотока или часть акватории взморья, на которых могут производиться ледовые наблюдения.

Дальность видимости и причины, ее ограничивающие, а также время выполнения наблюдений записывается в книжку КГМ-2, а границу видимости наносят условными знаками на бланковую карту. В случае максимальной видимости ее границы на бланковые карты не наносятся.

При наблюдениях заберегов, ледостава, ледяных заберегов и положения границы припая и их ширины наблюдатель заносит в книжку КГМ-2 в раздел "неподвижный лед" все наблюденные формы неподвижного льда.

На устьевых участках рек, где имеют место пресные воды, виды первичных форм льда неправомерно увязывать с их толщиной.

На устьевых взморьях рек, где присутствуют соленые морские воды, виды льда дешифрируются по толщинам с определенной степенью точности.

На устьевых участках рек, в створе основного поста определяется ширина заберега у берега, с которого проводятся наблюдения, и на глаз устанавливается его ширина в километрах. В случае, когда наблюдатель видит противоположный берег и с достаточной достоверностью может определить ширину заберега, то им определяется его ширина и у противоположного берега.

В книжку КГМ-2 в графу "форма неподвижного льда" наблюдатель заносит в первом случае "заберег" или "забереги", "ледяной заберег" и в скобках указывает их вид - первичные или наносные, а во второй графе записывается, какое количество занимает "заберег" ("забереги"), "ледяной заберег" к площади участка, на котором производятся наблюдения в баллах (1 балл соответствует 10% площади). В графу "ширина в створе пункта наблюдений" ставится соответственно: левый берег - 0,01 км, правый берег - 0,02 км. При ледоставе на устьевом участке реки в графу "форма неподвижного льда" заносится - ледостав, а графы "количество" и "ширина в створе пункта наблюдений" не заполняются.

При определении кромки ледяного заберега и припая на устьевом взморье и их ширины наблюдатель выбирает характерные точки изгибов и с помощью прибора или глазомерно определяет направление и расстояние до них. Затем по расстояниям или направлениям наносит точки изгибов в масштабе на бланковую карту и соединяет их сплошной линией. С бланковой карты наблюдатель снимает ширину ледяного заберега, припая по постоянному створу и записывает эти данные в книжку КГМ-2. Сведения о максимальной и минимальной ширине ледяного заберега, припая, указываются в книжке КГМ-2 в разделе "Дополнительные характеристики".

При отсутствии ледяного заберега, припая их ширина принимается равной нулю.

Когда вся видимая акватория устьевого взморья покрыта припаем, в книжке КГМ-2 в разделе "дополнительные характеристики" наблюдатель записывает: "Кромка припая находится за пределами дальности видимого горизонта", а в графе "ширина" раздела "неподвижный лед" наблюдателем указывается дальность видимого горизонта в километрах.

Помимо сведений о положении кромки и ширины припая в книжке КГМ-2 (на бланковой карте в масштабе) должно быть указано местоположение имеющихся в припае трещин и каналов, их ширина и направление.

После занесения в книжку формы, количества и ширины неподвижного льда в створе пункта наблюдений наблюдатель определяет и записывает его характеристики, к которым относятся: торосистость, заснеженность, разрушенность, загрязненность и возрастной состав льда (последний только для устьевых взморий).

Торосистость оценивается в баллах по табл.4. Баллы торосистости записывают в книжку и отмечают на бланковой карте с помощью условных обозначений.

Таблица 4

Шкала торосистости льда

Торосистость заберегов, ледяных заберегов, плавучего (дрейфующего) льда, ледяного покрова и припая определяется в течение всего времени их существования. В грядах и барьерах торосистость не определяется.

Заснеженность льда в устьевых областях рек (табл.5) крайне неравномерна. В отдельных районах снежный покров сдувается ветром со льда и практически отсутствует весь зимний сезон, в других районах он достигает максимальных высот.

Таблица 5

Шкала заснеженности

Наблюдателем производится оценка заснеженности как плавучих форм льда, так и ледяного покрова (припая) с момента появления снега на льду и до стаивания его весной на 50% наблюдаемой площади.

Под разрушенностью льда в начальный период понимается степень разрушенности ледяного покрова в процессе таяния. Одновременно с таянием происходит механическое разрушение ледяного покрова под воздействием колебаний уровня воды, течений, ветра и волнения.

Разрушенность ледяного покрова оценивается на основе внешних признаков, происходящих на поверхности льда при его таянии (табл.6). Шкала позволяет охарактеризовать разрушенность льда до возраста не более 1 года.

Таблица 6

Шкала разрушенности льда

В устьевых областях рек, как правило, лед не дорастает до стадии однолетнего, а таяние различных по возрасту льдов начинается одновременно, но отличается по интенсивности и характеру разрушения. Поэтому для регионов, где однолетнего льда нет, а имеется только молодой, в табл.6 предусмотрены шкалы разрушенности как для молодого, так и для однолетнего льда.

При наличии одновременно молодого и однолетнего льда оценка разрушенности производится только для преобладающей в количественном отношении возрастной группы льда, а при равенстве их количеств - только для однолетнего.

Балл разрушенности по внешним признакам с помощью условных обозначений наносят на бланковую карту в книжку КГМ-2.

Наблюдения за разрушенностью ледяного покрова производят с дня появления весной первых признаков таяния вплоть до окончательного очищения от льда устьевого участка или акватории устьевого взморья.

Если зимой случаются оттепели, приводящие к таянию ледяного покрова, его разрушенность определяется постоянно, начиная с первой оттепели.

Загрязнение ледяного покрова вызывают естественные и искусственные факторы. Цвет же загрязнения зависит от происхождения концентрации загрязняющих веществ.

Загрязняющие вещества органического происхождения поступают в лед из воды при ее замерзании. Частицы неорганического происхождения могут попадать на лед со дна, с материковыми стоками и в результате ветрового разрушения берегов. Часть загрязняющих веществ на льду может появляться в результате хозяйственной деятельности человека.

Загрязненность льда и ее цвет оцениваются визуально по табл.7. Наблюдения за загрязненностью льда производятся постоянно и записываются в КГМ-2.

Таблица 7

Шкала загрязненности льда

Припай на устьевом взморье проходит различные возрастные стадии от темного ниласа, склянки до однолетнего толстого льда. Наблюдателем определяется его возрастной состав и заносится в книжку КГМ-2.

За заберегом, ледяным заберегом (припаем), как правило, наблюдается плавучий лед. Наблюдатель определяет и записывает в книжку КГМ-2 возрастной состав, формы, количество и сплоченность плавучего льда.

Для характеристики возраста плавучего льда используются термины 1.3-1.12 приложения 3. Наблюдателем устанавливается, к какому из перечисленных возрастных видов относится лед.

В тех случаях, когда плавучий лед состоит из нескольких возрастных видов, их следует перечислить в КГМ-2, а на бланковой карте провести границы между различными возрастными видами льда.

Плавучий лед подвергается постоянному воздействию динамических факторов, которые и определяют его форму (термины 4.1-4.8 приложения 3).

В книжке КГМ-2 записывают все наблюдаемые на видимом пространстве устьевого участка реки или акватории устьевого взморья формы плавучего (дрейфующего) льда и отмечают их на бланковой карте условными обозначениями.

При наличии одновременно крупнобитого и мелкобитого плавучего льда в зависимости от преобладания одного из них используют термины "крупномелкобитый" или "мелкокрупнобитый".

После определения возрастного состава льда на устьевом взморье и форм льда в устьевой области наблюдатель переходит к определению густоты ледохода на устьевом участке реки или сплоченности дрейфующего льда на устьевом взморье.

При ледоходе (шугоходе) оценивается визуально степень покрытия плавучими льдинами поверхности устьевого участка реки. Если льдины плывут полосой, определяется ее ширина в десятых долях от ширины русла и густота ледохода на полосе. Произведение доли ширины русла реки, занятой ледоходом, на густоту ледохода на полосе называется коэффициентом ледохода (шугохода), который характеризует степень покрытия реки плывущим льдом.

Когда плавучий лед или шуга распределены неравномерно по ширине русла, наблюдатель визуально выделяет полосы с одинаковой густотой ледохода (шугохода) на каждой полосе.

В графе книжки КГМ-2 "средняя густота ледохода, сплоченность льда (баллы)" наблюдатель указывает среднюю густоту ледохода в баллах на всем наблюдаемом участке реки и дает словесную характеристику: сплошной, средний или редкий ледоход.

В графу "Дополнительные характеристики" и на бланковую карту заносятся ширина и густота ледохода каждой полосы. Густота ледохода определяется по 10-балльной шкале (табл.8).

Таблица 8

Шкала густоты ледохода и сплоченности дрейфующего льда

Балл		Характеристика
		на устьевом участке реки	на устьевом взморье
0		Чистая вода
0*		Единичные льдины
>0,5   <1		Отдельные льдины
1   2   3		Редкий ледоход	Редкий лед
4   5   6		Средний ледоход	Разреженный лед
7   8   9		Сплошной ледоход	Сплоченный лед
10*		-	Очень сплоченный лед
10		-	Сплошной лед, смерзшийся сплошной лед

Сплоченность дрейфующего льда определяется визуально и так же оценивается по шкале от 0 до 10 баллов (табл.8).

В ряде случаев плавучий (дрейфующий) лед покрывает зеркало воды неравномерно и сплоченность его в различных частях неодинакова. В этом случае правильно выделить и зарисовать на бланковых картах зоны льдов с однородной сплоченностью, провести границы этих зон и внутри каждой из них определить балл сплоченности.

Средняя густота, сплоченность плавучего льда записываются в КГМ-2.

Наблюдателем также фиксируются характеристики плавучего льда - его торосистость, заснеженность, разрушенность, загрязненность (табл.4-7), а также скорость ледохода на устьевом участке реки, скорость дрейфа (табл.9).

Таблица 9

Шкала скорости движения льда в ледоходе и дрейфа льда

Скорость движения льда в ледоходе определяется по времени проплывания льдин между створами, разбитыми на расстоянии 50-100 м друг от друга.

В состав наблюдения за дрейфом льда входит определение скорости и направления движения льдин.

Наблюдения за дрейфом льда производятся несколькими способами (в зависимости от наличия углодальномерных инструментов): волномером-перспектометром, одним теодолитом, одним теодолитом с рейкой, двумя теодолитами (базисными) и при отсутствии инструментов - визуально.

Описание угломерных инструментов и способов наблюдений за дрейфом льда изложены в Наставлении, вып.9, ч.I.

При производстве визуальных наблюдений за дрейфом льда для приближенной оценки скорости дрейфа служит шкала, приведенная в табл.9.

Результаты наблюдений записывают в книжку КГМ-2, а также указывают условными значками на бланковой карте.

Количеством чистой воды называется отношение площади, занятой чистой водой, ко всей видимой площади устьевого участка реки или акватории устьевого взморья, выраженное в баллах (в десятках процентов).

Количество чистой воды оценивается в баллах по шкале от 0 до 10 баллов и определяется по аналогии с определением количества неподвижного льда.

Балл количества чистой воды показывает, какая часть акватории, принятая за 10 баллов (100%), свободна от льда.

Количество чистой воды, превышающее половину балла, но менее балла, приравнивается к 1 баллу.

Количество чистой воды, которое превышает 9,5 балла, но не составляет 10 баллов, обозначается как 10, что указывает на наличие небольшого количества льда (менее 0,5 балла - 0*).

Оценка чистой воды 10 баллов означает, что вся поверхность свободна от льда.

К участкам чистой воды не относятся проталины, промоины, трещины и промежутки воды между льдинами.

