Реферат: Эколого-гидрологические исследования водоемов

Эколого-гидрологические исследования водоемов

Проведение эколого-гидрологической экскурсии со школьниками может стать достаточно полезным и занимательным мероприятием. Она поможет лучше понять и закрепить основные темы о водной оболочке Земли, познакомится с гидрологическими объектами, привлечь внимание учащихся к проблемам охраны водоемов от загрязнения, а также составить общую картину состояния водоемов своего края. В этой главе предлагается программа проведения подобной экскурсии.

Главной целью исследований того или иного водоема (река, озеро, пруд, родник) является получение общих сведений о его современном состоянии. В состав исследований может входить:

предварительные камеральные работы, заключающиеся в ознакомлении с литературными и картографическими источниками, в разработке маршрутов, подготовке планов и карт;

организационные мероприятия, куда входит комплектование группы, подготовка снаряжения и оборудования, проведение эколого-гидрологических семинаров и тренировочный поход;

полевые исследовательские работы;

составление отчета о произведенных исследованиях с выполнением расчетных и графических работ.
^ Подготовка к гидрологическим исследованиям
При организации подобного рода экскурсии необходимо точно определить цель исследования, исходя из которой, поставить основные задачи. Тематика водных исследований может быть самой разнообразной. В каждой местности водоемы имеют определенное природно-хозяйственное значение, с которым связаны соответствующие экологические проблемы. Необходимо быть в курсе этих проблем и ясно представлять себе, на какие стороны экологического состояния водоема наиболее целесообразно обратить внимание, какие практические и научные интересы могут представить наибольший интерес.

Знакомство с литературой о географии родного края, изучение архивных материалов, экспонатов краеведческих музеев, публикаций в прессе, опрос местных жителей позволят получить сведения о природе, физико-географических условиях, хозяйстве и строительстве района, где планируется проведение исследований. Все эти данные будут способствовать, более уверенно делать выводы и с большей подробностью характеризовать исследуемый водный объект. Кроме того, необходимо выяснить имеются ли на данной реки или на соседней с нею водомерные посты или метеорологические станции. Знакомство с многолетними наблюдениями этих организаций могут быть весьма полезными.

Организуя гидрологическую экскурсию, необходимо обратить самое серьезное внимание на картографический материал (карты, планы схемы), с которыми исследователям придется работать. Топографическая карта поможет определить направление маршрута, расстояние между отдельными пунктами, рельеф местности и ее характер, наличие плотин, мостов и других переправ.

Перед выходом на экскурсию необходимо произвести соответствующие камеральные измерения для предварительного суждения о протяженности рек, площади бассейна и характере речной сети, образующей данную речную систему.

Р
ечной бассейн главной реки и всех значительных притоков необходимо оконтурить по водораздельным линиям. Представление о речной сети и речном бассейне дает рисунок 1.

Рис. 1. Речная сеть

На следующем этапе целесообразно составить таблицу, включающую в себя список рек исследуемой речной системы (Таб. 1).


Таблица 1

№

п/п

Название реки

С какого берега впадает приток в главную реку

Расстояние от места впадения до устья главной реки (в км)

Длина реки (в км)

Площадь речного бассейна (в км)

1

2

3

4

5

6



















Длины рек измеряют циркулем измерителем, с раствором 1–2 мм. Выбор среднего значения из двукратного измерения, позволит получить более точный результат. Зная масштаб карты, легко вычислить длину реки.

Площадь речного бассейна можно определить с помощью так называемой ''палетки'', которая представляет собою сетку из квадратиков со сторонами в 1 см или мельче. Для изготовления палетки удачно подходит лист миллиметровой бумаги, на который переносится контур речного бассейна (Рис. 2). Например, в контуре речного бассейна на карте масштабом 1: 50 000 при определении площади палеткой оказалось 174.2 см2 . Одному квадратному сантиметру карты на местности в масштабе этой карты соответствует 0.5 х 0.5 км = 0.25 км2. Следовательно, площадь речного бассейна будет равна 0.25 км2 х 174.2 = 43.6 км2 .





