Рівний режим річок та гідрологічні пости
У природних умовах рівень води в річках суттєво змінюється з часом. Підрівнем водирозуміється положення водної поверхні щодо умовної площини, що має постійну висотну позначку.
Головною причиною коливання рівнів води в річках та водоймищах є коливання стоку. Зі збільшенням витрати води рівні води зростають. У межах меженного русла до виходу води на заплаву зв'язок між витратами та рівнями є однозначним – кожному значенню витрати води відповідає своє значення рівня води. Ця залежність називається кривою витрат. У тому випадку, якщо розміри поперечного перерізу у створі спостережень не змінюються в часі, крива витрат становить стабільну характеристику гідрологічного режиму. Ця залежність має нелінійний характер, причому зі зростанням рівня води витрата зростає дедалі швидше.
Крива витрат води є характеристикою конкретної річки. Непостійність розмірів русла по довжині річки, і навіть різноманітність руслових форм, призводять до різницю між режимом витрат і рівнів води окремих пунктах річки. Якщо під дією поточної води з часом змінюється рельєф дна у створі вимірювання витрат води, то результаті змінюється характер зв'язку між витратами і рівнями води.
У ряді випадків однозначність кривої витрат порушується. При настанні високих рівнів води відбувається затоплення заплави. На річках з широкими заплавами на графіку залежності витрати рівня води утворюється петля (рис. 3.1).
Істотне порушення зв'язку між витратами та рівнями води відбувається у зимовий період при встановленні льодового покриву. У цей час з'являється додатковий опір руху води. Тому в зимовий період витрати води завжди менші, ніж улітку при відповіднихзначення рівня води.
В озерах і водосховищах, і на гирлових ділянках рік рівні води змінюються внаслідок вітровихнагонівізгонів. підвищенню позначок рівня води в прибережній області -нагін.На ділянці річки, що знаходиться вище, створюється підпор, який поширюється вгору по річці на кілька десятків кілометрів. Така, зокрема, природа регулярних повеней, що відбуваються у м. Санкт-Петербурзі внаслідок вітрових нагонів у гирлі нар. Не ви.
Під впливом вітрів зворотного напрямку у прибережній області спостерігаються явища згону води.
У гирлах річок, що впадають у море, на рівні води впливаютьприпливиівідливи.Ці явища являють собою періодичні коливання рівня моря, які відбуваються двічі на добу, вони пов'язані зі зміною взаємного розташування Землі, Сонця та Місяця. Коливання рівнів води та інші супутні явища в гирлах річок, зумовлені припливами та відливами, аналогічні нагонам та згонам. Амплітуда коливання рівнів води впівнічних морях досягає 1-2 метри і більше і сильно залежить від характеру приустьевого морського узбережжя. Наприклад, на річці Півн. Двина зміна рівня води в результаті припливно-відливних явищ спостерігається протягом 120 км від гирла. У внутрішніх морях амплітуда цих коливань складає0.1-0.2 метра і істотно впливає на судноплавні умови у гирлах рек.
Спостереження над рівнями води ведуться щодня у спеціальних пунктах, які називаються гідрологічними постами. Вони полягають у періодичній або безперервній фіксації висоти рівня в певних пунктах водного об'єкта. Рівні, що спостерігаються на гідрологічному посту, виражаються у перевищеннях над особливою площиною порівняння, яка називаєтьсянулем графіка посту.Кожен пост має свій нуль графіка. Висота рівня над нулем графіка позначається літероюН. Гідрологічні пости обладнуються двомареперами -основним та контрольним. Репери є геодезичними пунктами висотного обґрунтування, прив'язаними до державної висотної мережі. Зазвичай кожному репера визначається перевищення над рівнем моря – над нулем Кронштадського футштока. Репери, що встановлюються на гідрологічному посту, закріплюють висоту нуля графіка як величини перевищення репера над площиною нуля графіка.