Балл количества чистой воды определяется на основании выполненной зарисовки ледовой обстановки на бланковой карте, после чего фиксируется в книжке КГМ-2.

Ряд ледовых характеристик не нашел отражения в КГМ-2 в разделах "неподвижный" и "плавучий" лед. Такие ледовые образования и характеристики наносятся на бланковые карты и записываются в разделе "дополнительные характеристики". К ним относятся: снежура, дата ее появления и исчезновения, распределение ее по площади потока или акватории в баллах, вдоль какого из берегов или по всей акватории; ледяные перемычки, пятры, стамухи, полыньи, гряды и пояса торосов, барьеры торосов, трещин во льду, наледи, наслоенный лед в баллах, сход снежного покрова со льда, потемнение льда, закраины (несквозные и сквозные), наслуд, подвижки льда, разводья, заторы и зажоры льда, навалы льда на берегах. Кроме ледовых характеристик, в разделе "Дополнительные характеристики" приводятся сведения о начале и конце навигации, открытие (закрытии) ледяных дорог и взлетно-посадочных полос, начале и конце подледного лова и т.д.

В состав измерения характеристик ледяного покрова в постоянной точке входят измерения толщины льда, глубины его погружения, глубины погружения шуги, высоты слоя воды на льду, высоты и плотности снежного покрова на льду. Измерения проводятся на одном и том же участке ледяного покрова на устьевом участке реки или припайного льда на устьевом взморье, условно называемом постоянной точкой.

Порядок выбора постоянной точки и описание методик производства измерения перечисленных характеристик приведены в Наставлениях, вып.9, ч.I; вып.6, ч.I.

 7.5. Оформление результатов ледовых наблюдений

7.5.1. Занесение ледовой обстановки производится на черновик бланковой карты или рабочий планшет. Черновик бланковой карты представляет собой специально подготовленный бланк (лист бумаги с нанесенными на нем береговой чертой, сектором обзора, местоположения створов, сеткой направлений и расстояний от пункта наблюдений) или специально подготовленный аналогичный планшет на куске плексигласа.

На ледовом пункте, расположенном на устьевом участке реки, ледовый планшет (бланк ледовой карты) ориентируют по направлению створа N 1, а на устьевом взморье по истинному меридиану (полуденной линии), после чего приступают к определению и нанесению ледовой обстановки (приложение 4) в следующем порядке:

1) определяют дальность видимости на участке наблюдений и, в случае необходимости, наносят ее границы;

2) определяют и наносят положение границ (кромок) заберегов, ледяных заберегов, ледостава, припая, визуально по характерным точкам их изгибов;

3) на устьевых взморьях определяют возрастной состав ледяного заберега, припая и условными обозначениями их заштриховывают;

4) выделяют зоны чистой воды и отмечают их условными обозначениями;

5) на площади, занятой ледоходом или дрейфующим льдом, проводят границы зон с различной густотой ледохода или сплоченностью льда, в каждой зоне проставляют условным знаком соответствующий балл, а также форму льда;

6) для каждой зоны ледохода или дрейфующего льда на устьевом взморье определяют возрастной состав, который отмечают соответствующими условными обозначениями;

7) определяют и наносят на бланковую карту скорость перемещения льдин при ледоходе на устьевом участке реки, а также скорость и направление дрейфующих льдов на устьевом взморье;

8) определяют и обозначают на бланковой карте местоположение головы затора и зажора, наслоенность и торосистость льда, места гряд поясов и барьеров, торосов, дрейфоразделов, заснеженность и загрязненность льда, местоположения проезжих дорог и взлетно-посадочных полос, судов, стамух, обломков айсбергов, скопления плавника, трещин, разводий, каналов и проталин.

Если в однородной по сплоченности зоне на устьевом взморье наблюдается несколько возрастных видов льда, обязательно производят количественную оценку общей сплоченности льда (

), а затем каждого возрастного вида по отношению к площади данной зоны. Баллы или символы частной сплоченности возрастных видов льда помечают на второй строчке овальной фигуры под баллом или индексом общей сплоченности (

,

,

). При этом соблюдается последовательность в их записи: самый толстый, менее толстый и третий по толщине (приложение 4). Частная сплоченность различных возрастных видов льда в сумме должна составлять общую сплоченность льда (

).

В третьей графе наблюдатель указывает возраст льда: вначале самого толстого (

), менее толстого (

) и третьего по толщине (

) (табл.2 приложения 4).

В четвертую графу главного символа заносят преобладающие формы льда (размеры льдин)

,

,

, для соответствующих возрастных видов льда

,

,

(табл.3 приложения 4).

На устьевых участках рек, где возрастные характеристики льда не определяются (кроме сала, шуги), главный символ содержит две графы: верхняя - общая сплоченность льдов в баллах, нижняя - преобладающие размеры льдин.

Если припай образован льдами различного возраста, наблюдатель проводит границы однородных зон повозрастному составу льда, который изображается соответствующей штриховкой.

Существенные дополнительные характеристики ледовой обстановки записываются в примечаниях. Отмечают дату и время производства наблюдений.

7.5.2. После возвращения с ледового пункта на основе черновой зарисовки заполняется бланковая карта КГМ-2.

Зарисовка ледовой обстановки выполняется ежедневно.

Если в распределении льдов наблюдатель не обнаруживает видимых изменений, ежедневная чистовая зарисовка ледовой обстановки в КГМ-2 необязательна. В этом случае на бланковой карте делают пометку "Ледовая обстановка без изменения" см. карту за "...".

С момента наступления ледостава или припая до видимого горизонта зарисовки выполняются 10-, 20-го числа и в последний день месяца.

Визуальные наблюдения производятся ежедневно с целью установления факта неизменности ледовой обстановки.

Выбор и употребление символов для ледовых карт и условных обозначений элементов ледовой обстановки регламентированы "Международной символикой для морских ледовых карт и номенклатурой морских льдов". - Л.: Гидрометеоиздат, 1984 (далее - Международная символика).

Чистовой экземпляр КГМ-2 заполняется в конце дня. При выполнении в течение дня повторных наблюдений в основных графах помещаются только последние наблюденные данные, а все предшествующие ледовые наблюдения дня с указанием времени наступления явления записываются в разделе "Дополнительные характеристики".

В разделе "Общие сведения" книжки КГМ-2 помещаются:

1) описание водного объекта с указанием его границ на устьевом участке реки, а также на устьевом взморье и сектора обзора;

2) описание ледового пункта и его местонахождения относительно метеоплощадки, приметных точек местности, зданий, построек, а также удаление его от берега.

При использовании дальномерных приборов место их установки может отличаться от места расположения ледового пункта.

Дальность видимого с ледового пункта противоположного берега (устьевого участка реки выше и ниже по течению от ледового пункта) или дальность видимого горизонта (

) в километрах рассчитывается по формуле

,                                                                       (3)

где

- высота глаза наблюдателя над поверхностью воды, м.

В графе КГМ-2 "Направление створов" (на устьевом участке реки два створа, а на устьевом взморье один - перпендикулярно генеральному направлению береговой черты) записывается расстояние между двумя створами либо направление створа от ледового пункта.

Местонахождение основного (дополнительного) участка измерения толщины льда и характеристик снежного покрова определяется по расстоянию от ледового пункта по линии основного створа до основного (дополнительного) участка, удаление от берега указывается в метрах, а глубина в месте измерений - с точностью до 0,1 м.

В разделе "Гидрометеорологические условия" помещаются: время наблюдения с округлением до получаса (часы - минуты), видимость водной поверхности (километры).

При ухудшенной видимости на какой-то части объекта в "Дополнительных характеристиках" указывают местоположение этой части и причину "плохой видимости".

Направление (по 16 румбам) и скорость ветра (с точностью до целых м/с) приводятся из метеорологической книжки по сроку, близкому к производству ледовых наблюдений.

Температура воздуха переносится также из метеорологической книжки КМ-1, температура поверхности воды у гидрологического поста записывается с точностью до 0,1 °С.

Атмосферные явления отмечают соответствующими условными знаками.

В конце книжки КГМ-2 составляется краткий обзор ледовых явлений за месяц, в котором в хронологическом порядке приводятся ледовые фазы и явления, необходимые для составления сводной ледовой таблицы.

Книжки КГМ-2 регулярно высылаются на проверку в УГМС.

7.5.3. Сводные ледовые таблицы "Сведения об основных элементах ледового режима" являются одними из главных отчетных документов, ежегодно представляемых станциями УГМС (табл.10, 11). Эти таблицы при необходимости по разрешению или указанию УГМС могут быть дополнены другими элементами, характерными для конкретных станций или постов. На станциях арктической зоны сводная ледовая таблица составляется за календарный год, на станциях умеренной зоны РФ по усмотрению УГМС таблица может составляться за ледовый период. Однако следует иметь в виду, что планируемое в перспективе получение этой таблицы на ЭВМ осуществимо лишь за календарный год.

Таблица 10

Сводная ледовая таблица "Сведения об основных элементах ледового режима на устьевом участке реки"

Таблица 11

Сводная ледовая таблица "Сведения об основных элементах ледового режима на устьевом взморье"

За ледовый период принимается период года, в течение которого на объекте последовательно протекают процессы образования, развития и разрушения ледяного покрова, завершающиеся в большинстве случаев его полным исчезновением. Продолжительность ледового периода подсчитывается, начиная с даты первого ледообразования и кончая днем, предшествующим дате окончательного очищения. Если окончательного очищения акватория (объекта) от льда не произошло, то за последние сутки ледового периода принимает дату, после которой на следующие сутки имело место первое ледообразование, т.е. начался новый ледовый период.

Если наступления какого-либо из ледовых явлений не произошло, то в соответствующей строке таблицы записывается "нб" (не было).

В примечаниях помещаются сведения, характеризующие особенности развития ледовых процессов в описываемом году. Например, "Затор был разрушен ледоколами", "Весенний ледоход начался прокладкой ледоколом канала", "Барьер стамух удерживался в течение всего лета".

Более подробное описание правил составления таблицы 11 содержится в Наставлении, вып.9, ч.I.

 8. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ

 8.1. Особенности измерения расходов воды в устьевых областях рек

8.1.1. Определение расходов воды в устьевых областях рек проводится с целью:

1) вычисления объема стока воды в реке на верхней границе устьевой области или в отдельных рукавах дельты;

2) получения гидравлических и морфометрических характеристик потока и русла для их последующего использования при гидравлических расчетах кривой свободной поверхности и распределения стока воды по рукавам;

3) расчета распределения стока воды по рукавам гидрометрическим методом;

4) изучения перераспределения стока воды по рукавам, происходящего под влиянием многолетних, внутригодовых и кратковременных изменений речного cтока, приливных, сгонно-нагонных и сейшевых колебаний уровня воды приемного водоема, а также русловых процессов в рукавах и динамики гидрографической сети дельты;

5) изучения кинематики потока при неустановившемся движении воды, то есть совместного анализа изменчивости во времени различных гидравлических характеристик потока (уровня воды, расхода воды, средней скорости потока, уклона водной поверхности);

6) определение стока воды, наносов, солей, тепла, загрязнений в море;

7) изучения скоростной структуры потока (распределения скоростей течения) по его живому сечению при различном гидрологическом режиме в отдельных рукавах или узлах русловой сети дельты в районе существующего или проектируемого сооружения.

