Вимірювання швидкості течії і витрати води в річці

• рулетка або мірна мотузка;

• секундомір або годинник із секундною стрілкою;

• журнал для записів.

Найбільш простим і доступним способом вимірювання швидкості течії води є використання поверхневих поплавців. Такі поплавці представляють собою дерев'яні кружки діаметром 10-20 см, товщиною 3-5 см. Їх можна зробити заздалегідь і пофарбувати в яскравий колір, щоб вони були добре помітні в воді, а можна виготовити вже на місці, відпилявши від сухого дерева або просто використовувати для цієї мети невеликі тріски. Добрими поплавками служать пляшкові пробки, але тільки з коркового дерева. Пластмасові пробки можуть бути занадто важкими або легкими, швидкість їх руху буде сильно змінюватися під дією вітру, і виміряні значення швидкості течії води опиняться неточними. Важливо пам'ятати, що вимірювання швидкості течії річки поверхневими поплавками взагалі не варто проводити при сильному вітрі. За найбільшу допустиму швидкість вітру приймають зазвичай 6 м / с (див. Табл. 1).

Перед початком вимірювань вздовж берега вгору і вниз від створу, на якому визначали глибину, за допомогою рулетки відкладають прямі лінії, довжина яких приблизно в 2 рази більше ширини річки. У кінцях виміряних відрізків перпендикулярно течією річки розмічають два створу - верхній (розташований вище за течією) і нижній (відповідно нижче за течією). Промірні створ тепер розташований посередині і називається головним (рис. 8). Створи відзначають примітними віхами на берегах або натягнутими через річку мотузками. Поплавці запускають в річку в 5-10 м вище верхнього створу, щоб при проходженні верхнього створу поплавок вже мав швидкість річкового потоку. Кількість поплавців залежить від ширини досліджуваної річки, для малої річки досить 4-5 штук. Їх намагаються по можливості запускати рівномірно по ширині річки, але якщо біля берегів багато рослинності, прибережних ділянок потрібно уникати. Поплавці треба нумерувати в порядку їх пуску, і кожний наступний запускати лише після того, як попередній поплавок пройшов нижній ворота.

Мал. 8. Схема розташування створів при вимірюванні швидкості течії річки поплавками (1 - верхній створ, -> - напрямок течії, 2 - головний створ, o - поплавки, 3 - нижній ворота.

Для виконання вимірювань поплавками необхідна бригада з кількох людей: бригадир з секундоміром (швидше за все це буде хтось із дорослих); його помічник,

записує дані в журнал; три спостерігача на створах, що відзначають проходження поплавців; і двоє людей, які запускають і виловлюють поплавці.

Як вимірювати швидкість течії поверхневими поплавками:

1. Спостерігачі займають місця у своїх створів. Якщо створи відзначені віхами, спостерігач повинен стояти так, щоб при погляді на протилежний берег одна віха закривала іншу.

2. Член бригади, що запускає поплавці, стає в 5-10 м вище верхнього створу і по команді бригадира закидає поплавок в воду. Якщо річка дрібна, то запускати поплавці можна, увійшовши прямо в річку.

3. Спостерігач у верхнього створу при проходженні поплавка через його створ каже: "Є!". За цим сигналом бригадир запускає секундомір.

4. При проходженні середнього створу наступний спостерігач також говорить: "Є!". Бригадир фіксує цей час, не вимикаючи секундомір, і повідомляє його своєму помічникові, який записує значення в журнал, в таблицю 7.

5. При проходженні нижнього створу третій спостерігач каже: "Є!". За цим сигналом бригадир вимикає секундомір і повідомляє результат своєму помічникові, записуючого його в журнал.

6. Що залишився член бригади виловлює поплавок. Якщо це небезпечно, не варто намагатися дістати спливає поплавок, він не заподіє річці великої шкоди. До того ж, його напевно приб'є до берега нижче за течією і ви можете спробувати його знайти.