Залежно від водного об'єкта, на якому обладнаний гідрологічний пост, останній носить назвурічковийабоозерний.Якщо на річковому посту одночасно з рівнями вимірюються витрати води, то такий піст євитратним .Всі інші пости називаютьсярівненими.
За цільовим призначенням пости поділяють наопорнііспеціальні.Опорні пости призначені для отримання характеристик водного об'єкта протягомтривалого для забезпечення потреб різних галузей народного господарства. Вони діють тривалий час (постійно) і перебувають у віданні Роскомгідромета – Федеральної служби України з гідрометеорології та моніторингу навколишнього середовища. Спеціальні пости організуються різними відомствами на вирішення практичних завдань, і діють зазвичай нетривалий час.
За конструкцією водомірних пристроїв пости діляться на рейкові, пальові, змішані, автоматичні та пересувні.
Рієчнийпост являє собою дерев'яну або металеву рейку з поділами, прикріплену у вертикальному або похилому положенні на укосі гідротехнічної споруди, устої мосту, палях або набережній. Водомірні рейки встановлюють таким чином, щоб нульовий поділ був занурений у воду на0.5 мнижче за найнижчий рівень води, що спостерігається протягом року, а верхній поділ був піднятий на0.5 мвище максимального рівня води (рис. 3.2).
Рейкові пости влаштовують на річках, каналах та озерах з незначною амплітудою коливання рівнів. При виборі місця встановлення рейкового посту має бути передбачений захист рейки від пошкодження льодоходом та від навалу суден. Зазвичай водомірні рейки прикріплюються з низової сторони стіни.
Кількість паль для пристрою посту залежить від кута нахилу берегового укосу та амплітуди коливання рівнів води. Відстань між сусідніми палями приймають у межах від2до5 м, а різницю висот головок двох суміжних паль -0.4-0.8 м. Верхня і нижня палі забиваються відповідно на0.5 мвище максимального та на0.5 мнижче мінімального рівнів води.
Палеві пости використовують на рівнинних річках зі значною амплітудою коливання рівнів води. Висоту рівня води в річці на пальовому посту вимірюють за допомогою переносної водомірної рейки. При виробництві спостережень водомірну рейку встановлюють на головку найближчої до берега затопленої палі і виробляють відлік рівня.
Автоматичнийпост застосовують у тих випадках, коли протягом доби спостерігаються значні зміни рівня води. Основною частиною автоматичного посту єсамописець -прилад для безперервного запису коливання рівня. Розрізняють два види пристрою такого поста: берегову (рис. 3.4 а) і острівну (рис. 3.4 б) установки. Острівна установка самописця має просту конструкцію і економічніша.
Коливання рівня передаються самописець у вигляді врівноваженого поплавця, плаваючого лежить на поверхні води. Запис коливання рівня проводиться на стрічку барабана самописця у вигляді безперервної кривої зміни рівня води у часі.
Пересувний(баржовий) піст організується для спостереження за рівнями води безпосередньо в районі розвідувальних робіт. Він належить до розряду спеціальних постів і встановлюється приблизно посередині ділянки, де виконуються дослідження. Такий пост складається з рейки або палі, що забивається в дно біля берега. При зміні стоянки партії посаду влаштовують на новому місці. Перше спостереження новому посту проводиться одночасно з останнім спостереженням на старому посту.
Спостереження за коливаннями рівнів води на гідрологічних постах виробляють, як правило, двічі на добу -08і20 годза місцевим часом. При стійких рівнях обмежуються спостереженням один раз на добу08 годранку. У тому випадку, якщо рівні протягом доби значно змінюються, спостереження проводять частіше, 4-8 разів на добу. Висота рівня вимірюється з точністю до1 см. Для того, щоб спостереження за окремі роки були зіставні між собою, показання висоти рівня призводять до нуля графіка посту, що має постійну позначку.
На гідрологічних постах крім водомірних спостережень проводять вимірювання температур води та повітря, товщини льоду та снігу, спостереження за вітром, хвилюванням, опадами, розтином та замерзанням річки.