8.1.2. При планировании и организации измерения расхода воды в устьевых областях рек необходимо учитывать следующие основные особенности их гидрологического режима и гидрографии:

1) многочисленность рукавов, различающихся размерами и ориентацией;

2) водообмен между рукавами, плавнями и другими водоемами дельты;

3) русловые процессы в рукавах и большую изменчивость гидрографической сети дельты в целом;

4) влияние переменного подпора со стороны приемного водоема;

5) неустановившийся характер движения воды, вызванный как волнами паводков, так и сгонно-нагонными и приливными колебаниями уровня приемного водоема;

6) возможность изменения по времени не только величины скорости течения, но и его направления.

8.1.3. Перечисленные цели измерения расхода воды и особенности гидрологического режима и гидрографической сети определяют ряд требований к проводимым работам:

1) измерениями следует охватить в первую очередь важные для хозяйственного использования, а также наиболее водоносные рукава дельты (это вызывает необходимость открытия большого числа гидростворов в устьевой области реки);

2) измерениями необходимо охватить весь период, когда наблюдается неустановившееся движение воды;

3) в случаях переменных по направлению течений следует пользоваться такими приборами, которые позволяют фиксировать направление течения: ГР-42, ВММ, БПВ-2Р, АЦИТ.

8.1.4. В устьевых областях рек применяют точечные гидрометрические способы измерения расходов воды (детальный, основной, ускоренный, сокращенный), а также интеграционный способ.

Точечные способы различаются по числу вертикалей и количеству точек на них (Наставление, вып.6, ч.I).

8.1.4.1. Детальный способ применяют обычно при измерениях расходов воды для подсчета объема стока воды в реке на верхней границе устьевой области или в крупном рукаве дельты, особенно в первые годы исследований, а также для изучения скоростной структуры потока.

8.1.4.2. Основным способом пользуются при измерениях расходов воды для подсчета объема стока воды в реке и рукавах дельты и для расчета распределения стока воды по рукавам.

8.1.4.3. Ускоренный способ (Наставление, вып.2, ч.II) применяется при быстрых изменениях уровня за время измерения расхода воды, при наличии переменного подпора и других неблагоприятных условиях.

8.1.4.4. Сокращенный способ можно применять при неустановившемся движении воды для приближенного расчета распределения стока воды по многочисленным рукавам.

8.1.4.5. Интеграционный способ измерения расхода воды дает возможность при необходимости значительно сократить время на измерения. Интеграция допускается по вертикали, горизонтали, по всему живому сечению (Руководство по исследованиям морей и устьев).

 8.2. Разбивка и оборудование гидрометрического створа

Гидроствор (черт.1) представляет собой створ через водоток, в котором измеряются расходы воды и производятся другие виды гидрометрических работ (ГОСТ 19179-73).

Профиль поперечного сечения водотока в гидростворе

1 - линия дна, 2 - уровенная поверхность, 3 - водомерная рейка, 4 - скоростные вертикали, 5 - точки измерения скоростей течения, 6 - эпюра элементарных расходов (

), 7 - зависимость площади поперечного сечения водотока (

) от уровня на гидрологическом посту (

)

Черт.1

Гидроствор разбивают на прямолинейном участке русла с однородным по длине и сравнительно правильным поперечным профилем русла, желательно плесового характера с высокими берегами, по возможности дальше от нижерасположенных узлов разветвления или слияния рукавов, мест впадения притоков или гидротехнических сооружений. Русло в районе гидроствора должно быть свободно от неустойчивых русловых образований, растительности, влияния пристаней с большим грузооборотом. Желательно избегать мест с косоструйным течением.

Гидроствор для изучения речного стока на верхней границе устьевой области необходимо выбрать выше зоны распространения значительных сгонно-нагонных колебаний уровня воды. Это же требование, по возможности, следует распространить и на выбор места гидроствора на основных, наиболее водоносных рукавах.

Для изучения распределения стока воды по рукавам дельты гидростворы разбивают как выше узла разветвления, так и на обоих рукавах ниже разветвления, по возможности, на расстоянии не менее 3-5-кратной ширины русла от узла разветвления.

Положение гидроствора на рукавах, как правило, оставляют постоянным, но при значительной динамике русла и гидрографической сети дельты допускается его перенос.

В устьевых областях рек часто невозможно выбрать гидроствор, расположенный перпендикулярно течению, однако при работах с вертушкой, определяющей направление течения (ГР-42, BММ, БПВ-2Р), это несущественно.

При наличии поймы может возникнуть необходимость разбивки двух или одного ломаного гидроствора. При несовпадении потоков в паводок (половодье) и межень разбиваются два створа, один из них перпендикулярно паводочному, а другой - меженному потоку. Если потоки на пойме всегда отличаются по направлению от потока в русле, то можно разбить один ломаный створ.

На гидростворе оборудуется дополнительный пост, на котором производятся наблюдения за уровнем воды лишь при измерении расхода воды. Дополнительный пост оборудуется только при значительной удаленности гидроствора от основного поста и в случае заметной разницы в ширине и глубине русла в районе основного поста и гидроствора.

Количество вертикалей назначают в соответствии с Наставлением, вып.6, ч.I. Допускается сокращение числа вертикалей (даже при детальном способе измерений), особенно при работе на многочисленных рукавах дельты в условиях неустановившегося движения воды.

Сокращение числа вертикалей при переходе к основному способу и выбор характерных вертикалей при переходе от основного к сокращенному способу ведут в соответствии с Наставлением, вып.6, ч.I.

Вертикали на гидростворе закрепляют одним из следующих способов: по маркам на тросе, с помощью веерного створа, по фиксированным углам при помощи теодолита или мензулы, поплавками (например, из пенопласта) или буями на якорях, что особенно полезно при организации многосерийных измерений во время цикла измерения расхода воды (при приливах, нагонах).

 8.3. Промеры глубин в гидрометрическом створе

Промеры глубин в гидростворе производятся в соответствии с Наставлением, вып.6, ч.I. Особенности промеров в устьевой области реки рассмотрены в подразделе II.

 8.4. Измерения скоростей течений при преобладающем влиянии реки

При отсутствии обратных течений используют речные вертушки, не фиксирующие направление течений. Обычно их применяют при работах в крупных рукавах дельт, а также в реке на верхней границе устьевой области.

В тех случаях, когда не исключена возможность обратных течений, используют измерители направления течения.

В устьевых областях рек перспективно применение измерителя течений ГР-42. При работе с ним значительно сокращается время измерений и упрощаются сами измерения. Этот прибор может применяться почти при любых скоростях течения. При малых скоростях используется облегченный винт, входящий в комплект ГР-42, а при больших - соответствующий блок обычной вертушки ГР-21 или ГР-21М.

При геодезических, промерных и других работах, связанных с измерением расходов воды в устьевых областях рек, используют стандартные приборы и оборудование, применяемые на равнинных реках.

При большом числе створов в устьевой области реки допускается применение основного способа без предварительных измерений детальным способом. Однако для створов на верхней границе устьевой области и в истоках основных рукавов делать это не рекомендуется.

Величина расхода, измеренного основным способом, не должна отличаться от величины расхода, измеренного детальным способом, более чем на ±3%.

Основанием перехода от детального или основного способа к сокращенному служит надежная связь (вспомогательный график) между фактически измеренным расходом воды (

) и произведением средней скорости (

) на репрезентативной вертикали (или единичной скорости в точке 0,2 ее рабочей глубины) на площадь водного сечения (

), т.е.

. Эта связь устанавливается путем обработки данных измерений детальным или основным способом.

Критерием применимости сокращенных способов является условие, когда отклонения расходов воды, снятых со вспомогательных графиков, в 75% случаев не превышали 5% величины фактически измеренных расходов при данном уровне воды (Наставление, вып.6, ч.I).

Интеграционное измерение средней скорости производится или по вертикали, или по горизонтали, или по всему живому сечению. Наибольшей эффективностью и простотой отличается способ интеграции по вертикали (Наставление, вып.2, ч.II). Измерения по вертикали и по живому сечению дают сразу же фактическую величину скорости.

Сущность интеграционного способа заключается в следующем. Вертушку, установленную лопастным винтом навстречу потоку, медленно перемещают в плоскости живого сечения по какому-либо направлению от одной до другой точки, при этом регистрируется общее число оборотов (

) и продолжительность измерений в секундах (

). Среднюю скорость течения определяют по тарировочной связи

, где

. Интеграционное измерение расходов воды возможно также с помощью судового автоматизированного комплекса типа "Створ" (Гидрологические приборы и гидрометеорологические сооружения. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982).

Количество измерений должно быть достаточным для построения кривых связи расхода и уровня воды

или кривых процентного распределения стока воды по рукавам.

Расходы воды измеряют при амплитуде колебаний уровня до 3 м через 15-20 см измерения уровня воды, до 5 м - через 20-30 см, до 10 м - через 30-40 см и более 10 м - через 40 см. При отклонении отдельных точек на графике кривой расхода воды

, не превышающем

±5%

величины расхода по кривой расходов, число измерений может быть сокращено.

Для приближенного расчета распределения стока по рукавам кривые расхода воды строят по меньшему числу точек.

При интенсивных русловых деформациях, связанных с устьевым удлинением русла, изменением уровня приемного водоема или перераспределением стока воды по рукавам, рекомендуется через каждые один-два года делать по 4-6 контрольных измерений в год даже в тех случаях, когда за предшествующий период была получена хорошо обоснованная кривая расхода воды. Если контрольные измерения покажут существенное изменение этой кривой, то следует провести цикл новых подробных измерений для получения новой кривой расхода.

В паводок при быстрых и резких изменениях уровня расход воды должен быть измерен за возможно более короткий промежуток времени, в течение которого подъем или спад уровня воды был бы при преобладающей ранее глубине

1 м не более 15 см, при

1-3 м не более 30 см, при

3-5 м не более 40 см и при

свыше 5 м не более 60 см.

Сокращение продолжительности измерения расхода воды достигается в основном путем сокращения числа точек на вертикали и числа вертикалей. При большом числе вертикалей для ускорения работ рекомендуется измерить скорости несколькими отрядами.

При большой интенсивности изменения уровня при паводке возможно также применение интеграционного способа.

Измерения расходов воды сопровождаются измерениями уровня воды на основном посту, а при наличии дополнительного поста на гидростворе - на обоих постах. При медленных изменениях уровня его наблюдают в начале и конце измерения расходов воды. Если же подъем или спад уровня был больше, чем отмечено выше, то его измеряют дополнительно, не менее 3-4 раз, с точной записью времени с тем, чтобы впоследствии можно было построить график колебаний уровня за время измерения расходов воды.

Ориентировочно точность измерения расходов воды следует оценивать по разделу III сборника "Наблюдения на гидрометеорологической сети СССР. Определение понятий гидрометеорологических наблюдений и оценка точности наблюдений". - Л.: Гидрометеоиздат, 1970, а также по методическим указаниям "Метрологическая аттестация методик выполнения измерений уровней и расходов воды на гидрологических постах" (РД 52.08.318-91) и МИ 1759-87 "Измерение расходов воды методом "скорость-площадь".

 8.5. Вычисление расходов воды при преобладающем влиянии реки

Расход воды, измеренный точечным гидрометрическим способом, обрабатывают (вычисляют) аналитически и графически с построением эпюр скоростей или проведением изотах в профиле водного сечения (метод изотах).

Аналитический и графический способы обработки расхода воды изложены в Наставлении, вып.6, ч.I, и в учебнике А.А.Лучшевой "Практическая гидрометрия". - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

В случае быстрого изменения уровня при измерении расхода воды расчетный уровень воды в метрах при равномерном распределении скоростных вертикалей по ширине реки вычисляют по формуле

,                                              (4)

а при неравномерном распределении вертикалей - по формуле

,                                          (5)

где

,

,

, …,

- значения уровня на каждой вертикали, измеренные или полученные интерполяцией между дополнительными измерениями, м;

,

,

, …,

- элементарные расходы воды на вертикалях, м

/с;

,

,

, …,

- ширина участков реки, м.

