Глава 5. Гидрологические работы

Глава 5. Гидрологические работы

5.1. Подготовительные работы

В состав подготовительных работ входят: сбор сведений о физико-географической характеристике района; определение гидрологической и климатической изученности рассматриваемой территории; анализ собранных материалов и определение необходимых объемов полевых работ.

5.1.1. Сбор фондовых материалов гидрологических и метеорологических наблюдений осуществляется из соответствующих изданий Госкомитета по гидрометеорологии и контролю природной среды.

Сбор неопубликованных в печати материалов наблюдений за последние годы производится непосредственно на гидрометеорологических станциях или гидрометеообсерваториях. Собираются также материалы гидрологических исследований, выполненных организациям других ведомств.

5.1.2. Объем полевых гидрологических работ на торфяных месторождениях определяется в зависимости от сложности гидрологического режима, гидрологической изученности района и водоприемников торфяного месторождения, а также доступности района изысканий.

Примерный состав и объемы полевых гидрометрических работ на торфяных месторождениях площадью более 1000 га приводятся в табл. 5.1.

На торфяных месторождениях площадью от 300 до 1000 га стационарные гидрометрические наблюдения ограничиваются одним годом на основном водоприемнике или наблюдениями в характерный период (весна - лето - осень).

Таблица 5.1

Таблица объемов и состава полевых гидрологических работ

Гидрологическая изученность водоприемников	Состав и назначение гидрометрических измерений	Количество устанавливаемых водомерных постов и гидростворов и продолжительность гидрологических наблюдений
		наименование	количество водоприемников
			1-2	3-4	5-6	более 6
1	2	3	4	5	6	7
Достаточная. На основных водоприемниках имеются водомерные посты и гидрометрические створы с длительностью наблюдений за стоком не менее 10 лет	Установка водомерных постов и гидростворов для переноса расчетных уровней и расходов из створов действующих постов в проектируемые створы	Количество водпостов	1	2	3	4
		Период наблюдений на каждом посту (месяцы)	12-24	12-24	12-24	12-24
		Количество гидростворов	-	1	2	2
Недостаточная. На основных водоприемниках имеются водомерные посты и гидрометрические створы с длительностью наблюдений за стоком менее 10 лет, но не менее 1 года или при длительности наблюдений в 10 лет площадь водосбора, замыкаемая существующим гидроствором, в 3-10 раз превышает площадь водосбора водоприемника при выходе его из торфяного месторождения	Установка водомерных постов и гидростворов для переноса расчетных уровней и расходов с изученных створов в проектируемые	Количество водпостов	1	2	3	4
		Период наблюдений на каждом посту (месяцы)	12-36	12-36	12-36	12-36
		Количество гидростворов	1	2	3	4
Неизученная. На основных водоприемниках нет водомерных постов и гидростворов или существующие водомерные посты замыкают водосборные площади, более чем в 10 раз превышающее площадь водосбора водоприемников при выходе их из торфяного месторождения	Установка водомерных постов и гидростворов для переноса расчетных расходов с аналогов в изученные створы	Количество водпостов	1-2	3	3-4	5-6
		Период наблюдений на каждом посту (месяцы)	24-48	24-48	24-48	24-48
		Количество гидростворов	1	2-3	3-4	5-6

Примечание. Максимальные объемы работ предусмотрены для торфяных месторождений, затопляемых паводковыми водами. При определении продолжительности стационарных гидрологических наблюдений исходят из степени изученности района торфяного месторождения, его площади и продолжительности полевых геолого-разведочных работ.

быть использованы пешеходные и автогужевые мосты.#

Гидрометрический створ должен быть расположен перпендикулярно направлению течения реки.

ГАРАНТ:

Здесь и далее по тексту нумерация приводится в соответствии с источником

5.2.4. Уровень воды на гидрологических постах измеряется ежедневно в 8 и 20 часов по местному времени. В период устойчивой летней и зимней межени допускается производить наблюдения один раз в сутки в 8 часов. Во время измерения уровня воды производятся наблюдения за состоянием реки, наличием водной растительности, ледовым режимом, осадками и другими явлениями, оказывающими влияние на водный режим водоприемника.

