гідрологічний режим

Після заповнення таблиці обов'язково вкажіть, як ви оцінюєте загальний стан річки і якість води в ній.

Зверніть увагу, що для зручності таблицю можна перевернути і назви граф записувати не по рядках, а по стовпцях. Тоді опису проб будуть розташовуватися по рядках. Малюйте і заповнюйте таблиці так, як вам зручно, тільки пам'ятайте, що вони повинні бути зрозумілі не тільки вам, а й іншим дослідникам.

Вид річки, кількість води в ній, швидкість її течії значно змінюється протягом року. Ці зміни пов'язані, перш за все, зі зміною сезонів року, з таненням снігу, засухами, дощами, - тобто тими природними факторами, які визначають надходження в річку живлять її вод. Характерні особливості зміни стану річки в часі називаються її гідрологічним режимом. Висота поверхні води в сантиметрах, яку відраховують від деякої прийнятої постійної позначки, називається рівнем води. У річному циклі життя річки зазвичай виділяють такі основні періоди (їх називають фазами гідрологічного режиму):

Повінь - це час найбільшої водності річки. У Європейській частині нашої країни під час повені зазвичай доводиться на час весняного сніготанення, коли потоки талої води з усього водозбору спрямовуються до руслу головної річки та її притоках. Кількість води в річці збільшується дуже швидко, річка буквально «спухає», може вийти з берегів і затопити заплавні ділянки. Повінь регулярно повторюється щороку, але може мати різну інтенсивність.

Паводки є швидкі і порівняно короткочасні підйоми рівня води в річці. Вони відбуваються, як правило, в результаті випадання дощів, злив влітку і восени або під час відлиг взимку. Паводки зазвичай трапляються щороку, але, на відміну від повені, вони нерегулярні.

Межень - сама маловодна фаза водного режиму. На наших річках розрізняють два періоди межені - літню і зимову. В цей час атмосферні опади не можуть забезпечити достатнього харчування річки, кількість води в ній значно зменшується, велика річка може перетвориться в маленький струмочок і життя в ній підтримується в основному за рахунок підземних джерел живлення - джерел і ключів.

Господарська діяльність людини на водозборі річки і її берегах також впливає на гідрологічний режим. Осушення боліт, відбір води для побутових і промислових потреб, скиди стічних вод і т.п. призводять до зміни водності річки. Особливу увагу потрібно звернути на випадки, коли йде забір води на господарські потреби з водозбору однієї річки, а використовується вода або повертається в природу - в водозборі інший. Це сильно впливає на природне розподіл води і може призводити до осушенню одних територій і заболочування інших.

Непродумані дії людини можуть порушувати природний хід зміни фаз водного режиму. Відомі випадки, коли на малих річках, що протікають в межах населених пунктів, несподівано виникають паводки, викликані великими скидами стічних вод промислових підприємств. Такі зміни позначаються на здатності річки до

самоочищення і впливають на якість води в ній. Тому вивчення коливань рівня води на річках і озерах має велике наукове і практичне значення.

Спостереження за рівнем води

Організувати спостереження за рівнем досить просто і цілком під силу школярам і студентам. Дані про регулярні вимірах рівня з точним зазначенням місця розташування створу, часу проведення спостереження і особливостей погоди представляють собою цінну інформацію, і чим більше стає ряд цих спостережень, тим більшу цінність вони набувають.

Державні посади спостережень за рівнем складаються зі спеціальних пристосувань для вимірювання рівнів, наприклад рейок або паль. Ці рейки і палі надійно закріплені, щоб витримати сильне хвилювання і льодохід. Кожен пост має свою точну топографічну позначку (висоту над рівнем моря), що дає можливість порівнювати свідчення різних постів між собою й оцінювати загальну ситуацію на території водозбору, басейну і т.п. Якщо у вашому районі, на вашій річці або озері такий державний водомірний пост відсутній, можна організувати свій тимчасовий водомірний пост. Звичайно, його дані не можна буде порівняти з даними спостережень системи державної гідрометеослужби, оскільки для цього доведеться виконати складні геодезичні вимірювання. Тим не менш, ви зможете простежити зміну рівня води в річці від сезону до сезону і від року до року. Пост можна використовувати і як місце взяття проб при гідрохімічних спостереженнях.