Аналитическим способом расход воды можно вычислить независимо от степени детальности измерения - сразу же после измерения.

Графическими способами обычно обрабатывают лишь расходы воды, измеренные в устьях рек детальным способом. Эта обработка осуществляется для уточнения величины расхода воды, изучения скоростного поля потока, получения наглядного представления о распределении скоростей по ширине и глубине потока: она позволяет судить о правильности назначения скоростных вертикалей и возможности сокращения их числа без снижения точности. Графическими способами вычисляют расходы воды во всех тех случаях, когда имеется предположение о наличии искажения обычных речных эпюр распределения скоростей по вертикали вследствие влияния подпора со стороны моря, а также из-за неустановившегося режима, наличия клина соленой воды в русле, неровностей рельефа и т.п.

Метод изотах позволяет получить распределение скоростей течения в поперечном сечении потока и вычислить расход воды через него.

Расход воды

(кубические метры в секунду) при использовании метода изотах вычисляют по формуле

,                          (6)

где

- общая площадь живого сечения, м

;

,

- площадь, ограниченные первой и второй изотахой и т.д., м

;

- интервалы скорости между изотахами, м/с;

- расход в концевом отсеке, м

/с, равный

,                                                            (7)

где

- площадь, ограниченная последней изотахой, м

;

- наибольшая скорость в сечении, м/с;

- скорость, соответствующая последней изотахе, м/с.

Если изотахи проводят через равные интервалы скорости, то расчетная формула упрощается

.                                             (8)

При наличии в потоке обратных течений расчет ведут отдельно для частей русла с прямым и обратным течениями, а суммарный расход вычисляют как их алгебраическую сумму.

В этом случае

будет обозначать не общую площадь сечения, а площадь, ограниченную нулевой изотахой. Для прямого и обратного потоков в том же сечении значения

будут разными.

Порядок вычисления расхода этим способом следующий:

1) на листе миллиметровой бумаги вычерчивают поперечный профиль русла;

2) на этом же листе в том же вертикальном масштабе вычерчивают эпюры для каждой вертикали;

3) на профиле над линией уровня воды вычерчивают эпюры изменения поверхностных и донных скоростей по ширине русла;

4) проводят изотахи через равные интервалы скорости в зависимости от величины наибольшей скорости течения (общее число изотах должно быть от 6 до 10).

С помощью эпюр распределения скоростей по вертикали находят глубины, соответствующие скоростям избранных изотах, например, 0,1; 0,2; 0,3 м/с.

Затем эти же глубины находят на соответствующих вертикалях на плане поперечного профиля русла. По найденным точкам проводят изотахи в виде плавных кривых. Места выхода изотах к поверхности или ко дну находят при помощи эпюр поверхностных и донных скоростей. Для этого с этих эпюр проектируют на линию уровня воды или дна точки, соответствующие избранным изотахам. При наличии обратных течений особое внимание следует уделить проведению границы раздела течений нулевой изотахи (черт.2).

Схема вычисления расходов по изотахам

а - при отсутствии обратных течений, б - при наличии обратных течений

Черт.2

Определяют площади, ограниченные изотахами, планиметрированием или по палетке.

По приведенным выше формулам вычисляют расход воды. Вычисления удобно вести в табличной форме (табл.12).

Таблица 12

Вычисление расхода воды по методу изотах

Изотаха, м/с	Площадь, ограниченная изотахой, м	Средняя площадь для двух соседних изотах, м	Расход воды, м /с
0	2400	2300	230
0,1	2200	1900	190
0,2	1600	1200	122
0,3	840	680	68
0,4	520	-	24,2
0,47	0	-	-
				634,2
0	400	350	-35
-0,1	300	200	-20
-0,2	100	-	-1,33
-0,22	0	-	-
				-56,33
			Итого 578

Вычисление расходов воды методом изотах наиболее трудоемко, но в то же время наиболее точно.

При сокращенном способе измерения расхода воды его находят по графику связи

путем нанесения на прямую произведения

и снятия с нее значений расходов воды

(п.8.4).

Расход воды, измеренный способом интеграции скоростей, вычисляют аналитическим способом или определяют непосредственно по показаниям прибора типа "Створ".

При однонаправленном потоке элементарный расход воды на вертикали

(квадратный метр в секунду), измеренный способом интеграции скорости по вертикали, вычисляют по формуле

,                                                                      (9)

где

- глубина вертикали;

- средняя скорость на вертикали, полученная способом интеграции, м/с.

При разнонаправленных потоках элементарный расход воды на вертикали можно вычислить по формуле

,                                                             (10)

где

- толщина слоя на вертикали с положительным направлением течения вниз по реке, м;

- толщина слоя на вертикали с отрицательным направлением течения, м;

и

- средняя скорость соответствующего слоя с учетом знака, м/с.

 8.6. Особенности измерения скорости течения в условиях влияния моря

8.6.1. Измерения течений производят для определения расходов воды за период прохождения длинной волны (приливной, сгонной, нагонной), расчета распределения стока по рукавам и водотоком дельты, а также для расчета водообмена между рекой и морем и определения структуры течений на устьевом участке реки при различных величинах речного стока и при различных астрономических и ветровых условиях. Методика разбивки гидростворов, их оборудование, определение числа вертикалей на них аналогичны описанным в пункте 8.2. Однако гидростворы должны иметь световые сигналы ввиду необходимости работы в темное время суток.

8.6.2. Для определения расходов воды в условиях влияния моря могут быть применены:

1) гидрометрические способы - детальный и комбинированный, включающие непрерывные измерения уровня и разреженные измерения течений за приливно-отливный цикл и циклы сгона и нагона;

2) гидравлический способ, позволяющий ограничиться непрерывными уровенными наблюдениями на постах выше и ниже гидроствора.

8.6.2.1. При детальном способе необходимо иметь непрерывные наблюдения за скоростями течений на характерных вертикалях профиля за весь приливно-отливной цикл или период сгонно-нагонного явления. Кроме того, для выявления роли долгопериодных факторов необходимо иметь наблюдения как при различных астрономических условиях (сизигия, квадратура, промежуток), так и при различных фазах речного режима (половодье, межень, зимний период).

Измерения течений по детальному способу могут производиться синхронно или последовательно.

При детальном способе синхронных измерений течений интервал их дискретности принимается равным от 0,5 до 1 ч, а при использовании автономных приборов - и менее. Каждую вертикаль должно обслуживать одно судно. Этот способ наиболее строг и точен, рекомендуется при стратификации вод в потоке.

Детальный способ измерения скоростей течения с одного или более судов за приливно-отливный цикл или период сгонно-нагонного явления пригоден для определения расходов при отсутствии необходимого для синхронных измерений количества судов, приборов и людей. Поперечное сечение потока разбивают на участки с однородным рельефом дна, получая как бы целый ряд параллельных продольных потоков. Для каждого такого потока намечают по одной вертикали, которую закрепляют буями. Суда последовательно объезжают все вертикали и измеряют течения. Число вертикалей и судов определяется, исходя из необходимости измерения скоростей течения не реже, чем через каждый час.

Учитывая сложную структуру течений в нестационарном потоке и непостоянную форму эпюр скоростей течения, точки измерения скоростей течения на вертикалях назначаются через 0,5 м, начиная от придонного горизонта при глубине потока до 2,5 м, через 1 м при глубине потока от 3 до 5 м, через 2 м при глубине потока от 6 до 10 м, через 3 м при глубине потока от 10 до 19 м, через 5 м при глубине потока 20 м и более.

В случае отсутствия переменных по направлению течений и когда изучение структуры потока не входит в задачи исследований, средние на вертикалях скорости течения можно определять интеграционным способом.

8.6.2.2. Определение течений за приливно-отливный цикл в устьевых областях рек детальным способом связано с большими трудностями. В связи с этим в некоторых случаях при наличии предварительных данных о совместном ходе уровней и скоростей течения за приливно-отливный цикл на гидростворе эффективен способ типовых графиков, позволяющий сократить затраты труда при выполнении полевых работ в 2-3 раза, сохраняя требуемую точность определения расходов воды (В.Ф.Полонский. Метод типовых графиков для определения расходов воды в приливных устьях рек. - М.: Водные ресурсы, N 4, 1987. Далее - метод типовых графиков).

Этот способ основан на том, что в определенных диапазонах речных расходов воды и величин приливов характерные изменения уровней воды и скоростей течения в гидростворе устойчиво повторяются в одни и те же периоды различных приливно-отливных циклов. Это позволяет получать достаточно точные графики изменения расходов воды за любой приливно-отливный цикл, используя данные текущих наблюдений за ходом уровня воды в створе и минимальное число серий измерений скоростей течения в поперечном сечении водотока. Точность определения мгновенных и осредненных за приливно-отливный цикл расходов воды существенно повышается при использовании данных учащенных за этот цикл наблюдений за скоростью течения на контрольной вертикали.

Для того чтобы при минимальном количестве наблюдений за течениями построить достаточно точный график мгновенных расходов во времени, необходимо приурочить измерения к моментам наступления характерных расходов воды, которые выражаются на графике в виде точек переломов, смены кривизны, экстремумов.

Для выявления времени наступления характерных расходов воды в гидростворе необходимо предварительно провести за приливно-отливный цикл не менее двух серий одновременных учащенных наблюдений за уровнем воды и скоростью течения (с дискретностью не более 0,5 ч) хотя бы на одной вертикали, расположенной, по возможности, ближе к стрежню потока. По данным, полученным на гидростворе, строят типовые графики хода уровня (

) и скорости течения (

) во времени (

):

и

(черт.3). Используя зависимость площади поперечного сечения (

) потока в гидростворе

от уровня и график хода уровня, строят график изменений во времени площади поперечного сечения

. По зависимостям

и

, получают типовые графики изменений расходов воды

за приливно-отливный цикл, но не их абсолютные величины. Однако типовой график служит для определения моментов наступления характерных расходов воды, что позволяет проводить в дальнейшем измерения расходов воды непосредственно в моменты наступления характерных расходов.

Типовые графики изменения гидролого-морфометрических характеристик водотоков в течение приливного цикла

а - устьевой участок, б - дельта р.Сев. Двины, Никольский рукав, 1- уровень воды (

), 2 - скорость течения (

), 3 - площадь живого сечения (

), 4 -расход воды (

)

Черт.3

На графиках

и

намечаются характерные точки

и

приливно-отливного цикла. Их наименования, время запаздывания наступления величин

относительно

заносятся в специальную таблицу (табл.13).