5.2.5. Измерение расходов воды на гидрометрическом створе производится 1-2 раза в месяц, а в период паводка в зависимости от величины амплитуды уровня воды. Для получения надежной зависимости величин расходов воды от уровней необходимо, чтобы вся амплитуда колебаний наблюденных уровней была освещена измеренными расходами (не менее 10 расходов).

Измерения производятся, как правило, гидрометрической вертушкой, а в период ледохода методом поплавков, принимая за поплавки отдельные льдины.

При невозможности измерения расходов воды гидрометрической вертушкой из-за малых глубин применяется переносный или стационарный водослив.

Расходы воды меньше 1,0-1,5 л/с измеряются объемным способом.

5.2.6. Для фиксации наивысших уровней весеннего половодья и дождевых паводков на водоприемниках рекомендуется устанавливать максимальные рейки. Как правило, максимальные рейки должны быть установлены в характерных местах с тем, чтобы максимальные уровни, полученные по ним, можно было бы перенести на весь исследуемый участок реки.

Подробное описание методики производства полевых гидрометрических работ и обработка полученных материалов приводится в наставлении гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 2, ч. II, Л., Гидрометеоиздат, 1975.

5.3. Камеральные работы

В состав камеральных работ входят: обработка данных полевых наблюдений и измерений, гидрологические расчеты, обобщение материалов, собранных в процессе подготовительных работ.

5.3.1. Обработка материалов водомерных наблюдений заключается в определении среднесуточного, среднемесячного и экстремальных значений уровня воды. Производится анализ достоверности полевых материалов.

Уровни воды приводятся в сантиметрах над нулем графика.

Отметка нуля графика приводится в системе отметок, принятых при съемке торфяного месторождения. По вычисленным значениям среднесуточного уровня строится хронологический график уровня воды в течение всего периода наблюдений с нанесением на него фаз ледового режима.

Форма графика приведена в наставлении гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 2, ч. II, Л., Гидрометеоиздат, 1975.

5.3.2. Обработка измеренных расходов воды заключается в вычислении скорости на скоростной вертикали, площади водного сечения между вертикалями и вычислении расхода воды в гидрометрическом створе.

Методика расчетов изложена в наставлении гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 2, ч. II, Л., Гидрометеоиздат, 1975.

Полученные результаты сводятся в таблицу "Измеренные расходы воды". Для подсчета стока производится построение кривых зависимости расходов воды Q = f (H), площадей водного сечения и средней скорости потока от уровня воды для периода свободного русла.

Экстраполяция кривой Q = f (H) вверх и вниз до наивысшего и наинизшего уровней воды производится, так правило, гидравлическим методом.

При наличии устойчивых зависимостей Q = f (Н), и и, если не освещенный измеренными расходами участок кривой не превышает 30%, допускается производить экстраполяцию кривой Q = f (H) графическим методом.

На оснований кривой Q = f (H) составляется таблица координат кривой расходов с интервалом уровней через 1 см, которой пользуются при определении расходов воды за период свободного русла.

Расходы воды в период зарастания русла водной растительности и при наличии ледового покрова вычисляется с учетом переходных коэффициентов, либо методом интерполяции. По значениям величин и строят хронологические графики.

Вычисление фактических расходов производят путем перемножения расхода, полученного из таблицы координат кривой расходов, на переходный коэффициент и

Полученные ежедневные расходы воды вносятся в таблицу - ежедневные расходы воды, по которым составляется гидрограф.

Подробное описание методики каждого вида камеральных работ изложено в наставлении гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 2, ч. II, Л., Гидрометеоиздат, 1975.

С целью получения данных о стоковых и уровенных характеристиках водоприемников на характерных створах (замыкающий створ, створ при вхождении водоприемника ка территорию торфяного месторождения, места расположения постов и гидростворов) выполняются гидрологические расчеты.

