Розрахунок норми річного стоку за неповної наявності даних спостережень. Добірка річки – аналога

· Розрахунок норми річного стоку за неповної наявності даних спостережень.

Середнє значення річного стоку за багаторічний період за постійних фізико-географічних умов, що включає щонайменше двох парних замкнутих циклів коливань водності називається нормою річного стоку. Норма річного стоку має дуже важливе значення при розрахунках стоку та проведенні різноманітних водогосподарських заходів на річках, т.к. вона характеризує потенційні водні ресурси тієї чи іншої регіону. Велике значення норми стоку як розрахункової хар-ки визначається її незмінністю, т.к. вона визначається співвідношенням опадів та випаровування. Тому норма стоку, визначена за спостереженнями за минулий проміжок часу, може бути поширена на майбутній проміжок часу. При розрахунках норми стоку мають місце 3 випадки розрахунків: 1) є тривалий період гідрометричних спостережень; 2) період спостережень недостатній визначення хар-к стоку; 3) відсутність даних гідрометричних спостережень.

При недостатності.І тут основним прийомом розрахунку є використання методу гідрологічної аналогії, тобто. для визначення норми стоку розрахункової річки підбирається річка-аналог з тривалим періодом спостережень і норма стоку визначається так: 1) з використанням формул приведення, коли норма стоку визначається за імперичними формулами з урахуванням деяких параметрів розрахункової річки та річки-аналогу; 2) норма стоку визначається погодично відновленим річним витратам розрахунку річки, тобто. має місце подовження низки розрахунку річки. Використовується 2 методи: 1) графічний; 2) аналітичний. графічний метод.За спільний період спостережень розрахункової річки та річки-аналогу будується графік зв'язку. За допомогою графіка з витрат річки-аналогу подовжують ряд розрахункової річки. аналітичний метод.По рівнянню кривої регресії підбираються параметри рівняння та за рівнянням відновлюється ряд розрахункової річки

· Підбір річки аналога

Під річкою-аналогом розуміють річку, забезпечену даними гідрологічних спостережень і що у подібних умовах формування стоку з річкою, на яку виконується розрахунок.

При виборі річки-аналогу проводиться оцінка та порівняння:

· Просторової структури коливань аналізованої гідрологічної характеристики, що відображає характер просторової пов'язаності аналізованої гідрологічної характеристики,

· Однотипності стоку річок аналогів та досліджуваної річки;

· Географічної близькості розташування водозборів;

· однорідності умов формування стоку, подібності кліматичних умов, однотипності ґрунтів (ґрунтів) та гідрогеологічних умов, ступеня озерності, залісненості, заболоченості та розораності водозборів;

· Середніх висот водозборів, експозиції схилів та гіпсометрії;

· Факторів, що істотно спотворюють природний річковий стік (регулювання річкового стоку, скидання води, вилучення стоку на зрошення та інші потреби).

24.Поперечний профіль річки. Витрата потоку. Методи визначення.

· Поперечний профіль річки

У поперечному профілі річки ми розрізняємо дві частини: поперечний профіль річкової долини та поперечний профіль річки. Для отримання уявлення про профіль самої річки або, точніше, річкового русла необхідно провести проміри глибин річки.

Проміри виготовляються або ручним способом або механічним.

Для промірів ручним способом застосовують намітку або ручний лот. Намітка являє собою жердину з гнучкого та міцного дерева круглого перерізу діаметром 4-5 см, довжиною від 4 до 7 м.

Нижній кінець намітки обробляється залізом. Намітка забарвлюється у білий колір і розмічається на десяті частки метра. Нульовий поділ відповідає нижньому кінці намітки. При всій простоті пристрою намітка дає точні результати.

Для креслення профілю річки проводиться горизонтальна лінія, де за масштабом відкладаються точки промірів. Від кожної тічки вниз проводиться перпендикулярна лінія, де також за масштабом відкладаються отримані від промірів глибини. Поєднуючи нижні кінці вертикалей, ми отримуємо профіль. Зважаючи на те, що глибина річок у порівнянні з шириною дуже невелика, при кресленні профілю вертикальний масштаб беруть більше горизонтального. Тому профіль є спотвореним, але наочнішим.