Рис.2. Определение площади речного бассейна
^ Организационные мероприятия
На этом этапе подготовки экскурсии необходимо разработать и согласовать программу исследований, выбрать маршрут похода, позаботится о снаряжении. Для полноценных исследований водных объектов необходимо использовать небольшие лодки. Кроме этого, для достижения успеха водной экскурсии большое значение имеет состав группы и распределение обязанностей между отдельными ее участниками. Завершающим этапом в подготовке экскурсии является проведение гидрологического семинара. Цель, которого привитие школьникам необходимого минимума специальных теоретических и практических знаний.

До выхода на экскурсию школьники должны познакомиться с общими задачами полевых исследований и техническими приемами гидрологических наблюдений. Для приобретения навыков полевых исследований наиболее рационально организовать тренировочный поход. Такой поход, по сути, должен стать дополнением и обобщением предусматриваемых гидрологическим семинаром практических занятий, перенесенных в полевую обстановку и проверкой готовности группы к экскурсии.

^ Состав и порядок полевых исследований

Целью полевых исследований является сбор сведений для составления гидрологической и экологической характеристики исследуемого водного объекта.

Исследовательские работы подразделяются на части:

осмотр современного состояния водоема, сбор фактического материала;

гидрологические измерения;

составление систематизированного описания.

Оценка современного состояния водоёма. Задачи первой части реализуются при визуальном наблюдении за водоёмом. Наблюдатели двигаются по течению реки и в краткой форме заносят в полевой дневник (Рис. 3) произведенные наблюдения и измерения по мере ознакомления с состоянием реки и прилегающей местности. Осмотр включает следующие характеристики.

Описание географического положения - порядок визуальных наблюдений может быть свободным, но в полной мере должен охватывать все вопросы, поставленные программой.

Наличие и состояние водоохранной зоны – необходимо определить расстояние от ближайшего населенного пункта, хозяйственного сооружения, пашни, садовых участков до берега водоема. Минимальная ширина водоохранных зон для рек


Дата ______________________ Тип и названия водоема________________________

Число, месяц, год река, пруд, озеро, ручей

Район пункта наблюдений ________________________________________________

Город, поселок и т. п.

Размеры водоема: Ширина __________________( м_) Длина __________( м )____

или участка водоема

Условия расположения или окружения водоема:______________________________

_______________________________________________________________________

Луг, Поле, Лес, Район жилых построек, Район промышленных сооружений другое

Соблюдение водоохранных зон: ___________________ширина_______________(м)

прибрежных полос___________________ширина _______________(м)

Описание наземной флоры береговой зоны:

Деревья ________________________________________________________________

Тополь черный, тополь серебристый, ива, ольха, и др.

Кустарники_____________________________________________________________

Черемуха, лещина, бузина и др.

Травы__________________________________________________________________

Клевер, лобазник, кровохлебка, костер и др.

Описание прибрежно-водной флоры:________________________________________

Рогоз, камыш, тростник, осока, и др.

Описание высшей водной флоры:_________________________________________

ряска, элодея, рдест, стрелолист и др.

Виды животных, замеченных на берегу и в водоеме:

Млекопитающие_________________________________________________________

Птицы_________________________________________________________________

Земноводные___________________________________________________________

Рыбы__________________________________________________________________

Беспозвоночные_________________________________________________________

Моллюски______________________________________________________________

Насекомые(личинки или взрослые)_________________________________________

Пиявки_________________________________________________________________

Жуки___________________________________________________________________

Клопы__________________________________________________________________

Грунт на дне и на берегу водоема ___________________________________________

Песок, глина, ил, галька и др.

Характеристика воды: цвет_________________________________________________

Зеленоватый, желтый и др.

Запах_______________________________________________

Наличие пленок, пятен на поверхности____________________________________

Наличие плавающих скоплений пены, водорослей, тины_____________________

Наличие перифитона, внешний вид_______________________________________

Налет на камнях, растениях идр.

Источники загрязнения водного объекта_____________________________________

Свалка, стоки пром. предприятий, фермы и др.