При выполнении гидрологических расчетов следует использовать опубликованные справочные материалы Госкомитета по гидрометеорологии и контролю природной среды. Перечень справочных материалов приведен в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик (Л., Гидрометеоиздат, 1973).

Гидрологические расчеты выполняются, как правило, по небольшим водопотокам, являющимися водоприемниками торфяного месторождения, по которым период наблюдений составляет 1-3 года, что не дает возможности получить необходимые для проектирования расчетные величины уровней и расходов воды. Поэтому в процессе производства гидрологических исследований при разведке торфяных месторождений чаде всего применяется метод гидрологической аналогии, который заключается в подборе реки примерно одинаковой водности, с одинаковыми условиями формирования стока, расположенной вблизи торфяного месторождения и имеющей ряд гидрометрических наблюдений не менее 15 лет.

Площадь водосбора реки-аналога должна отличаться не более, чем в 8-10 раз от площади водосбора водоприемника. Кроме того, желательно, чтобы река-аналог имела близкую к водоприемникам торфяного месторождения озерность, залесенность и заболоченность бассейна.

Выбор аналога производится путем сравнения параметров и модулей стока, а также колебаний уровней воды за одновременный период наблюдений.

Для большей достоверности, выбор аналога делается в результате анализа и сопоставления данных по 2-3 ближайшим рекам. При отсутствии приемлемого аналога расчеты выполняются по формулам, рекомендуемым для неизученных рек Руководством по определению расчетных гидрологических характеристик, Л., Гидрометеоиздат, 1973 (СН 435-72).

5.4. Отчет по гидрологическим работам

В состав отчета по гидрологическим работам входят: пояснительная записка, табличные и текстовые приложения, графические приложения.

На основании обработки полевых и фондовых материалов и выполнения гидрологических расчетов выпускается гидрологическая записка в нижеследующем составе.

5.4.1. Введение. Во введении излагается целевое назначение гидрологической записки, указываются стадия разведки и основные материалы, использованные при составлении записки.

5.4.2. Климатическая характеристика. Для климатической характеристики района приводится метеоизученнооть территории. Дается общая характеристика климата по одной или нескольким опорным метеостанциям, равномерно распределенным по территории. Приводятся следующие климатические характеристики за многолетний период наблюдений:

- температура воздуха - среднемесячная; максимальная и минимальная, даты перехода температуры через 0, 5°, 10° и 15°;

- влажность воздуха - средняя месячная и годовая относительная влажность воздуха в процентах, средний месячный и годовой недостаток насыщения (Мб);

- атмосферные осадки - среднее количество осадков с поправками к показаниям осадкомера; наибольшие и наименьшие месячные количества осадков (мм) различной обеспеченности (2, 5; 10, 80, 90, 95%), а также наблюденный максимум; суточный максимум осадков (мм) обеспеченностью 63, 20, 10, 5, 2, 1%;

- снежный покров - дата появления и схода;

- ветер - повторяемость и направление (в %), годовые и за период добычи торфа; средняя месячная и годовая скорость (м/с), количество дней с сильным ветром (больше 15 м/с);

- испарение - при наличии в районе торфяного месторождения испарителя приводятся данные по нему; при отсутствии наблюдений величину испарений с водной поверхности определяют в соответствии с Указаниями по расчёту испарения с поверхности водоемов (Л., Гидрометеоиздат, 1969) и рекомендациями, приведенными в справочниках по ресурсам поверхностных вод СССР;

5.4.3. Описание гидрографической сети. В описании гидрографической сети приводится краткая физико-географическая характеристика района торфяного месторождения (для торфяных месторождений более 1000 га); дается описание рек-водоприемников и озер, водохранилищ и состояние имеющейся осушительной сети; данные о заболоченности, залесенности, озерности рек-водоприемников до характерных створов и водосбора торфяного месторождения; описание гидротехнических сооружений на водоприемниках.