Таблица 13

Данные для построения графика изменения расходов воды водотока в течение приливного (отливного) цикла по измеренным величинам характерных расходов воды

Река, водоток, створ, дата	Время, ч-мин		Уровень , см	Измерен- ный расход воды , м/с	Средняя скорость течения , м/с	Площадь поперечного сечения , м	Примечание
	гринвич- ское	вод-ное
р.Сев. Двина, Никольский	7-00	0	118				Абсолютный максимум уровня
	8-30	1-30	109	2100	0,37	5650	Резкий перегиб графика хода расхода по фазе отлива
рукав. створ N 2 31.05.83	12-00	5-00	70	2500	0,47	5300	Абсолютный максимум расхода
	14-00	7-00	55				Абсолютный минимум уровня
	14-30	7-30	57	200	0,39	5180	Смена кривизны графика хода расхода
	16-00	9-00	78	1200	0,22	5380	Абсолютный минимум расхода, резкая приостановка подъема уровня
	17-00	10-00	77	1900	0,35	5370	Локальный максимум расхода
	17-30	10-30	78				Начало резкого подъема уровня после приостановки
	19-00	12-00	110	0	0	5660	Абсолютный минимум расхода

Для фиксирования и сравнения координат времени наступления характерных точек в различные приливно-отливные циклы используется водное время. Водное время - это шкала времени, конец и начало которой совпадают с временем наступления соседних полных (или малых) вод, промежуток времени между которыми (период прилива) разбивается на число целых часов в нем. Таким образом, период полусуточного прилива (в среднем равный 12 ч 25 мин) составит 12 ч, а суточного (в среднем равного 24 ч 50 мин) - 24 ч. Следовательно, на 1 ч водного времени приходится примерно 1 ч 02 мин текущего времени.

За нуль отсчета водного времени внутри каждого приливно-отливного цикла в устьевых областях рек принимается момент наступления абсолютного максимума уровня. Момент прохождения каждой из намеченных величин

и

относительно принятого нуля отсчета времени также заносится в таблицу.

Для получения графика изменения расходов воды за конкретный приливно-отливный цикл выполняется 4-8 серий измерений течений на скоростных вертикалях с одновременным наблюдением за уровнем воды на гидростворе. Средние моменты измерения течений должны соответствовать моментам наступления характерных расходов на типовом графике. Эти моменты определяются по ходу уровней на гидростворе с учетом последовательности наступления характерных величин уровней и расходов воды на типовых графиках (табл.13).

За 1-2 ч до начала серии измерений течений необходимо начать учащенные наблюдения за уровнем на посту гидроствора. К ним следует приступить незадолго перед наступлением максимального приливного уровня, что позволяет уже в начала наблюдений наметить нуль отсчета времени внутри приливно-отливного цикла. Дискретность наблюдений - 0,5 ч на фазах спада и подъема уровня и 10 мин в периоды, близкие к наступлению экстремумов уровня. Ожидаемые моменты наступления экстремумов уровня определяются ориентировочно по таблицам приливов для ближайшего к гидроствору пункта. Наблюдения за уровнем продолжаются до наступления следующего максимального приливного уровня.

Продолжительность каждой отдельной серии измерений течений в гидростворе должна быть как можно меньше и не превышать 1 ч, в связи с чем, в зависимости от величины водотока используются от 1 до 3 маломерных судов, последовательно выполняющих работы на 2-3 скоростных вертикалях.

Для уточнения графика хода мгновенных расходов воды параллельно с сериями измерений течений за приливно-отливный цикл рекомендуется выполнять учащенные (с дискретностью не более 0,5 ч) наблюдения за скоростью течения на контрольной вертикали, ближайшей к стрежню потока. В этом случае число серий измерений течений за приливно-отливный цикл можно сократить до 3-4, равномерно распределив их по амплитуде колебаний расходов воды в пределах цикла.

При малых величинах приливных колебаний расходов воды средний за приливно-отливный цикл расходов воды (принимаемый равным речному расходу) можно определить непосредственными измерениями дважды (на спаде и на подъеме приливного уровня), выявив предварительно по типовым графикам расходов и уровней на гидростворе время их прохождения.

8.6.2.3. Гидравлический способ определения расходов воды в неустановившихся потоках применим в тех случаях, когда в потоке преобладают горизонтальная составляющая силы тяжести и сила трения (в относительно мелководных водотоках). При этом движение потока может быть описано уравнением Шези (п.8.7). Измерения расходов воды сводятся к измерениям уклонов водной поверхности (по двум уклонным постам, увязанным нивелировкой) и уровня воды в гидростворе.

 8.7. Вычисления измеренных расходов воды в условиях влияния моря

8.7.1. Расход воды, измеренный детальным способом, вычисляют следующим образом.

При наличии синхронных измерений течений в гидростворе расход воды вычисляется так же, как и в случае установившегося потока (п.8.5). Предпочтительнее способ изотах, позволяющий охарактеризовать структуру течений в поперечном сечении потока. При этом рассчитанное значение мгновенного расхода воды относится к среднему моменту одной серии синхронного измерения течений на всех вертикалях гидрометрического створа. Расчетный уровень воды, площадь и ширина потока определяются на этот же момент по данным уровенного поста и морфометрии промерного профиля в гидростворе.

Эпюры скоростей для каждой вертикали строятся не по абсолютным значениям скоростей течений в точках, а по их проекциям на перпендикуляр к гидроствору.

После последовательного измерения течений требуется построение графиков хода проекций скоростей течения на различных горизонтах и их интерполяция на фиксированное время. Это позволяет получить на один и тот же момент эпюры скоростей для всех вертикалей на гидростворе. Дальнейшие вычисления аналогичны вычислениям при синхронных измерениях течений. При графическом вычислении расходов воды достаточно иметь графики хода средних скоростей течения и элементарных расходов воды на каждой вертикали. Это позволяет строить эпюру распределения элементарных расходов воды по ширине потока на любой момент времени и вычислять расходы воды в количестве, достаточном для построения подробного графика изменения расходов воды за период действия нестационарного явления. Имея такой график, а также совмещенные графики хода уровней и морфометрических характеристик потока, можно вычислить осредненные характеристики потока за весь цикл (период) явления и за отдельные его фазы.

8.7.2. Вычисление расходов воды с помощью типовых графиков аналогично вычислениям по детальному способу, но с той лишь разницей, что график изменения расходов строится по меньшему количеству фактических точек (табл.14).

Таблица 14

Характерные точки типовых графиков измерения расходов воды в течение приливно-отливного цикла для водотоков дельты р.Сев. Двины

При наличии учащенных (или непрерывных) наблюдений может быть построен более точный график изменения расходов воды за период измерений. По значениям одновременно измеренных мгновенных расходов воды в створе

и скоростей течения на контрольной вертикали

получают осредненный для данного приливно-отливного цикла коэффициент

, позволяющий переходить от

к

в любой момент приливно-отливного цикла. Когда изменения глубины к площади поперечного сечения несущественны по сравнению с изменениями скорости течения водотока, формула перехода имеет вид:

.                                                               (11)

Когда изменения глубины и площади поперечного сечения водотока существенны, следует использовать формулу

,                                             (12)

где

и

- соответственно средняя глубина водотока и глубина на контрольной вертикали в момент времени

, м;

- площадь поперечного сечения водотока в тот же момент, м

;

- осредненный для данного приливно-отливного цикла переходный коэффициент, включающий в себя отношение коэффициентов шероховатости для всего русла и для элементарных струй соответствующей контрольной вертикали (метод типовых графиков).

Осредненные для приливно-отливного цикла коэффициенты

и  

определяются по формулам:

,                                                                    (13)

,                                                                   (14)

где

- измеренный расход воды;

- скорость течения, м/с;

- расход воды на контрольной вертикали на средний момент, измерения расхода воды, м

/с;

- количество измеренных расходов воды за приливно-отливный цикл.

По формуле (11) или (12), определив предварительно осредненные для всего цикла коэффициенты

или

и используя наблюденные значения остальных величин, входящих в правую часть формул, рассчитывают значения

на любые близкие моменты времени. Соединяя плавной кривой точки, соответствующие рассчитанным расходам воды, получают достаточно точный график

(черт.4). Площадь, ограниченная кривой

, осью абсцисс и двумя вертикальными линиями, пересекающими ее в точках начала и конца приливно-отливного цикла, определяется с помощью палетки (миллиметровой бумаги) или планиметра.

Изменение расходов воды за приливно-отливный цикл на р.Сев. Двина (Никольский рукав) 31.05.83

1 - точки, соответствующие измеренным расходам воды, 2 - точки, рассчитанные по данным контрольной вертикали

Черт.4

Эта площадь представляет собой объем стока воды за приливно-отливный цикл. Частное от деления объема стока воды за приливно-отливный цикл на его продолжительность дает средний расход воды за приливно-отливный цикл. На графике

среднее значение расхода воды за приливно-отливный цикл фиксируется горизонтальной линией. Результаты расчетов для удобства могут быть помещены в таблицу, идентичную табл.15.

Таблица 15

Данные для расчета точек графика изменения расходов воды в водотоке за приливно-отливный цикл по разовым измерениям расходов воды и наблюдениям на контрольной вертикали (р.Сев. Двина, Никольский рукав, створ N 2, 31 мая 1983 г.)

Время, ч-мин		Скорость течения, , м/с	Измеренные расходы воды , м /с	Уровень воды , см	Глубина воды на контр. вертик.   , м	Средняя глубина , м	Площадь поперечного сечения , м	Рассчитанные значения коэффициентов		Рассчитанные значения расходов воды , м /с
гринвич- ское	водное							по данным измерений	среднее за цикл
7 30	00 25	0,05		118	8,5	6,8	5730			229
8 00	00 55	0,28		115	8,5	6,8	5700			1270
8 30	01 25	0,45		108	8,4	6,8	5680			2060
9 00	01 55	0,47		101	8,4	6,7	5575			2090
9 30	02 25	0,50		95	8,3	6,7	5535			2220
9 39	02 34	0,52	2360	92	8,2	6,7	5500	0,94
10 00	02 55	0,54		90	8,2	6,6	5480			2370
10 30	03 25	0,56		86	8,2	6,6	5450			2440
11 00	03 55	0,56		81	8,1	6,5	5400			2420
11 30	04 25	0,56		76	8,1	6,5	5350			2400
11 52	04 47	0,55	2520	74	8,1	6,5	5330	1,00	0,926
12 00	04 55	0,54		71	8,1	6,5	5307			2290
12 30	05 25	0,53		67	8,0	6,4	5270			2230
13 00	05 55	0,54		62	8,0	6,4	5210			2240
13 30	06 25	0,59		58	7,9	6,3	5180			2430
14 00	06 55	0,54		55	7,9	6,3	5150			2210
14 30	07 25	0,49		57	7,9	6,3	5180			2020
14 41	07 36	0,48	1870	58	7,9	6,4	5180	0,86
15 00	07 55	0,40		63	8,0	6,4	5220			1670
15 30	08 25	0,30		70	8,0	6,4	5300			1270
15 46	08 41	0,29	1190	75	8,1	6,5	5430	0,89
16 00	08 55	0,29		77	8,1	6,5	5460			1240
16 30	09 25	0,33		79	8,2	6,5	5380			1410
17 00	09 55	0,45		77	8,1	6,5	5360			1930
17 30	10 55	0,35		78	8,2	6,5	5380			1490
18 00	10 55	0,34		85	8,2	6,6	5440	0,94		0
19 00	11 55	0,00		100	8,4	6,7	5570			0

Предельные суммарные погрешности (

) определения расходов воды складываются из ошибок, связанных с неточностью измерений, несинхронностью измерений скоростей течения на вертикалях, погрешностями интерполяции графика

, построенного по данным измерений.

По имеющимся натурным данным сравнивают результаты определения расходов воды сокращенным и детальным (эталонным) способами. За эталонный способ можно принять способ учащенных (с дискретностью 0,5-1 ч) наблюдений на каждой скоростной вертикали в гидростворе с последующим построением совмещенных графиков хода скоростей течения на каждой вертикали. Принимая результаты, полученные эталонным способом, за абсолютно точные и имея набор экспериментальных серий определения расходов воды, можно получить погрешности определения расходов воды (

кубические метры в секунду).