Гидрохимические показатели воды: РН_______, содержание кислорода__________

Минеральный состав _____________________________________________________

Водохозяйственное использование водоема__________________________________

Рис. 3. Исследование современного состояния водоема


протяженностью до 10 км – 15 м; 11–50 км – 100 м; 51–100 км – 200 м; 101–200 км - 300 м; 201–500 км – 400 м; свыше 500 м и для озер при площади акватории более 2 км2– 500 м.

Видовой состав наземной, прибрежно-водной и высшей водной растительности. Он может свидетельствовать о степени загрязнения водоема.

Фауна береговой зоны – водоем, как правило, привлекает к себе большое количество зверей, птиц, пресмыкающихся, земноводных, насекомых. Эта характеристика состоит в описании обнаруженных видов животных и следов их жизнедеятельности.

Грунт водоёма – сильно заиленный грунт свидетельствует о большом количестве органических веществ, которые водоем не в состоянии переработать.

Визуальные наблюдения за качеством воды – цвет и запах воды. Чистая вода не имеет цвета и запаха. Обильное развитие водорослей в водоеме придает воде ''рыбный'' запах. Неприятный вкус, запах, пену у берегов и камней придает воде загрязнение синтетическими моющимися средствами. Сильное цветение воды, запах затхлости и плесени свидетельствует о загрязнении нитритами и нитратами, солями аммония. Наличие сульфидов отражается в красноватом оттенке и тухлом запахе воды. Листовой опад с дубильными веществами, наличие на берегу навоза, перегноя придает воде коричневую окраску и запах гниения. Масляные пятна, пленка на воде, жирное ощущение на руке свидетельствуют о нефтяном загрязнении.

Состояние перифитона – обрастания на камнях, листьях растений, различных сооружений погруженных в воду. Вид и цвет оброста является показателем состояния воды. Белый, серо-белый, хлопьевидный или в виде грязноватых косм свидетельствует о бактериальном его составе и очень неблагоприятном состоянии водоема.

Гидрохимические показатели водоема: кислотность воды – значение водородного показателя (рН) для природных вод имеет значения от 6.5 до 8.5. Изменения рН воды являются следствием загрязнения воздуха кислотными примесями (оксидами серы, азота и др.), которые с дождевыми водами попадают в водоем. Изменения рН могут вызываться промышленными сточными водами, а также характером почвы, грунтов, местности на которой расположен водоем. Изменение кислотности природной воды сверх допустимых пределов создает среду, непригодную для большинства водных организмов. Содержание в воде кислорода – достаточное его количество необходимо для дыхания гидробионтов, для самоочищения водоема. Поступление кислорода в водоем возможно путем растворения его при контакте с воздухом, а также в результате фотосинтеза водными растениями, т.е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Поэтому существует множество причин, вызывающих изменение концентрации в воде растворенного кислорода. Нарушение минерального состава природной воды - отрицательно сказывается на жизнедеятельности водных организмов, ухудшает ее вкус, делает непригодной для хозяйственного использования. Изменение минерального состава определяется концентрацией растворенных в ней минеральных солей. Источниками антропогенного обогащения природной воды минеральными солями могут являться талые воды с посыпаемых солями зимой улиц и дорог, сточные дождевые воды с полей и газонов, неочищенные сточные воды промышленных предприятий.

Сведения по содержанию кислорода, кислотности, нарушению минерального состава природной воды водоема можно получить в результате несложных химических анализов. Достаточно подробная методика выполнения данных исследований и детальное описание оборудования приведено в учебном пособии – Практикум по экологии / под редакцией С. В. Алексеева [3]. Необходимо заметить, на правильность полученных результатов анализов влияет способ отбора пробы воды и соблюдение условий ее хранения. Проба, должна быть, отобрана в чистую стеклянную или пластмассовую бутыль объемом не менее 0.5 л и проанализирована в течение нескольких часов или храниться в холодильнике.

При наличии установленного загрязнения водоема необходимо выявить источник, причину, характер и степень загрязнения.

Необходимо уделить внимание собиранию гербариев, образцов, взятию проб.