5.4.4. Гидрологическая изученность. Приводится характеристика гидрологической изученности рек-водоприемников в принятых для расчетов рек-аналогов; составляется гидрографическая схема водосборной площади с нанесением на нее гидрологических постов и створов. В таблицах приводится перечень использованных в работе гидрологических постов и гидростворов с указанием объемов имеющихся материалов наблюдений, а также дается описание постов и гидростворов, установленных на водоприемниках торфяного месторождения.

Указываются масштабы карт, использованных для определения гидрографических и морфометрических характеристик бассейна для расчетных створов.

5.4.5. Уровенный режим. Приводится общая характеристика условий формирования уровенного режима; для характеристики годового хода уровней строятся совмещенные графики колебаний уровней воды водоприемников и рек-аналогов за одновременный период наблюдений. На основании этих графиков составляется характеристика уровенного режима, заключающаяся в описании отдельных его фаз; необходимо отмечать случаи перемерзания и пересыхания; малых водотоков, которые могут быть использованы в целях накопления воды для противопожарного водоснабжения.

5.4.6. Годовой сток. Производится расчет нормы и изменчивости стока при наличии данных наблюдений. Для этого оценивается надежность и представительность рядов наблюдений; вычисляется средняя многолетняя величина стока (норма). При необходимости производится приведение средней величины стока к многолетнему периоду графическим или аналитическим методом. Дается методика расчета параметров ( и ) годового стока и ее обоснование (метод моментов, наибольшего правдоподобия, графоаналитический). Выполняются расчеты годового стока различной обеспеченности.

Приводятся методика расчетов параметров годового стока при отсутствии данных наблюдений (метод аналогии, по картам стока, по региональным формулам).

5.4.7. Внутригодовое распределение стока. Приводится общая для района характеристика внутригодового распределения стока рек (для водоприемников с площадью водосбора более 200 кв. км).

Дается описание принятой методики установления внутригодового стока рек за характерные по водности годы (по конкретному реальному году, по методу гидрологической аналогии, по типовой районной схеме) и приводятся величины месячного стока за характерные годы 5, 50, 80 и 95% обеспеченности.

5.4.8. Максимальные расходы воды. Расчет максимальных расходов весеннего половодья при наличии данных производится методом математической статистики.

Устанавливается надежность и представительность ряда наблюдений и при необходимости приводится к многолетию. Приводится описание принятых методов расчетов. При отсутствии или недостаточности данных наблюдений расчетный максимальный расход воды определяется по формулам, помещенным в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик или по региональным формулам, опубликованным в монографии "Ресурсы поверхностных вод СCCP". Приводится методика определения параметров к приведенным в указанных изданиях формулам.

5.4.9. Максимальные расходы воды дождевых паводков. Максимальные расходы дождевых паводков расчетных обеспеченностей при наличии данных определяются методом математической статистики.

При недостаточности ряда наблюдений статистическая отработка материалов производится с учетом их многократного повторения в год по методу Алексеева. При этом в расчет принимаются максимальные расходы всех паводков, равных и превышающих величину среднемноголетнего расхода.

Максимальные расходы дождевых паводков являются основной расчетной величиной при проектировании осушительной сети на торфяных месторождениях. Габариты осушительной сети определяются на основе расходов воды дождевых паводков 10 и 25% обеспеченности за период добычи торфа. Если максимальные расходы воды летне-осенних паводков 5% обеспеченности превышают расходы весеннего половодья той же обеспеченности, то для расчета гидротехнических сооружений приводятся и расходы воды летне-осенних паводков 5% обеспеченности.

При отсутствии или недостаточности гидрологических данных расчет максимальных расходов дождевых паводков выполняется по методике, изложенной в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик.

Кроме того, рекомендуется пользоваться региональными формулами по методикам, изложенным в справочниках "Ресурсы поверхностных вод СССР".

В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, допускается определение максимальных расходов дождевых паводков по формулам и рекомендациям, приведенным в работе "Гидрологические расчеты при осушении болот и заболоченных земель" (под редакцией К.Е. Иванова, Л., Гидрометеоиздат, 1963).

5.4.10. При наличии наблюдений приводится методика подсчета параметров и величин минимальных среднемесячных и среднесуточных расходов воды 80, 90 и 95% обеспеченности.