Повторити те ж саме з наступним поплавком.

Таблиця 7. Результати вимірювання швидкості течії річки поверхневими поплавками і витрати води в ній

Нижнього створу, з

Різниця в часі, t, з

Площа перетину річки, w, м 2

Витрата води в річці, Q, м 3 / с

Хто виконував роботи.

Якщо русло річки або струмка вузьке (1-2 м), то вимір можна проводити кілька разів по центру водотоку. За швидкість течії при цьому приймається середнє значення.

Знаючи відстань між верхнім і нижнім створами (L, м) і час проходження поплавком цієї відстані (t, сек) можна обчислити швидкість поплавка (V = L / t м / сек). Потужність змінюється залежно від для кожного поплавка і заноситься в журнал. Середнє арифметичне швидкостей руху всіх поплавців дорівнює середній швидкості течії води в річці на нашій ділянці: наприклад, якщо поплавців було 5, то V ср = (V 1 + V 2 + V 3 + V 4 + V 5) / 5.

Час проходження поплавця від верхнього створу до середнього має бути приблизно дорівнює часу його руху від середнього до нижнього створу. Якщо два цих значення сильно розрізняються, то результати спостереження за цим поплавком треба відкинути і не враховувати при підрахунку середньої швидкості. При цьому, якщо число "незабракованних" результатів буде менше 3-х, вимірювання швидкості течії поплавками доведеться повторити.

Необхідно також відзначити стан русла річки на ділянці (дивись опис промірних робіт) і характер погоди під час проведення робіт, особливо вітру (штиль, слабкий, помірний, сильний, за течією, проти течії, від берега до берега), брижі на воді, хвилювання .

Тепер можна визначити витрата води. який є однією з найважливіших характеристик річок в гідрології. Витрата - це кількість води, що протікає через поперечний переріз річки за одну секунду, він вимірюється в м3 / с. Щоб визначити витрата води в річці, треба середню швидкість течії річки помножити на площу водного перерізу:

де Q (м 3 / с) - витрата води в річці, V (м / с) - середня швидкість потоку і w (м 2) - площа водного перерізу русла. Обчислення значення витрати води також треба занести в журнал вимірювання швидкості течії.

Вимірювання температури води

• мотузка з розміткою;

• журнал для записів.

Температуру на поверхні води можна виміряти звичайним водним термометром для ванної. З міркувань безпеки необхідно використовувати спиртовий термометр, а не ртутний, так як ртуть - дуже отруйна речовина. Термометр опускають у воду приблизно на 1/3 шкали і витримують протягом 3-5 хвилин. Потім, не виймаючи повністю термометр з води, визначають значення температури з максимально можливою точністю, яка, однак, залежить і від термометра. У гідрології необхідна точність становить 0,1 о С, але в ваших досліджень до такої точності прагне необов'язково. Виміряні свідчення записують в журнал, до органолептичними показниками (див. Розділ 6. гідрохімічні спостереження). Одночасно в журналі зазначають місце розташування, час проведення спостережень і характер погоди - температуру повітря, хмарність, опади (див. Розділ 3. Метеорологічні спостереження).

Важливо правильно вибрати місце для вимірювання температури. Прибережні мілководні ділянки швидко прогріваються і їх температура може значно відрізнятися від температури основного водного потоку. Якщо річка невелика і неглибока, то температуру треба виміряти на середині річки, увійшовши в воду. Якщо є можливість виміряти температуру води тільки в прибережній зоні, то треба намагатися знайти ділянку з глибиною не менше 0,3 м і зробити про це запис в журналі. Якщо на досліджуваній ділянці є вихід джерельних вод, вимірювання температури треба проводити в декількох метрах вище джерела і відзначити це в журналі.

Всі вимірювання необхідно повторити двічі або тричі, щоб уникнути випадкової помилки. Якщо два послідовних вимірювання сильно відрізняються один від одного, треба