^ Гидрологические измерения. Задача гидрологических исследований на водоеме состоит в сборе фактического материала и в осуществлении промерных работ. В состав работ школьной группы по исследованию реки, озера или пруда может входить:

промеры ширины и глубин реки для определения ее живого сечения;

построение поперечного профиля реки;

составление батиметрического плана дна;

составление описания речной долины;

измерение скорости течения и расхода воды;

наблюдение над температурой воды;

определение прозрачности и цвета воды;

описание выходов грунтовых вод и определение дебита ключей;

описание элементов речной долины (пойма, террасы, склоны) и местности, прилегающей к долине реки;

описание гидротехнических сооружений.

^ Промеры глубин. Промерные работы на водоеме производятся с целью выяснения рельефа дна. На основании полученных результатов, могут быть вычислены ширина и глубина реки, площадь водного сечения. Повторные промеры, проведенные через промежуток времени, позволяют судить о деформации русла реки или чаши озера. При малых глубинах водоема для промерных работ используют водомерные рейки (деревянные, пластмассовые, металлические) с ценой деления 1 см. При больших глубинах применяют ручной лот, который представляет собой груз цилиндрической формы весом от 2 до 5 кг, прикрепленный к лотлиню, т.е. к размеченному шнуру или тросу.

Измерение глубин всегда сопровождается определением местоположения промерных точек в плане. На малых реках наиболее распространенным способом исследования рельефа дна является русловая съемка по поперечным створам с определением положения промерных точек с помощью размеченного троса.

Для точного определения местоположения поперечных створов относительно береговой линии, вдоль реки, ближе к берегу, разбивают магистраль, которая на исследуемом участке может иметь вид прямой или ломаной линии. Азимут магистрали (угол между направлением на север и направлением магистрали) и углы ее поворота можно определить буссолью или компасом. Перпендикулярно магистрали определяют положение поперечных створов, что закрепляется вешками на двух берегах. Промеры глубин производятся по поперечным створам реки через равные расстояния. Число промеров зависит от ширины русла. При ширине русла реки до 10 м промерные точки назначаются через 0.25 – 0.5 м, при ширине до 20 м – через 0.5 – 1.0 м и т.д.

На каждом створе для проведения промерных работ натягивают размеченный трос (шнур). Нулевую метку на размеченном тросе совмещают с точкой, принятой за постоянное начало или урезом воды правого (левого) берега. Под урезом понимается точка соприкосновения берега с поверхностью воды. После этого лот опускается до соприкосновения груза с дном и производится одновременный отсчет по лотлиню. Для точности измерений рекомендуется производить промеры глубин в два хода: прямой и обратный. Результаты измерений записываются в ''Промерную книжку'' (Рис. 4).


Профиль 2

Дата___________________

За постоянное начало правого левогоберега принят относительно

магистрали___________________________________________________

( номер пикета магистрали )

Расстояние определялось: засечками, тросом, лентой, рулеткой

Промеры производились: наметкой, лотом с грузом 2 кг

Промеры начаты от правого левогоберега в 9 ч 40 м, окончены в 11 ч 40 м

Река: тихо, рябь, волнение, ледоход_______________________________


№

промерных точек

Расстояние промерных точек от уреза, м

Глубина h, м

Принятая глубина h, м

1 ход

2 ход

Урез лев. бер.

0

0

0

0

1

0.25

0.25

0.27

0.26

2

0.50

0.51

0.51

0.51

3

0.75

0.63

0.62

0.62

4

1.00

0.75

0.77

0.76

5

1.25

0.90

0.90

0.90

6

1.50

0.88

0.86

0.87

7

1.75

0.84

0.84

0.84

8

2.00

0.80

0.80

0.80

9

2.25

0.59

0.61

0.60

10

2.50

0.60

0.59

0.60

11

2.75

0.58

0.57

0.57

12

3.00

0.46

0.50

0.48

13

3.25

0.37

0.36

0.36

14

3.50

0.30

0.30

0.30

15

3.75

0.21

0.19

0.20

16

4.00

0.19

0.19

0.19

Урез прав. бер

4.20

0.17

0.16

0.16
















Рис. 4. Пример записи измерений промеров глубин

По результатам промерных работ составляется план русла в изобатах, т.е. батиметрический план участка реки и строятся поперечные профили реки на каждом створе.