Параметры кривых обеспеченности , и вычисляются методами, изложенными в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик.

В случаях неудовлетворительного соответствия аналитической и эмпирической кривых для расчета принимается эмпирическая кривая обеспеченности.

При недостаточности наблюдений на водоприемнике (менее 10-15 лет) используются данные наблюдений и расчетов на реке-аналоге. По данным параллельных наблюдений строится график связи минимальных среднемесячных летних расходов или модулей стока. Пользуясь ими в кривой обеспеченности минимальных среднемесячных расходов воды (модулей стока) реки-аналога, определяют расчетные равнообеспеченные минимальные среднемесячные расходы воды на водоприемнике.

При отсутствии гидрометрических наблюдений определяют минимальный 30-дневный расход воды летне-осенней межени обеспеченности 80% по методике, изложенной в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик или справочниках "Ресурсы поверхностных вод СССР". Переход от расходов 80% обеспеченности к расходам других обеспеченностей производится по таблице, помещенной в "Ресурсах поверхностных вод СССР". Переход от 30-дневных расходов воды к суточным, производится по таблице, помещенной в приведенных выше справочниках.

В связи со сложностью определения параметров минимального стока целесообразно производить полевое обследование водоприемников с измерением расходов воды и опросом старожилов о случаях пересыхания и перемерзания водоприемников.

5.4.11. Расчетные уровни. Расчетными уровнями являются наивысшие уровни весеннего половодья 5% и 10% обеспеченности (или летне-осенних паводков, если они превышают весенние) уровни летних дождевых паводков 25% обеспеченности и минимальные среднемесячные летние уровни 80, 90 и 95% обеспеченности. В этом разделе гидрологической записки приводится методика расчета максимальных уровней воды при наличии или отсутствии данных наблюдений.

При наличии на водоприемнике коротких рядов наблюдений производится удлинение рядов наивысших уровней путем переноса расчетных уровней от опорного пункта к заданному створу.

При отсутствии данных наблюдений характерные уровни воды могут определяться по кривой расходов, построенной гидравлическим методом, меткам высоких вод, по уклону водной поверхности.

Методика расчетов (по кривой расходов Q = f (Н), по графикам связи соответственных уровней воды и по уклону водной поверхности) приводится в Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик.

При наличии фактических наблюдений расчетные минимальные уровни определяются по кривым Q = f (Н) по равнообеспеченности расходам воды с учетом осредненных коэффициентов на зарастание русла водной растительностью по приведенной формуле:

,

где - расход соответствующей кривой расхода;

- расход, принятый как расчетный;

- осредненный коэффициент при очень низкой межени.

5.4.12. Условия осушения и затопления. Определяется возможность осушения торфяного месторождения на основании его морфометрических характеристик. Расчет возможности осушения торфяного месторождения производится на минимальный уклон водоотводящего канала, равный 0,0003.

Производится определение границ затопления торфяного месторождения максимальными уровнями воды 5% обеспеченности. Указывается возможность затопления торфяного месторождения от гидротехнических сооружений на водоприемниках.

Линия затопления уровнями воды 5% обеспеченности наносится на план торфяного месторождения.

5.4.13. В состав текстовых и табличных приложений к гидрологической записке входят:

- ежедневные уровни воды;

- измеренные расходы воды;

- координаты Q = f (H);

- ежедневные расходы воды;

- сведения о водоприемниках в реках-аналогах;

5.4.14. В качестве графических приложений к гидрологической записке входят:

- гидрографическая схема водосборной площади водоприемников;

- роза ветров годовая и периода добычи торфа;

- совмещенные хронологические графики колебания уровня воды рек-водоприемников и рек-аналогов за годы одновременных наблюдений;

- поперечный профиль реки-водоприемника в характерном створе;

- кривые зависимости Q = f (H); F = f (H) и ;

- гидрограф;

- графики связи уровней и расходов воды;

- кривые обеспеченности характерных расходов и уровней воды.