Ширина річки просто визначається довжиною верхньої горизонтальної лінії, що зображує поверхні річки.

Змочений периметр – це довжина лінії дна річки на профілі від одного урізу берега річки до іншого. Обчислюється він шляхом додавання довжини всіх відрізків лінії дна на кресленні живого перерізу річки.

Гідравлічний радіус - це від розподілу площі живого перерізу на довжину змоченого периметра (R=F/Р м).

Середня глибина - це від розподілу площі живого перерізу річки на ширину річки (hср =F/Bм).

Для рівнинних річок величина гідравлічного радіусу зазвичай дуже близька до величини середньої глибини (R≈hcp).

Найбільша глибина відновлюється за даними промірів.

· Витрата потоку.

Витрата потоку рідини - кількість рідини, що протікає в одиницю часу через живий переріз потоку.

Розрізняють об'ємний, масовий та ваговий витрати рідини.

Об'ємна витрата рідини це обсяг рідини, що протікає в одиницю часу через живий переріз потоку. Об'ємна витрата рідини зазвичай вимірюється в м3/с, дм3/с або л/с. Він обчислюється за формулою

де Q - об'ємна витрата рідини,

W - обсяг рідини, що протікає через живий переріз потоку,

t – час перебігу рідини.

Масова витрата рідини це маса рідини, що протікає в одиницю часу через живий переріз потоку. Масова витрата вимірюється зазвичай у кг/с, г/с або т/с і визначається за формулою

де QM - масова витрата рідини,

M - маса рідини, що протікає через живий переріз потоку,

t – час перебігу рідини.

· Методи його визначення

Витрата води у відкритих водотоках (Q) зазвичай знаходять через живий переріз (W) та середню швидкість потоку (V) за формулою: Q = W·V

Також витрата води визначають за допомогою будь-яких речовин, що мають відомі фізичні або хімічні властивості. Речовину відомої концентрації, пройшовши разом із потоком деяку відстань, знизить внаслідок перемішування свою початкову концентрацію. Ступінь зниження концентрації залежить від витрати води, тому зменшення концентрації речовини є критерієм витрати водотоку.

28.07.2015

Коливання річкового стоку та критерії його оцінки.Річковим стоком називають переміщення води в процесі її кругообігу в природі, коли вона стікає річковим руслом. Річковий стік визначається кількістю води, що протікає річковим руслом за певний проміжок часу.
На режим стоку впливають численні чинники: кліматичні - опади, випаровування, вологість та температура повітря; топографічні - рельєф місцевості, форма та розміри річкових басейнів та ґрунтово-геологічні, включаючи рослинний покрив.
Для будь-яких басейнів чим більше опадів і менше випаровування, тим більше стік річки.
Встановлено, що зі зростанням площі водозбору тривалість весняної повені також збільшується, гідрограф має більш витягнуту і «спокійну» форму. У грунтах, що легко проникають, більша фільтрація і менше стік.
При виконанні різних гідрологічних розрахунків, пов'язаних із проектуванням гідротехнічних споруд, меліоративних систем, систем водопостачання, заходів щодо боротьби з повенями, доріг тощо, д. визначають наступні основні характеристики річкового стоку.
1. Витрати води- це обсяг води, що протікає через аналізований стулок в одиницю часу. Середня витрата води Qcp розраховують як середню арифметичну із витрат за даний проміжок часу Т:

2. Об'єм стоку V- це об'єм води, який протікає через заданий стулок за проміжок часу, що розглядається T

3. Модуль стоку M- це витрата води, що припадає на 1 км2 площі водозбору F (або стікає з одиниці площі водозбору):

На відміну від витрати води, модуль стоку не пов'язаний з конкретним створом річки і характеризує стік в цілому з басейну. Середній багаторічний модуль стоку M0 залежить від водності окремих років, а визначається лише географічним розташуванням басейну річки. Це дозволило районувати нашу країну в гідрологічному відношенні та побудувати карту ізоліній середньомноголітніх модулів стоку. Ці карти наводяться у відповідній нормативній літературі. Знаючи площу водозбору будь-якої річки та визначивши для неї по карті ізоліній величину M0, можна встановити середню багаторічну витрату води Q0 цієї річки за формулою

Для близько розташованих створів річки модулі стоку можна прийняти постійними, тобто