^ План участка русла реки в изобатах. Для начала необходимо выбрать масштаб плана, например: 1:100, 1:200, 1:500 и др. На листе указать направление север-юг и нанести магистраль в соответствии с ее азимутом (Рис. 5). Перпендикулярно магистрали нанести створы. На створах отметить урезы и по ним провести береговую линию. По линии створа проставить промерные точки и около них выписать соответствующие глубины в метрах. По отметкам глубин на плане провести линии равных глубин, или так называемые изобаты. В зависимости от глубины водоема изобаты можно провести через 0.2, 0.5, 1.0 м, но так чтобы их количество было не менее 5 – 10 .
На плане участка реки через точки максимальных глубин на каждом створе провести линию наибольших глубин и стрелкой показать направление течения.

Рис. 5. Батиметрический план участка реки



П







остроение поперечного профиля реки. На основании результатов промера глубин и учитывая положение последних вдоль створа, нетрудно построить поперечный профиль и рассчитать площадь живого сечения реки. Для этого необходимо на профиле указать название реки, место профиля, дату промеров, а также: номера промерных точек, расстояние от уреза воды, глубины. Пример построения продольного профиля дан на рисунке 6.
Для определения площади живого сечения реки () сначала вычисляют площадь
между всеми смежными промерными вертикалями по формуле:

г



де hi+1 и hi - глубины на смежных вертикалях включая урезы берега, м; b – расстояние между промерными вертикалями, м;





Рис. 6. Поперечный профиль реки на створе

Суммируя полученные частичные площади, вычисляют общую площадь водного сечения.
Ширину реки (В) определяют как разность расстояния между урезами левого и правого берега. При составлении описания речного русла необходимо указать среднюю глубину hср, которая вычисляется путем деления площади живого сечения на ширину реки. Наибольшую глубину hмакс выбирают из результатов промеров.

^ Измерение скорости течения и расхода воды. Измерение скорости течения реки возможно осуществить двумя способами: гидрометрической вертушкой, поверхностными поплавками. Наиболее простейший и доступный для школьной экспедиции является второй способ, о котором и пойдет речь.

Измерение скорости поверхностными поплавками не требует никаких специальных приборов. В качестве поплавков на небольших реках чаще всего применяются деревянные кружки диаметром 10 –15 см. Недостатком измерения является то, что определяется только поверхностная скорость, а она обычно больше средней скорости, вследствие этого результаты измерений оказываются завышенными (так называемый фиктивный).

При измерении скоростей поплавками на реке выбирается прямолинейный участок 10 –20 м, чтобы продолжительность хода поплавков была не менее 20 секунд. Вдоль реки устанавливаются четыре поперечных створа – пусковой, верхний, нижний, средний – с одинаковыми расстояниями между ними. Каждый створ закрепляется двумя вешками (Рис. 7). На среднем створе необходимо натянуть размеченный трос (шнур), с хорошо заметными с берега метками и произвести промеры глубин водомерной рейкой или ручным лотом.





Рис. 7. Схема размещения створов на реке

Поплавки пускают по одному от пускового створа по всей ширине реки. Общее число поплавков должно быть 15 – 20 штук. По секундомеру засекают время прохождения поплавков между верхним и нижним створом. Зная путь и время, находят скорость течения. При пересечении поплавком среднего створа по размеченному тросу определяют его расстояние от уреза воды или точки принятой за постоянное начало. Поплавки объединяют в группы, близкие по месту прохождения среднего створа. Если продолжительность хода отдельных поплавков одной группы различается более, чем на 10 секунд, данные не учитываются и пускаются дополнительные поплавки. Данные при измерении скоростей поверхностными поплавками рекомендуется оформлять в виде в таблицы (Таб. 2).

Таблица 2

Измерение расхода воды поплавками

№

поплавков

Место прохождения поплавков через средний створ, м

Продолжительность хода поплавков, t, сек

Номер группы, к которой отнесен поплавок

Примечание

1

2

3

4

5

















Для контроля за ходом поплавков и образованием групп сразу после заполнения первых трех граф таблицы строят график группировки поплавков.