Для сравнимости

следует выражать в долях (

) от величины размаха колебаний расходов воды за приливно-отливный цикл

(кубические метры в секунду)

.                                                                   (15)

Чтобы избрать оптимальный метод определения средних за приливно-отливный цикл расходов воды (

) в дельтовых водотоках в зависимости от гидрологического режима реки и характеристик прилива, следует сопоставить возможные ошибки определения этих расходов. Для этого по предварительно собранным натурным данным на рассматриваемом участке водотока строят зависимость

относительной величины размаха расходов воды

от величины расхода воды

в вершине дельты. Тогда, зная ожидаемую величину

, с графика

снимают величину

, а относительную погрешность определения среднего расхода воды

рассчитывают по формуле

.                                                                          (16)

Предельные суммарные погрешности оценены на примере водотоков Северной Двины.

Учитывались период измерения мгновенного расхода воды (

) и способ определения расхода воды:

1) по графику

, полученному с помощью измеренных расходов воды (далее он называется интерполированным графиком) или

2) по графику

, полученному расчетом с учетом данных скоростей течений на контрольной вертикали (далее он называется рассчитанным графиком).

Рассчитанный график позволяет свести к минимуму погрешности интерполяции.

При

1 ч погрешности определения мгновенных расходов воды, связанные с несинхронностью измерения скоростей течения, составляют в различные моменты приливно-отливного цикла от 3 до 15% величины

. При

0,5 ч эти погрешности уменьшаются примерно в три раза. Предельные суммарные погрешности определения мгновенных расходов воды по интерполированному графику составляют от 7 до 20% величины

. Роль погрешностей измерений становится существенной при

.

Предельные погрешности определения мгновенных расходов воды по формуле (12) с использованием данных учащенных наблюдений на контрольной скоростной вертикали при

0,5-1 ч (т.е. по рассчитанному графику) составляют от 5 до 10% величины

в диапазоне

.

Предельные погрешности определения средних за приливно-отливный цикл расходов воды в процентах от величины

представлены в табл.16. Способ определения расходов воды по рассчитанному графику существенно повышает точность результатов по сравнению со способом определения расходов воды по интерполированному графику

, особенно в диапазоне

.

Таблица 16

Суммарные предельные погрешности определения средних за приливно-отливный цикл расходов воды (

%) в водотоках дельты Северной Двины

	%
	по интерполированному графику		по рассчитанному графику
	1 ч	0,5 ч	1 ч	0,5 ч
2	6	5,4	2,9	2,8
1	4,2	3,2	1,6	1,5
0,5	3,6	2,2	1,2	0,94
0	3,6	2,0	0,52	0,32

Используя зависимость

, представленную на черт.5 (оценив предварительно по табл.16 точность определения среднего за цикл расхода воды), получают оценку точности определения средних расходов воды водотоков в различных диапазонах расходов воды, поступающих в устьевую область реки (табл.17).

Зависимость относительной величины размаха колебаний расходов воды в дельтовых водотоках за приливно-отливный цикл (

) от величины расхода воды Северной Двины у Усть-Пинеги (

)

1 - по данным ГОИН 1979-1983 гг., 2 - по данным Северо-Двинской УС 1960 г.

Черт.5

Таблица 17

Приближенная точность определения средних за приливно-отливный цикл расходов воды в водотоках дельты Северной Двины

Способ определения расходов воды	Интервал расходов в реке у Усть-Пинеги, м /с		Точность определения среднего расхода воды, %
По интерполированному графику:	10000-15000		5-2,0
по двум измерениям	5000-10000		5-2,0
по шести измерениям	10000-15000		2-1,0
По рассчитанному графику		2000-5000   5000-10000   10000-15000	5-2,0   2-1,0   1-0,5

Когда размах колебаний расходов воды водотоков за приливно-отливный цикл лежит в пределах точности измерения мгновенных расходов воды, для оценки среднего за цикл расхода воды водотока достаточно проводить одно измерение в любой удобный момент времени.

Способ определения мгновенных и среднего за приливно-отливный цикл расходов воды по рассчитанному графику дает наиболее точные результаты, особенно при использовании формулы (12).

Способ типовых графиков рекомендуется к применению в ограниченных диапазонах расходов воды и величин приливов, которые выявляются при детальных исследованиях в каждой устьевой области. При этом возможна дифференциация типовых графиков в зависимости от более узких диапазонов расходов воды и величин приливов.

Типовые графики применимы в основном при однослойных течениях. При сложной структуре потока предпочтительнее детальный гидрометрический способ.

8.7.3. В гидравлическом способе расход воды

в кубических метрах в секунду в любой момент времени вычисляется по формуле

,                                                                        (17)

где

- модуль расхода, м

/с;

- уклон водной поверхности на участке гидроствора.

Подразумевается при этом наличие зависимости

, где

- уровень воды в створе. Зависимость

устанавливается из наблюдений за

и

при различных

. Значения

получают посредством решения уравнения (17) относительно

.

Уклон водной поверхности вычисляется по формуле

,                                                                        (18)

где

и

- соответственно наблюденные уровни на верхнем и нижнем уклонных постах (в единых отметках), м;

- расстояние между уклонными постами, м.

 9. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА НАНОСАМИ

 9.1. Цель наблюдений. Основные требования к постановке наблюдений

Цель наблюдений за наносами заключается в определении количественных характеристик режима стока наносов и их механического состава, обусловливающих наряду с другими факторами динамику деформаций русла, поймы, взморья и морского края устьевых областей рек.

Наблюдения проводятся за взвешенными наносами (пробы воды на мутность и гранулометрический состав) и за донными наносами (пробы воды на гранулометрический состав). Исследования влекомых наносов проводятся по специальному заданию УГМС.

Наблюдения должны отражать все основные фазы гидрологического режима (подъем, пик, спад половодья, межень, приливно-отливные и сгонно-нагонные явления). Объем наблюдений должен быть достаточным для определения связи расходов воды, мутности воды и взвешенных наносов; получения основных характеристик режима стока наносов (средний многолетний сток взвешенных наносов, изменчивость годового стока, внутригодовое распределение стока, максимальный и минимальный сток наносов и др.).

При средней мутности от 100 до 20 г/м

пробы, отобранные в двух точках на вертикали, сливаются в один сосуд для последующего анализа. При мутности менее 20 г/м

целесообразно объединять пробы по всему живому сечению.

Объем пробы зависит от мутности потока (Наставление, вып.6, ч.I).

Гидроствор для учета наносов должен удовлетворять непременному условию отсутствия на участке поста выше створа сброса сточных и промышленных вод. Изучение явления сброса сточных и промышленных вод на сток наносов производится по специальному заданию УГМС.

 9.2. Измерение расходов взвешенных наносов

9.2.1. Измерение расходов взвешенных наносов при преобладающем влиянии реки.

При отсутствии влияния сгонно-нагонных и приливно-отливных явлений в устьевой области реки эти измерения не отличаются от аналогичных измерений в реке.

Пробы воды на мутность для расхода взвешенных наносов (

) отбираются на основном гидростворе приборами ГР-15, ГР-16, ГР-16М, ГР-61 одновременно с измерением скоростей течения для расходов воды. Пробы на вертикалях отбираются следующими способами: детальным (многоточечным), основным (двухточечным), одноточечным, суммарным и интеграционным.

Многоточечный способ предусматривает отбор проб наносов на каждой скоростной вертикали в пяти и более точках по глубине. Расходы наносов, измеренные многоточечным способом, принимаются за основу и служат для выяснения возможности перехода на сокращенное количество вертикалей и точек на них. Переход считается возможным, если расходы наносов, обработанные по сокращенному количеству вертикалей и точек, будут отличаться от расходов, обработанных по всем вертикалям и точкам, не более чем на 10%. В этом случае последующие измерения расходов наносов выполняются путем взятия проб основным (двухточечным) или интеграционным способом.

9.2.2. Измерение расходов взвешенных наносов в условиях влияния моря (приливно-отливные, сгонно-нагонные явления).

Для определения расходов взвешенных наносов в условиях влияния моря могут быть применены детальный способ и (в случае приливно-отливных явлений) комбинированный способ, включающий учащенные измерения уровня воды и разреженные измерения расходов воды и наносов.

Измерения по первому способу могут производиться синхронно или последовательно.

Способ синхронного отбора проб воды на мутность наиболее точен. Сущность этого метода заключается в определении серии расходов взвешенных наносов на протяжении полного цикла нестационарного явления. Отбор проб на мутность производится одновременно с измерением скорости и направления течений на каждой скоростной вертикали. Интервал дискретности наблюдений принимается равным от 0,5 до 1 ч. Каждую вертикаль обслуживает одно плавсредство.

Способ последовательного отбора проб воды с одного или двух плавсредств пригоден при отсутствии необходимых возможностей для синхронных измерений расхода взвешенных наносов. Отбор проб воды на мутность производится при последовательном объезде судном всех закрепленных в плане и на местности вертикалей.

Учитывая сложную структуру течений и мутности в нестационарном потоке отбор проб на вертикали производится во всех точках измерений течений.

В случае отсутствия переменных по направлению течений отбор проб воды на мутность можно проводить интеграционным способом.

Определение приливных и отливных расходов взвешенных наносов детальным гидрометрическим способом связано с большими практическими трудностями. Для сокращения затрат труда могут быть использованы основные положения комбинированного способа - метод типовых графиков (раздел 8). Отбор проб на мутность производится в характерные моменты приливно-отливного цикла, установленные в ходе предварительных наблюдений за ходом уровня, а также за скоростью и мутностью на контрольной вертикали. К характерным моментам, необходимым для измерения серии расходов воды, добавляются еще два момента - экстремальные точки хода мутности за время (

) приливно-отливного цикла. Такая необходимость диктуется асинхронностью графиков

и

. Общее число расходов взвешенных наносов в течение приливно-отливного цикла должно быть не менее 6. При малых величинах приливных колебаний расходов взвешенных наносов относительно стоковой составляющей средние за приливно-отливный цикл расходы взвешенных наносов можно определить непосредственными измерениями на спаде и подъеме приливных колебаний.

 9.3. Отбор единичных и контрольных единичных проб воды на мутность

Единичные пробы воды на мутность (

) отбираются на постоянной вертикали гидроствора, расположенной в стержневой зоне потока. При удаленности гидроствора единичные пробы могут отбираться в створе основного поста, если по условиям протекания потока и транзита наносов участок реки, где расположены гидроствор и пост, однороден. В условиях медленно изменяющегося гидрологического режима единичные пробы отбираются ежедекадно; в условиях быстро изменяющегося гидрологического режима (половодье, паводок, приливно-отливные, сгонно-нагонные явления) - ежедневно.

Контрольные единичные пробы воды (

) на мутность отбираются при каждом измерении расхода взвешенных наносов в тех же точках и вертикалях, тем же способом и прибором, что и единичные пробы (Наставление, вып.6, ч.I).

Контрольные и единичные пробы воды на мутность используются для расчета расходов взвешенных наносов (п.9.5.1).

 9.4. Отбор проб для определения гранулометрического состава взвешенных наносов

Пробы для определения крупности взвешенных наносов отбираются в гидростворе одновременно с измерением расходов воды и взвешенных наносов, но отдельно от проб воды на мутность.

Пробы, взятые в точках 0,2

и 0,8

или интеграционно на вертикали, объединяются в одну пробу, характеризующую среднюю крупность взвешенных наносов для всего поперечного профиля реки.

Объем пробы на гранулометрический состав зависит от мутности потока (Наставление, вып.6, ч.I).

 9.5. Вычисление расхода и стока взвешенных наносов

9.5.1. Вычисление расхода и стока взвешенных наносов при преобладающем влиянии реки.