Найзручнішим способом облаштування водомірного поста є використання постійної рейки, закріпленої на опорі моста через річку (рис. 6б). На рейку наноситься розмітка на ділення, бажано яскравою масляною фарбою, - щоб не змивалася водою і була добре помітна здалеку. Рейка встановлюється на стороні моста, зверненої вниз за течією, щоб під час льодоходу її зламало і не зірвало проходять крижинами.

Мал. 6. Пристрій водомірних постів (а - пальового, б - рейкового)

Вимірювання рівня треба проводити з точністю до одного сантиметра. За початкову позначку вимірювань приймають позначку нижче найнижчого рівня. Її найкраще відзначити в кінці літа, в період глибокої межені. Цю початкову висоту називають нулем графіка і всі інші рівні вимірюються в перевищенні над ним.

По-іншому виглядає фундамент водомірний пост (рис. 6а). Спочатку одна паля встановлюється на рівні нуля графіка (5-а на малюнку 6а). Потім вище неї, через певну висоту (0,5 м, 1 м) за допомогою нівеліра встановлюються інші палі. Щоб палі довше не гнили, їх можна обпалити на багатті або кілька разів обмазати рослинним маслом і дати маслу вбратися. Ще краще забити в землю обрізки металевих труб, а в

них зміцнити дерев'яні палі. На верхній кінець палі можна надіти насадку, вирізану з використаної поліетиленового посуду. Виходить красиво і міцно, а головне - такі палі добре помітні. Потім палі нумеруються по порядку зверху вниз, і для кожної відзначається її висота щодо нуля графіка. Для визначення рівня водомірну рейку (можна використовувати просту лінійку) ставлять на найближчу до берега занурену в воду палю, і помічають позначку рівня води. До відносної висоті палі додають виміряну висоту води над палею і отримують позначку рівня води. Наприклад, паля № 4 знаходиться на висоті 100 см над нулем графіка і прихована під водою на 12 см. Отже, рівень води знаходиться на позначці Н = 100 + 12 = 112 см.

Спостереження за рівнем води на гідрологічних постах зазвичай ведуться двічі в день - в 8 і о 20 годині, але можна обмежитися і одноразовим ранковим наглядом. Якщо у вас немає можливості виміряти рівень води точно в цей час - не біда, вимірюйте тоді, коли зможете, тільки не забудьте вказати час і дату спостереження. У тих випадках, коли ви можете знімати показання протягом декількох днів, постарайтеся робити це в один і той же час.

Отримані дані записуються в журнал у формі таблиці 5. В період повені, коли вода в річці прибуває особливо швидко, спостереження проводяться частіше, - через 3-6 годин. Те саме можна сказати і до періодів сильних дощів і паводків на річці.

Таблиця 5. Результати спостережень за рівнем води в річці

Рівень води над нулем графіка Н, см

Зміна рівня ± h, см *

* Зміна рівня в порівнянні з попереднім спостереженням.

За отриманими даними можна побудувати графік коливання рівня води за період спостережень. Тоді зацікавленій людині легше буде орієнтуватися в ваших результатах, до того ж графіки наочніше цифр.

Вимірювання глибини і ширини річки

Для визначення глибин річки і особливостей рельєфу її дна проводяться заміри русла річки. За результатами промірних робіт можна отримати плани русла річки в лініях рівних глибин - Ізобати. а також визначити площі водних перетинів річок.

• мотузка з розміткою;

• рейка з розміткою;

• журнал для запису.

Глибину річки можна визначити тільки прямими вимірами за допомогою водомірної рейки або лота. На великих річках з глибинами до 25 м використовують лот - металевий вантаж вагою від 2 до 5 кг, прикріплений на міцному тросі з відповідною розміткою. В

випадку вивчення малих річок цілком достатньо водомірної рейки. Вона являє собою дерев'яний жердину діаметром 4-5см з нанесеною на ній сантиметрової розміткою, при цьому нульовий розподіл має збігатися з одним з кінців жердини. При вимірах глибини рейка опускається нульовою відміткою вниз. Довжину рейки можна вибрати, виходячи з передбачуваних глибин досліджуваних річок, але зазвичай її роблять не довше 1,5-2 м. Якщо річка дрібна, то вимірювати глибину можна, переходячи річку вбрід. Якщо річка глибока, то вимірювання доводиться проводити з човна. Найпростіше визначити глибину з висить над річкою моста, якщо такий є поблизу.