^ Измерение расхода воды поверхностными поплавками. Под расходом воды принято понимать количество воды проходящее через поперечное сечение реки в единицу времени. Измерение расхода воды поплавками распадается на два вида работ: измерение живого сечения реки (по среднему створу), измерение поверхностной скорости по всей ширине данного сечения. В журнале для записей измерений, кроме этого следует отметить гидрометеорологические условия во время работы (Рис. 8).


Полевой журнал

измерения расхода воды поплавками


Расход №________ Река___________ Пункт___________ Дата____________

Расход воды__________ м/с3 Площадь живого сечения _______________ м2

Средняя скорость _________ м/с Наибольшая скорость _____________м/с

Ширина реки _____________ м

Средняя глубина реки _________ м Наибольшая глубина ____________ м

За постоянное начало принят (урез правого или левого берега, ___пикет магистрали)

Расстояние от постоянного начала до уреза левого берега _____________ м

Расстояние от постоянного начала до уреза правого берега ____________ м

Начало измерений _____ч _____м Окончание измерений _____ч _____м

Расстояние между створами: верхним и средним ______________________м

средним и нижним ______________________м

(общая длина пути) верхним и нижним ______________________м

Погода (ясно, пасмурно, туман, дождь, снег, град)_____________________________

Ветер(нет, слабый, по течению, против течения, от левого или правого берега_________ Состояние реки (тихо, рябь, чистая, волнение, несет муть, сор ) _____________________

Всего пущено поплавков _________ из них принято для подсчета _________

Расходы измерил __________________________________________________



Рис. 8. Пример заполнения журнала измерения расхода воды поплавками

Площадь живого сечения на главном (среднем) створе определяется по методике, описанной выше, и оформляется на примере таблицы 3. Затем приступают к пуску поплавков и определению скоростей.

Таблица 3

Вычисление площади живого сечения

№ промерных точек

Расстояние от постоянного начала l, м

Глубина

h, м

Расстояние между промерами

b, м

Средняя глубина между промерами hср, м

Площадь сечения между промерами пр, м2

Площадь сечения между интервалами

ин, м2

1

2

3

4

5

6

7

УЛБ

0

0

0.25

0.12

0.03

0.43

1

0.25

0.24

0.25

0.38

0.09

2

0.50

0.52

0.25

0.56

0.14

3

0.75

0.60

0.25

0.70

0.17

4

1.00

0.80

0.25

0.80

0.20

0.89

5

1.25

0.81

0.25

0.82

0.21

6

1.50

0.83

0.25

0.89

0.22

7

1.75

0.95

0.25

1.05

0.26

8

2.00

1.15

0.25

1.13

0.28

0.99

9

2.25

1.12

0.25

1.06

0.27

10

2.50

1.00

0.25

0.92

0.23

11

2.75

0.85

0.25

0.82

0.21

12

3.00

0.79

0.25

0.76

0.19

0.55

13

3.25

0.73

0.25

0.62

0.16

14

3.50

0.52

0.25

0.41

0.10

15

3.75

0.30

0.25

0.25

0.06

16

4.00

0.20

0.20

0.20

0.04

УПБ

4.20

0.17

Общая площадь сечения 2.86


По данным полевого журнала необходимо построить графики: поперечный профиль реки на среднем створе (Рис. 9) и схему группировки поплавков (Рис. 10), а после проведения необходимых расчетов график средних скоростей. Графики желательно построить на одном листе миллиметровой бумаги.

Последовательность построения графиков.

1. По данным граф 2 и 3 таблицы 3 вычертить поперечный профиль реки на среднем створе. На графике по вертикали отложить глубины ( h ) в метрах, расстояние от постоянного начала ( l ) в метрах. Под профилем нанести номера промерных точек, расстояние от постоянного начала, глубины на промерных вертикалях по данным граф 1, 2, 3 таблицы 3 (Рис. 9).