Вычисление расходов взвешенных наносов, измеренных многоточечным способом, производится графическим или аналитическим методами, а измеренных основным (двухточечным), одноточечным, суммарным и интеграционным способами - аналитическим методом.

Согласно графическому методу на эпюрах распределения скоростей по глубине строятся эпюры мутности. Значения мутности умножаются на соответствующие по глубине значения скорости течения в точках. На основании полученных значений строятся эпюры распределения единичных расходов взвешенных наносов

(килограммы в секунду на квадратный метр). Численно площади этих эпюр равны элементарным расходам взвешенных наносов на вертикалях

(килограмм в секунду на метр). Далее строится эпюра распределения элементарных расходов взвешенных наносов по ширине реки. Площадь эпюры равна расходу взвешенных наносов

(килограмм в секунду). Средняя мутность потока

(грамм на кубический метр) вычисляется по формуле

,                                                                   (19)

где

- измеренный расход воды, м

/с.

Согласно аналитическому методу сначала вычисляются единичные расходы взвешенных наносов в отдельных точках путем умножения значений мутности на соответствующие значения скорости течения. Затем вычисляются для каждой скоростной вертикали средние единичные расходы взвешенных наносов по формулам:

1) для двухточечного (основного) способа - по формуле

,                                                          (20)

2) для одноточечного - по формуле

.                                                                   (21)

При взятии проб воды на мутность суммарным или интеграционным способом по отдельным вертикалям мутность пробы соответствует средней мутности на вертикали.

Расход взвешенных наносов вычисляется по формуле

,               (22)*

где

- средние единичные расходы взвешенных наносов на вертикалях 1, 2, ...

;

- площадь водного сечения между берегом (границей мертвого пространства) и первой вертикалью, м;

- площадь между первой и второй вертикалями, м;

- коэффициент, равный при пологом береге 0,7; при обрывистом береге 0,8; а при наличии мертвого пространства 0,5.

Ежедневные расходы взвешенных наносов определяются двумя способами. Для рек с паводочным режимом расчет производится на основе графика связи между средними по поперечному сечению (

) и единичными контрольными мутностями (

):

. Для рек с половодным режимом и при достаточном количестве данных рекомендуется применять зависимость

или

(Руководство по исследованиям устьев рек).

Сток взвешенных наносов

в килограммах рассчитывается по формуле

,                                                             (23)

где

- исследуемый интервал времени в секундах.

9.5.2. Вычисление расхода и стока взвешенных наносов в условиях влияния моря.

В случае синхронных отборов проб воды на мутность расход взвешенных наносов для каждой серии измерений вычисляется так же, как при преобладающем влиянии реки (п.9.5.1). Но значения единичных расходов взвешенных наносов вычисляются с учетом проекции скорости в точках на перпендикуляр к створу (Руководство по исследованиям рек). Рассчитанное значение расхода взвешенных наносов приписывается среднему моменту разового синхронного измерения течений на всех вертикалях створа.

В случае последовательного отбора проб на мутность требуется построение графиков хода мутности для каждой точки каждой вертикали. Это позволяет получить распределение единичных и элементарных расходов взвешенных наносов на любой момент времени. Дальнейшие вычисления аналогичны случаю синхронных измерений.

Описанные способы позволяют рассчитывать расходы взвешенных наносов в количестве, достаточном для построения подробного графика хода расходов в течение нестационарного явления. На основания этого графика вычисляется сток взвешенных наносов за весь цикл и за отдельные фазы приливно-отливных и сгонно-нагонных явлений.

 9.6. Наблюдения за мутностью воды на устьевом взморье

Концентрация и механический состав взвешенных наносов определяется путем отбора проб воды на мутность на разных горизонтах рейдовых станций, станциях океанографических разрезов и съемок. Пробы на мутность отбираются интеграционно или на 3-5 горизонтах посредством батометров (Руководство по методам исследований и расчетов перемещения наносов и динамики берегов при инженерных изысканиях. - М.: Гидрометеоиздат, 1975). При отборе проб на мутность проводятся наблюдения за прозрачностью воды, волнением, течением и ветром.

 10. РЕЙДОВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

 10.1. Общие положения

Цель рейдовых наблюдений - систематическое слежение за гидролого-гидрохимическими условиями на устьевом взморье и в водотоках дельты. Для этого устьевые станции и обсерватории проводят наблюдения на рейдовых и океанографических станциях, гидростворах, вековых и стандартных океанографических разрезах и выполняют океанографические съемки согласно Наставлению, вып.9, ч.IV.

Океанографическая станция представляет собой географическую точку в рукаве или на взморье, где проводятся океанографические (гидрологические) работы.

Рейдовой станцией называется океанографическая станция в рукаве или на устьевом взморье с постоянными географическими координатами, выполняющаяся регулярно (1 раз в месяц или сезон в зависимости от задания).

Океанографический разрез - это последовательный ряд океанографических станций, расположенных по определенному направлению и выполняющихся в кратчайшее время. Океанографические разрезы подразделяются на стандартные и вековые.

Стандартный разрез состоит из совокупности океанографических станций, закрепленных на много лет постоянными географическими координатами.

Вековой разрез - это стандартный океанографический разрез, выполняемый регулярно через определенные интервалы времени в течение многих десятилетий.

Океанографической съемкой именуется совокупность разрезов и станций, выполняемых одним судном, группой судов одновременно или другими техническими средствами для получения информации о пространственном распределении океанографических элементов в определенный период времени.

 10.2. Организация стандартных наблюдений на устьевом взморье

10.2.1. Расположение рейдовых станций, стандартных разрезов и разрезов океанографических съемок на акватории устьевого взморья зависит от местных физико-географических и гидрохимических условий, особенностей рельефа дна и конфигурации берегов.

Рейдовые станции и стандартные разрезы необходимо производить в местах, отражающих наиболее характерные особенности режима изучаемой акватории взморья. Такими местами являются:

1) проливы, бухты, заливы, подводные отмели, фарватеры (каналы);

2) отдельные впадины взморья;

3) свалы глубин взморья, к которым обычно приурочен гидрофронт;

4) зоны активного транзита речных вод;

5) слабопроточные (застойные) участки взморья;

6) зоны смешения речных и морских вод.

Вековые и большинство стандартных разрезов должны располагаться по направлению наибольших горизонтальных градиентов гидрологических характеристик на устьевом взморье (т.е. по нормали к гидрофронту) и обычно совпадать с генеральным направлением стокового течения.

На вековых и стандартных разрезах должна всегда соблюдаться единая и постоянная (как для гидрологических, так и гидрохимических наблюдений) нумерация станций и разрезов, выполняемых в разные годы.

Количество станций на вековых и стандартных разрезах должно быть оптимальным для того, чтобы осветить основные особенности гидрологического поля и сохранить квазисинхронность выполнения наблюдений на этих разрезах.

При планировании расположения сетки станций на вековых и стандартных разрезах должна по возможности сохраняться преемственность ранее существовавших разрезов для того, чтобы получить возможность удлинить ряд наблюдений и выявить путем сравнения данных наблюдений уже происшедшие или происходящие коренные изменения гидрологических условий на взморье.

Наблюдения на вековых и стандартных разрезах должно производиться обязательно регулярно, в строго установленные периоды: в зависимости от местных условий раз в месяц, но не реже раза в сезон. Как правило, вековые разрезы на устьевом взморье должны выполняться в те же сроки, что и вековые разрезы в открытом море.

Наблюдения на разрезах должны вестись по возможности синхронно, без перерыва во времени. В случае прекращения выполнения разреза по каким-либо погодным и техническим причинам следует позже повторить наблюдения полностью. Разрез должен выполняться в более короткие сроки.

При изучении долгопериодных процессов наблюдения приурочиваются к характерным стадиям процесса. Так, в зависимости от периода действия основного фактора, например, речного стока, наблюдения целесообразно проводить в предполоводную межень, в пик половодья, в летне-осеннюю межень и в предледоставный период. По времени эти элементы хорошо совпадают с основными характерными точками кривой хода температуры, солености и плотности воды на устьевом взморье.

По мере накопления сведений и разработки надежных методов расчета необходимость в выполнении некоторых стандартных разрезов на устьевом взморье может отпасть.

Для увеличения синхронности получения пространственного распределения гидрологического параметра на устьевом взморье кроме комплексных стандартных гидрологических разрезов и съемок силами устьевых станций должны выполняться съемки только одного-двух гидрологических элементов (например, съемка солености или температура воды).

В дополнение к стандартным наблюдениям на устьевом взморье силами устьевых станций эпизодически, по специальным программам выполняются тематические наблюдения (разрезы, съемки, многосерийные станции). Данные тематических наблюдений на устьевом взморье служат для увязки рядов наблюдений на вековых и стандартных разрезах, для оценки изменения элементов гидрометеорологического режима, для выявления локальных особенностей отдельных районов взморья, для получения натурных данных под определенную теоретическую гипотезу иди гидрологическую модель, для проверки этих моделей или получения необходимых эмпирических коэффициентов, для проверки правильности и точности методов расчета.

Необходимость и объем полевых тематических наблюдений определяются на основе анализа имеющихся материалов наблюдений на вековых и стандартных разрезах, на рейдовых и многосерийных станциях и зависят от задачи, которая ставится в рабочей программе по теме.

10.2.2. На устьевых взморьях полузакрытого типа (бухта, залив, губа) рейдовые станции необходимо располагать в проливе, соединяющем взморье и море. В узком проливе обычно организуется одна рейдовая станция в точке с наибольшей глубиной (на фарватере). В проливе шириной более одного километра в его поперечном сечении назначается несколько рейдовых станций. В мелководном проливе с искусственным каналом назначается как минимум одна рейдовая станция в канале и одна-две рейдовых станций по обе стороны канала на забровочных пространствах. Таким образом, в проливе выполняется океанографический разрез, состоящий из нескольких рейдовых станций. Целесообразно располагать его на траверзе морской береговой гидрометеорологической станции при ее нахождении на берегу или вблизи пролива. В зависимости от задач, решаемых с помощью этого океанографического разреза, работы на нем могут быть как стандартными, так и специализированными (тематическими), выполняемыми по планам УГМС и программам НИУ.

Материалы наблюдений на этих рейдовых станциях (разрезе) позволяют определять расходы воды, солей и тепла через пролив в момент производства наблюдений. Затем устанавливаются связи этих расходов с данными срочных наблюдений за уровнем моря, соленостью и температурой воды на морской береговой гидрометеорологической станции. Эти связи позволяют рассчитывать ежедневный водо-, соле- и теплообмен по среднесуточным значениям указанных гидрологических элементов на станции.

Для изучения подледных гидрологических условий на устьевом взморье организуется выполнение разовых или многосуточных рейдовых станций. Рейдовые станции, выполняемые с ледяного припая, подразделяются на постоянные (стандартные), местоположение которых на взморье со временем не изменяется, и на непостоянные, которые изменяют свое местоположение (от года к году или через несколько лет) по мере выявления особенностей режима изучаемого района устьевого взморья.

В зависимости от конкретных задач продолжительность наблюдений на рейдовой станции может быть от одних-двух суток до двух-трех месяцев. Начало рейдовых наблюдений со льда определяется сроками достижения ледяным покровом толщины, гарантирующей безопасность передвижения и работы, для чего необходимо руководствоваться данными таблицы толщины льда, обеспечивающей безопасность движения и работы на льду (Наставление, вып.9, ч.IV).