Увага! Дозволяйте юним дослідникам вимірювати самим глибину річки тільки в тих місцях, де вода не вище їх гумових чобіт! Переконайте їх, що це можна робити тільки під наглядом керівника групи або його дорослих помічників. Глибину незнайомого дна можна з'ясувати, вимірюючи дно річки перед собою за допомогою водомірної рейки і повільно, крок за кроком, пересуваючись слідом за нею. Слід бути дуже акуратним, так як в річковому дні можуть виявитися несподівані ями і обриви

Крім рейки, для проведення промірних робіт буде потрібно розмічена мотузка для визначення ширини річки та місця розташування промірних точок і спеціальний журнал для записів. Мотузку зазвичай розмічають заздалегідь, до проведення робіт. Найпростіше це зробити за допомогою звичайних ниток різного кольору, наприклад червоних і синіх - кожне десятисантиметровими розподіл треба відзначити синіми нитками, а кожне метрове розподіл - червоними. Можна також виділити кожні 0,5 м, наприклад червоними і синіми нитками одночасно, це дасть можливість не помилитися при відліку відстані між промірних точками. Замість ниток можна використовувати різнокольорові стрічки, шнури, незмивний фломастер-маркер або масляну фарбу - головне, щоб позначки на мотузці було добре видно, легко помічалися при промірах і були надійно закріплені.

Точки на створі, в яких вимірюється глибина річки, називаються промірних. Кількість промірних точок для досліджуваної річки слід визначати наступним чином: на річках шириною 10-50 м їх призначають через 1 м, на річках шириною 1-10 м - через 0,5 м, для річки або струмка шириною до 1 м досить 2-3 промірних точок.

Як виконувати вимірювання глибини та ширини річки:

• На обраному створі досліджуваної річки, поперек течії (це важливо!) Натягується розмічена мотузка, по ній визначається ширина річки.

• Відповідно до виміряної шириною визначають число промірних точок і їх положення на створі. При цьому треба пам'ятати, що перша і остання точки повинні знаходиться безпосередньо на урезе води.

• Просуваючись уздовж мотузки в призначених точках опускають промірні рейку до дна (намагайтеся тримати рейку вертикально!) І фіксують розподіл, на рівні якого знаходиться вода - це і є глибина річки в даному місці.

• Дані вимірювань заносяться в журнал у формі таблиці 6. Одночасно в журнал обов'язково заносять дані про дату і час виконання промірів і вказують місце розташування створу. Також треба відзначити характер грунту (мулистий, піщаний, кам'янистий), а також наявність і характер рослинності в руслі річки ( «рослинність відсутня», «рослинність в прибережній зоні», Нрастітельность по всьому руслу річки », густа рослинність або рідкісна).

Відстань від початку створу,

Відстань між точками, м

Хто виконав роботи.

За даними вимірів можна побудувати поперечний профіль русла річки і порахувати площу водного перерізу. тобто перетин потоку річки уявної площиною в місці промірні створу (рис. 7). Площа цього перерізу можна знайти як суму площ простих геометричних фігур, утворених промірних вертикалями. Цими фігурами можуть бути повернені під 90о прямокутні трапеції (S 2. S 3 і S 5), прямокутники (S 4) або прямокутні трикутники (S 1), площа яких визначається за відомими правилами - площа прямокутної трапеції дорівнює добутку напівсуми підстав (в прикладі - h 1 і h 2) на висоту, площу прямокутного трикутника дорівнює половині твори катетів, а площа прямокутника твору двох його сторін. У нашому випадку підставами, катетами і сторонами фігур будуть виміряні глибини і відстані між промірних точками. Отриману площа перетину необхідно записати в журнал в таблицю 7.

Мал. 7. Визначення площі поперечного перерізу русла річки w (м 2)

S 1 = h 1 * b 1/2 w = S 1 + S 2 + S 3 + S 4 + S 5

S 2 = (h 1 + h 2) / 2 * b 2

S 3 = (h 2 + h 3) / 2 * b 3

S 4 = h 3 * b 4 = h 4 * b 4

S 5 = (h 4 + h 5) / 2 * b 5

Розділивши отриману площу перетину (w, м 2) на виміряну ширину річки (В, м) отримаємо значення середньої величини річки на створі: h ср = w / B.