Вычертить схему разбивки поплавков на группы по данным граф 2 и 3 таблицы 2 (Рис. 9); На схеме по вертикале отложить продолжительность хода поплавков в секундах (графа 3), а по горизонтали – расстояние от постоянного начала до места






Рис. 9. Вычисление расхода реки методом поплавков

Рис. 10. Схема группировки поплавков

прохождения поплавками среднего створа в метрах (графа 2). Около каждого поплавка указать его номер. В одну группу объединить поплавки, близкие друг другу по месту прохождения через средний створ. Каждой группе присвоить порядковый номер , , , V и т.д., группы очертить контуром. Номер группы, к которой отнесен поплавок, занести в графу 4 таблицы 2. Против поплавков, не вошедших в группу, написать ''забракован''.

3. Вычислить площадь живого сечения на среднем створе, заполнив графы 4, 5, 6.

Площадь сечения между промерами (пр) (графа 6) вычисляется по формуле: пр  hср + b (м2)

где hср - средняя глубина между промерами, м; b – расстояние между промерами, м,

Площадь сечения между интервалами (ин) (графа 7 таблицы 3) подсчитывается по формуле: ин  пр+пр2 + …прn,

где пр - площадь сечения между промерами, м2

Общая площадь живого водного сечения реки  равна сумме всех площадей сечения в интервалах, подсчитанных по графе 7 таблицы 3.

4
. Определить среднюю продолжительность хода поплавков ( t ср) в каждой группе в секундах по формуле:

где t- продолжительность хода поплавков, с; n – число поплавков, входящих в данную группу.

Полученные результаты поместить в сводную таблицу вычислений расходов воды (графа 2 таблица 4).

Таблица 4

Вычисление расходов воды

№ интервала

Средняя продолжительность хода поплавков tср, с

Средняя поверхностная скорость

vср, м/с

Площадь сечения в интервале ин, м2

Расход воды в интервале

Q, м3/с

1

2

3

4

5



84,6

0.22

0.43

0.94



85,6

0,22

0,89

0,195



76,0

0.26

0.99

0,257

V

103,0

0.18

0.55

0,099


С
реднюю поверхностную скорость (vср) вычисляют по формуле:

где l – общая длина пути между верхним и нижним створом, м; tср - средняя продолжительность хода поплавков, с.

Полученные результаты заносят в графу 3 таблицы 4. Вычисление расхода воды (графа 5 таблицы 4) производят согласно определению, приведенному выше по формуле: Q = v1 ин (м/с3)

где v1 - средняя поверхностная скорость, м/с; ин - площадь сечения интервала, м2

Расход реки равен сумме всех частных расходов. Расход воды, подсчитанный по поверхностным скоростям будет всегда преувеличен. Такой расход называется ''фиктивным''. Для получения действительного расхода воды берут обычно 85% величины фиктивного расхода.

Наглядное представление о распределение скоростей позволяет получить график скоростей, построенный над профилем поперечного сечения (Рис. 9), где по вертикале откладывается средняя поверхностная скорость для каждой группы, а по горизонтале точка приурочивается к центральной части контура группы поплавков (Рис. 10).

^ Наблюдения над температурой воды. Температуру воды измеряют водным или родниковым термометром в специальной металлической оправе. При отсутствии такового можно приспособить обычный термометр для воздуха, прикрепив к его окончанию металлический стакан и трос с делениями для отсчета глубины опускания. Наблюдения над температурой производится в створе или вблизи пункта наблюдения в прибрежной, проточной полосе реки, причем так чтобы глубина была не менее 0.5 м. Термометр опускают в воду, на размеченном тросе, так чтобы стакан оправы находился в воде и выдерживают 4 – 5 мин. Измерения повторяют дважды. При извлечении термометра вода должна быть в стакане. Измерения записывают в водомерную книжку с точностью до 0.10С. Измерение температуры рекомендуется производить 2 – 3 раза в сутки. Средняя температура за сутки вычисляется как среднеарифметическое значение из срочных наблюдений.

Одновременно с измерением температуры воды следует определять температуру воздуха. При определении температуры воздуха термометр должен находится в тени.