Рейдовые станции со льда производятся, как правило, при возможности в тех же точках взморья, что и в безледный период. Для этого местоположение рейдовой станции обычно закрепляется береговыми ориентирами или находится по координатам. Это позволяет в дальнейшем проводить сравнение характеристик гидрологического режима, получаемых по наблюдениям в одной точке в безледный и ледовый периоды. Местоположение лунки выбирается на ровном участке льда (без торосов, подсовов, ропаков и без значительных трещин).

Наблюдения на рейдовых станциях подразделяются на стационарные и эпизодические. Стационарные наблюдения ведутся на стандартных и вековых разрезах и рейдовых станциях. Они выполняются с регулярностью раз в месяц (ближе к середине).

Сроки проведения оперативных и специализированных рейдовых наблюдений определяются программами НИУ, запросами службы прогнозов и заказчиков. Обычно такие наблюдения проводятся 1, 10, 20 числа каждого месяца. В случае плохой погоды выполнение наблюдений может переноситься на другие дни.

Эпизодические наблюдения выполняются по специальной программе исследования конкретного гидрологического явления в устьевой области реки, например, нагонов или распределения стоковых течений в штиль.

10.2.3. С целью изучения кратковременной изменчивости гидролого-гидрохимических характеристик в наиболее активной зоне устьевого взморья необходимо выполнение стандартных (многосуточных) станций.

Исходя из имеющихся материалов наблюдений и особенностей физико-географических условий, на каждом устьевом взморье предлагается ежегодно, раз в гидрологический сезон, выполнять хотя бы одну стандартную трех-пятисуточную станцию. Эта станция размещается в зоне смешения речных и морских вод (гидрофронта) и максимального развития слоя скачка плотности воды. Местоположение многосуточной станции должно по возможности совпадать с одной из станций векового или стандартного разреза.

Стандартные многосуточные станции должны выполняться три-четыре раза в безледный период (апрель-ноябрь) и приурочиваться к основным фазам изменения величины речного стока, тепловых процессов и сезонного изменения ветра. Ориентировочно они должны выполняться в апреле, июне, августе и октябре по возможности в одну и ту же декаду месяца.

10.2.4. Главной целью наблюдений, проводимых на вековых гидрологических разрезах, является изучение многолетних (межгодовых) природных и антропогенных изменений гидрологических и гидрохимических условий на устьевом взморье и на предустьевом пространстве моря.

Вековые разрезы должны по своему расположению наилучшим образом отвечать требованиям, предъявляемым к таким разрезам, - отражать вековые (межгодовые) изменения гидрологических условий в наиболее чистом виде.

Направление разреза на устьевом взморье обычно должно намечаться по нормали к морскому краю дельты и к линиям равных значений основных гидрологических характеристик (солености, температуры воды и т.п.), т.е. перпендикулярно к изогалинам, изотермам и т.д.

На устьевых взморьях полузакрытого типа эти разрезы должны быть расположены вдоль длинной оси залива (лимана), а дополнительные (стандартные), как правило, перпендикулярно ей.

Расстояние между станциями на разрезе определяется степенью изменения гидрологических характеристик вдоль разреза (их горизонтальных градиентов), особенностями рельефа дна (каналы, фарватеры, отмели, свал глубин).

10.2.5. На устьевом взморье большое разнообразие глубин, сложность рельефа, постоянное взаимовлияние и динамическое взаимодействие двух принципиально различных по физико-химическим свойствам водных масс (речной и морской) обусловливают большую пространственно-временную изменчивость элементов гидрологического режима. Вследствие этого (в отличие от участков открытого моря, где краткопериодные изменения гидрологических характеристик ничтожны) на устьевом взморье редкие эпизодические наблюдения на отдельных вековых разрезах раз в сезон не могут достаточно полно отражать изменчивость гидрологических условий.

В связи с этим в дополнение к вековым разрезам на устьевых взморьях крупных рек целесообразно иметь стандартные гидрологические разрезы, которые следует выполнять ежегодно по более густой, чем на вековых разрезах, сетке станций, как правило, один раз в месяц. Эти разрезы служат для более детального определения особенностей пространственного распределения гидрологических и гидрохимических характеристик по акватории взморья, выяснения их локальных особенностей в пространстве, не выявленных наблюдениями на вековых разрезах, особенно в зоне активного смешения речных и морских вод.

При выборе местоположения стандартных гидролого-гидрохимических разрезов учитываются уже ранее выявленные особенности пространственной и временной изменчивости гидрологических и гидрохимических характеристик на данном устьевом взморье.

 10.3. Производство наблюдений на устьевом взморье

10.3.1. При выполнении вековых и стандартных разрезов должна соблюдаться комплексность наблюдений (гидрологических, метеорологических и гидрохимических, включая загрязненность вод).

Выполнение вековых и стандартных разрезов следует производить по возможности единообразными приборами и устройствами; необходимо соблюдать одинаковую точность наблюдений и последующих вычислений.

При выполнении вековых и стандартных разрезов следует добиваться обеспечения достаточно высокой точности определения выхода судна на гидрологическую станцию. Наблюдения должны производиться всегда строго в одной и той же точке, на одних и тех же горизонтах. Качество наблюдений должно быть высоким, а технический и критический контроль полученных данных - тщательным.

Стандартные и вековые разрезы должны проходить через две характерные зоны устьевого взморья (транзита речных вод, смешения речных и морских вод) и предустьевое пространство моря с охватом трех типов вод: речных, смешанных и морских. При прохождении второй зоны во время выполнения разрезов необходимо по возможности четко определять границы гидрофронта или фронтальной зоны.

При обнаружении во время выполнения работ на разрезе гидрофронта назначаются дополнительные (промежуточные) станции, которым присваиваются номера соседних стандартных станций с буквенными индексами.

Запись наблюдений на разрезах необходимо производить на стандартных бланках, формы которых должны быть удобны и приспособлены для машинной обработки материалов наблюдений (ТГМ-3М).

10.3.2. Многосуточную станцию целесообразно выполнять всегда сразу же после завершения работ на вековом (стандартном) разрезе.

Горизонты наблюдений: при глубине до 5-6 м - поверхность, 3 м, дно; при больших глубинах - через каждые 5 м - поверхность, 5, 10, 15, 20 м и т.д., дно. При обнаружении слоя скачка температуры, солености воды обязательно берутся дополнительные горизонты для более точного определения границ слоя скачка солености (плотности) воды.

На многосуточной станции гидрометеорологические наблюдения производятся по стандартной программе, включающей в себя наблюдения за температурой, соленостью, прозрачностью, цветом, мутностью воды, волнением, течением, а также метеорологическими элементами (температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, ветром, облачностью и особыми явлениями). Целесообразно также один раз в сутки брать в поверхностном слое пробу воды на загрязненность.

Метеонаблюдения, наблюдения за температурой, цветом, прозрачностью воды, волнением, отбор проб на соленость и мутность воды производятся через каждые 3 ч в сроки 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 и 21 ч гринвичского времени, за течениями - как минимум через час.

10.3.3. Особенностью гидрологических условий на устьевом взморье реки в весенне-летний период является близко расположенный (2-4 м) к поверхности взморья слой скачка солености, температуры и плотности воды. Поэтому при производстве гидрологических разрезов и съемок на взморье выход судна на точку станции необходимо осуществлять по инерции для того, чтобы вращение винта судна не разрушило слой скачка и не нарушало естественное распределение элемента по вертикали.

При производстве на мелководном взморье съемок мутности (прозрачности) воды необходим выход судна или катера на точку станции также по инерции, для того чтобы работа винта не подняла со дна взморья донных отложений.

При производстве наблюдений за мутностью воды на якорных станциях отбор проб воды на мутность следует выполнять в последнюю очередь, чтобы частицы грунта (особенно илистого), взвешенные при опускании якоря, успели осесть на дно.

Наблюдения на станциях при съемках производятся без постановки судна на якорь: в поверхностном слое - на ходу судна, на других горизонтах - при дрейфе судна.

При съемках солености и температуры воды на взморье используются приборы (электросолемеры ГМ-65М, ареометры, гидрозонды, поверхностные и глубоководные термометры).

 10.4. Рейдовые наблюдения на устьевом участке реки

Рейдовые наблюдения на устьевом участке реки назначаются с целью изучения временной и пространственной изменчивости гидрологических и гидрохимических элементов, особенно кратковременных их изменений под воздействием моря или попусков воды из речных водохранилищ. Как правило, рейдовые наблюдения в водотоках дельты организуются для изучения влияния нагонов, сгонов, сейш, длинных волн, приливов на гидрологические условия в период проявления этих явлений.

Рейдовые наблюдения на устьевом участке реки подразделяют на многосерийные станции и неоднократно выполняемые за период явления гидрологические разрезы, которые располагаются поперек и вдоль русла водотока.

Для устьевого участка реки (дельтовых водотоков) свойственны специфические условия, существенно отличающиеся от условий на обычных участках реки. Для устьевого участка реки характерно неустановившееся движение воды, которое создается двумя источниками возмущения - рекой и морем. Эти источники вызывают явление переменного подпора вод в дельтовых водотоках и изменяют во времени величину скорости и даже направление течения. Поэтому возникает необходимость выполнять в водотоках дельты, в отличие от обычного речного участка русла, учащенные (через несколько десятков минут или часов) серии измерений характеристик течений, расходов воды и наносов в периоды неустановившегося движения воды (разделы 8 и 9). Явления переменного подпора сопровождаются перераспределением расхода воды и наносов в водотоках дельты.

Продольные разрезы (вдоль рукава дельты) назначаются для определения проникновения морских вод со взморья вверх по водотоку дельты при нагонах, сгонах, сейшах и приливах. Выполнение разреза обычно начинают от устьевого створа водотока на морском крае дельты. Количество вертикалей на разрезе зависит от длины водотока и скорости проникновения со взморья в водоток обратных течений и соленых вод. На каждой вертикали назначается как минимум три горизонта измерений - поверхность, 0,5

и дно, на которых определяются характеристики течений и соленость (минерализация) воды. Обычно такие разрезы выполняются катером челночным методом, т.е. неоднократно курсируя вдоль рукава вверх и вниз по течению для того, чтобы проследить все этапы цикла проникновения вод взморья в дельтовый водоток. Наблюдения на таком разрезе проводятся на одних и тех же вертикалях.

Для изучения временной изменчивости течений и солености воды во время всего цикла проникновения вод взморья в дельтовый водоток на приморском участке водотока назначается многосерийная станция. Дискретность наблюдения на ней за течениями и соленостью воды - 1 ч, а при использовании самописцев БПВ, АЦИТ - 15 мин, продолжительность многосерийной станции - 1-2 сут.

Данные наблюдений на рейдовых одноразовых и многосерийных станциях заносятся в книжку рейдовых гидрометеорологических наблюдений (КГМ-5).

 11. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

 11.1. Наблюдения за уровнем воды

К дополнительным наблюдениям за уровнем воды в устьевой области реки относятся:

1) наблюдения за уровнем воды при прохождении катастрофических нагонов, сгонов, ураганов, заторов льда, наводнений, когда самописец уровня воды отсутствует или выходит из строя;

2) наблюдения за уровнем воды на уклонных постах с целью определения продольных уклонов водной поверхности на устьевом участке реки; порядок таких наблюдений определяется требованиями Наставления, вып.6, ч.I;

3) наблюдения за трансформацией длинных волн (приливных, сгонных, нагонных, сейшевых, паводочных, прорыва заторов), включающие учащенные и непрерывные наблюдения за уровнем воды на ряде створов временных и постоянных уровенных постов с целью слежения за процессом затухания или распластывания длинных волн на устьевом участке реки.