Звідси за відомою витратою води в одному створі Q1 і відомим площам водозборів у цих створах F1 і F2 витрата води в іншому створі Q2 може бути встановлений за співвідношенням

4. Шар стоку h- це висота шару води, яка вийшла б при рівномірному розподілі по всій площі басейну F об'єму стоку V за певний проміжок часу:

Для середнього багаторічного шару стоку h0 весняної повені складено карти ізоліній.
5. Модульний коефіцієнт стоку- це відношення будь-якої з наведених вище характеристик стоку до її середньоарифметичного значення:

Ці коефіцієнти можуть бути встановлені для будь-яких гідрологічних характеристик (витрат, рівнів, опадів, випаровування тощо) та для будь-яких періодів стоку.
6. Коефіцієнт стоку η- це відношення шару стоку до шару опадів, що випали на водозбірну площу х:

Цей коефіцієнт може бути виражений через відношення обсягу стоку до обсягу опадів за один і той же проміжок часу.
7. Норма стоку- Найбільш ймовірна середня багаторічна величина стоку, виражена будь-якою з наведених вище характеристик стоку за багаторічний період. Для встановлення норми стоку ряд спостережень може бути щонайменше 40...60 років.
Норма річного стоку Q0 визначається за формулою

Так як на більшості водомірних постів кількість років спостережень зазвичай менше 40, то необхідно перевірити, чи достатньо цієї кількості років для отримання достовірних значень норми стоку Q0. Для цього обчислюють середньоквадратичну помилку норми стоку за залежністю

Тривалість періоду спостережень є достатньою, якщо величина середньоквадратичної помилки σQ не перевищує 5 %.
На зміну річного стоку переважно впливають кліматичні чинники: опади, випаровування, температура повітря тощо. буд. Усі вони взаємозалежні і, своєю чергою, залежить від низки причин, які мають випадковий характер. Тому гідрологічні параметри, що характеризують стік, визначаються сукупністю випадкових величин. При проектуванні заходів лісосплаву необхідно знати значення цих параметрів з необхідною ймовірністю їх перевищення. Наприклад, при гідравлічному розрахунку лісосплавних гребель необхідно встановити максимальну витрату весняної повені, яка може бути перевищена п'ять разів за сто років. Це завдання вирішують, використовуючи методи математичної статистики та теорії ймовірності. Для характеристики величин гідрологічних параметрів - витрат, рівнів тощо використовують поняття: частота(повторюваність) та забезпеченість (тривалість).
Частота показує, у кількох випадках за період часу, що розглядається, величина гідрологічного параметра знаходилася в певному інтервалі. Наприклад, якщо середньорічна витрата води в заданому створі річки змінювався за ряд років спостережень від 150 до 350 м3/с, можна встановити, скільки разів значення цієї величини перебували в інтервалах 150...200, 200...250, 250. .300 м3/с і т.д.
Забезпеченістьпоказує, у кількох випадках величина гідрологічного елемента мала значення, рівні та більші за певну величину. У широкому розумінні забезпеченість - це можливість перевищення цієї величини. Забезпеченість будь-якого гідрологічного елемента дорівнює сумі частот вищерозташованих інтервалів.
Частота та забезпеченість можуть виражатися числом випадків, але у гідрологічних розрахунках їх найчастіше визначають у відсотках від загальної кількості членів гідрологічного ряду. Наприклад, у гідрологічному ряду двадцять значень середньорічних витрат води, шість з них мали величину, що дорівнює або більшу за 200 м3/с, це означає, що ця витрата забезпечена на 30 %. Графічно зміни частоти та забезпеченості зображуються кривими частоти (рис. 8а) та забезпеченості (рис. 8б).