^ Определение прозрачности воды. Определение прозрачности воды производят при помощи белого диска (диск Секки), который представляет собою окрашенный в белый цвет тяжелый диск диаметром 30 см, прикрепленный к размеченному тросу. Исследование прозрачности воды производят с лодки. Диск медленно опускают с теневой стороны борта лодки. По тросу замечают глубину исчезновения диска. Затем медленно поднимают и отмечают глубину его появления. Средняя величина из этих двух измерений, выраженная в метрах и будет служить показателем относительной прозрачности воды. Прозрачность определяют в прибрежной и глубоководной зонах водоема.

Наблюдения над прозрачностью воды в реках позволяют, судить не только о той или иной степени насыщения исследуемого водоема взвешенной мутью, но и о глубине проникновения солнечных лучей, от которых зависят температура воды и глубина распространения растительных организмов.

^ Определение цвета воды. Цвет воды определяется по стандартной шкале цветности, которая представляет собой набор из 22 пробирок, заполненных раствором разных оттенков. Для определения цвета следует опустить белый диск на половину глубины прозрачности и сравнить цвет воды с цветом пробирок. В случае отсутствия стандартной шкалы цветности – можно рассматривать бутылку с исследуемой водой на фоне листа белой бумаги. Вода может быть бесцветная, зеленая, желтая, коричневая, с молочным оттенком.

^ Описание выходов грунтовых вод и определение дебита ключей. Выход подземных вод на дневную поверхность может происходить в виде ключей (родников) или в виде пластовых источников. Эти выходы чаще всего бывают приурочены к пересечению водоносного горизонта оврагами или речными долинами. Пластовые выходы грунтовых вод образуются в случае, когда водопроницаемый грунт (песок, мел) лежит на водонепроницаемой породе (глина, камень).

Гидрологические исследования включают в себя изучение более или менее значительных выходов грунтовых вод, встречающиеся по берега


Словарь некоторых гидроэкологических терминов

Агрессивность подземных вод - способность подземных вод разрушать путём химического воздействия горные породы и различные материалы (бетон, известковые материалы, металлы). Разли­чают следующие виды А.п.в: углекислотную, выщелачивающую, общекислотную, суль­фатную, магнезиальную.

Азотфиксация - закрепление атмосферного азота с обра­зованием азотсодержащих соединений. Биологическая А. осуществляется клубень­ковыми бактериями, сине-зелёными водо­рослями. Играет большую роль в кругово­роте азота в природе. Ежегодно в гидросфере фиксируется около 10 млн. т. азота.

Барраж - подземная плотина или шпунтовое ограждение, изменяющее направление движения подземных вод. Применяется с целью соору­жения подземного водохранилища или для предотвращения поступления воды, ухуд­шающей качество каптируемой воды.

Водоём – естественное или искусственное скопление текучих или стоячих вод в понижениях земной поверхности (море, озеро, река, водохранилище, пруд и др.). При этом водная масса и вмещающая её чаша представляют единый природный комплекс.

Водоохранная зона – территория с особым режимом хозяйственной деятельности или охраны с целью предотвращения загрязнения и засорения водных объектов.

Водораздел – линия, разделяющая смежные речные системы, бассейны рек, водоёмов или скоплений подземных вод. В орографическом отношении водораздел выражен возвышенностями, которые образуют сложную извилистую линию, называемую водораздельной.

^ Воды сточные - стоки, сброшенные в поверхностные водо­ёмы без очистки (или после недостаточной очистки) и содержащие загрязняющие ве­щества в количествах, превышающих ут­верждённый предельно допустимый сброс. Сюда не включаются коллекторно-дренажные воды, отведённые с орошаемых полей после полива. Выделяются нормативно-очи­щенные и нормативно чистые В.с. Нор­мативно-очищенные сточные воды - стоки, которые прошли очистку на соответствующих соору­жениях и отведение которых после очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования, т.е. со­держание загрязняющих веществ в этих В.с. должно соответствовать утверждённому предельно допустимому сбросу. Нормативно-чистые сточные воды - стоки, отведение которых в водные объекты без очистки не приводит к нарушению норм и качества воды в контролируемом створе или пункте водо­пользования.

^ Воронка депрессионная - концентрическое понижение уровня безнапорных вод или пьезометрической поверхности напорных вод при отборе воды из горной выр