У гідрологічних розрахунках найчастіше використовують криву забезпеченості. З цієї кривої видно, що чим більша величина гідрологічного параметра, тим менший відсоток забезпеченості, і навпаки. Тому прийнято вважати, що роки, котрим забезпеченість стоку, тобто середньорічний витрата води Qг, менше 50 % є багатоводними, а роки із забезпеченістю Qг більше 50 % - маловодними. Рік із забезпеченістю стоку 50% вважають роком середньої водності.
Забезпеченість водності року іноді характеризують її середньою повторюваністю. Для багатоводних років повторюваність показує, як часто зустрічаються в середньому роки даної чи більшої водності, для маловодних – даної чи меншої водності. Наприклад, середньорічна витрата багатоводного року 10% забезпеченості має середню повторюваність 10 разів на 100 років або 1 раз на 10 років; середня повторюваність маловодного року 90%-ной забезпеченості також має повторюваність 10 разів на 100 років, оскільки у 10 % випадків середньорічні витрати матимуть менші значення.
Роки певної водності мають відповідне найменування. У табл. 1 для них наведено забезпеченість та повторюваність.

Зв'язок між повторюваністю у та забезпеченістю р може бути записана в такому вигляді:
для багатоводних років

для маловодних років

Усі гідротехнічні споруди регулювання русла чи стоку рік розраховуються по водності року певної забезпеченості, гарантує надійність і безаварійність роботи споруд.
Розрахунковий відсоток забезпеченості гідрологічних показників регламентується Інструкцією з проектування лісосплавних підприємств.
Криві забезпеченості та способи їх розрахунку.У практиці гідрологічних розрахунків застосовуються два способи побудови кривих забезпеченості: емпіричний та теоретичний.
Обґрунтований розрахунок емпіричної кривої забезпеченостіможна здійснити лише за числі спостережень за стоком річки понад 30...40 років.
При розрахунку забезпеченості членів гідрологічного ряду для річного, сезонного та мінімального стоків можна використовувати формулу Н.М. Чегодаєва:

Для визначення забезпеченості максимальних витрат води застосовують залежність С.М. Крицького та М.Ф. Менкеля:

Порядок побудови емпіричної кривої забезпеченості:
1) всі члени гідрологічного ряду записуються у спадному за абсолютною величиною порядку;
2) кожному члену ряду надається порядковий номер, починаючи з одиниці;
3) визначається забезпеченість кожного члена спадного ряду за формулами (23) або (24).
За результатами розрахунку будують криву забезпеченості, подібну до тієї, яка представлена на рис. 8б.
Але емпіричні криві забезпеченості мають ряд недоліків. Навіть за досить тривалого періоду спостережень не можна гарантувати, що цей інтервал охоплює всі можливі максимальні та мінімальні значення стоку річки. Розрахункові значення забезпеченості стоку 1...2 % не надійні, оскільки досить обгрунтовані результати можна отримати лише за кількості спостережень за 50...80 років. У зв'язку з цим, при обмеженому періоді спостережень за гідрологічним режимом річки, коли число років менше тридцяти, або за повної їх відсутності, будують теоретичні криві забезпеченості.
Дослідження показали, що розподіл випадкових гідрологічних величин найбільше добре підпорядковується рівнянню кривої Пірсона III типу, інтегральний вираз якої є кривою забезпеченості. Пірсон отримані таблиці для побудови цієї кривої. Крива забезпеченості може бути побудована з достатньою для практики точністю за трьома параметрами: середньоарифметичного значення членів ряду, коефіцієнтів варіації та асиметрії.
Середньоарифметичне значення членів низки обчислюється за такою формулою (19).
Якщо кількість років спостережень менше десяти чи спостереження взагалі проводилися, то середньорічний витрата води Qгcp приймають рівним середньому багаторічному Q0, тобто Qгcp = Q0. Величина Q0 може бути встановлена за допомогою модульного коефіцієнта K0 або модуля стоку M0, визначеного картами ізоліній, так як Q0 = M0*F.
Коефіцієнт варіації Cv характеризує мінливість стоку чи ступінь коливання його щодо середнього значення у цьому ряду, він чисельно дорівнює відношенню середньоквадратичної помилки до середньоарифметичного значення членів ряду. На величину коефіцієнта Cv істотно впливають кліматичні умови, тип живлення річки та гідрографічні особливості її басейну.
За наявності даних спостережень не менш як за десять років коефіцієнт варіації річного стоку обчислюють за формулою

Розмір Cv змінюється у межах: від 0,05 до 1,50; для лісосплавних рік Cv = 0,15 ... 0,40.
При короткому періоді спостережень за стоком річки або за їх повної відсутності коефіцієнт варіаціїможна встановити за формулою Д.Л. Соколовського:

У гідрологічних розрахунках для басейнів із F > 1000 км2 також використовують карту ізоліній коефіцієнта Cv, якщо сумарна площа озер трохи більше 3 % площі водозбору.
У нормативному документі СНиП 2.01.14-83 визначення коефіцієнта варіації невивчених рік рекомендується узагальнена формула К.П. Воскресенського:

Коефіцієнт асиметрії Csхарактеризує несиметричність ряду випадкової величини, що розглядається, щодо її середнього значення. Чим менша частина членів ряду перевищує величину норми стоку, тим більша величина коефіцієнта асиметрії.
Коефіцієнт асиметрії може бути розрахований за формулою

Проте ця залежність дає задовільні результати лише за кількості років спостережень n > 100.
p align="justify"> Коефіцієнт асиметрії невивчених річок встановлюється за співвідношенням Cs/Cv для річок-аналогів, а за відсутності досить хороших аналогів приймаються середні відносини Cs/Cv по річках даного району.
Якщо неможливо встановити відношення Cs/Cv за групою річок-аналогів, то значення коефіцієнта Cs для невивчених річок приймаються з нормативних міркувань: для басейнів річок з коефіцієнтом озерності понад 40 %

для зон надлишкового та змінного зволоження - арктичної, тундрової, лісової, лісостепової, степової

Для побудови теоретичної кривої забезпеченості за наведеними вище трьома її параметрами - Q0, Cv і Cs - користуються методом, запропонованим Фостер - Рибкіним.
З наведеного вище співвідношення для модульного коефіцієнта (17) випливає, що середня багаторічна величина стоку заданої забезпеченості - Qp%, Мр%, Vp%, hp% - може бути розрахована за формулою

Модульний коефіцієнт стоку року заданої забезпеченості визначається за залежністю

Визначивши низку будь-яких характеристик стоку за багаторічний період різної забезпеченості, можна за цими даними побудувати і криву забезпеченості. При цьому всі розрахунки доцільно вести у табличній формі (табл. 3 та 4).

Методи розрахунку модульних коефіцієнтів.Для вирішення багатьох водогосподарських завдань необхідно знати розподіл стоку за сезонами чи місяцями року. Внутрішньорічний розподіл стоку виражають у вигляді модульних коефіцієнтів місячного стоку, що становлять відношення середньомісячних витрат Qм.ср до середньорічного Qг.ср:

Внутрішньорічний розподіл стоку різний для років різної водності, тому в практичних розрахунках визначають модульні коефіцієнти місячного стоку для трьох характерних років: багатоводного року 10% забезпеченості, середнього по водності - 50% забезпеченості і маловодного - 90% забезпеченості.
Модульні коефіцієнти місячного стоку можна встановити за фактичними знаннями середньомісячних витрат води за наявності даних спостережень не менше ніж за 30 років, за річкою-аналогом або за типовими таблицями розподілу місячного стоку, складеними для різних басейнів рік.
Середньомісячні витрати води визначають, виходячи з формули

(33): Qм.cp = KмQг.

Максимальні витрати води.При проектуванні гребель, мостів, запанів, заходів щодо зміцнення берегів потрібно знати максимальні витрати води. Залежно від типу живлення річки за розрахункову максимальну витрату може бути прийнята максимальна витрата води весняної повені або осінньої повені. Розрахункова забезпеченість цих витрат визначається класом капітальності гідроспоруд та регламентується відповідними нормативними документами. Наприклад, лісосплавні греблі Ill класу капітальності розраховуються на пропуск максимальної витрати води 2% забезпеченості, а IV класу - 5% забезпеченості, берегоукрепительные споруди не повинні руйнуватися при швидкостях течії, що відповідають максимальній витраті води 10% забезпеченості.
Спосіб визначення величини Qmax залежить від ступеня вивченості річки та від різниці між максимальними витратами весняної повені та повені.
Якщо є дані спостережень у період понад 30...40 років, то будують емпіричну криву забезпеченості Qmax, а за меншому періоді - теоретичну криву. У розрахунках приймають: для весняної повені Cs = 2Сv, а дощових паводків Cs = (3...4)CV.
Оскільки спостереження за режимом річок ведуться на водомірних постах, то зазвичай криву забезпеченості будують для цих стулок, а максимальні витрати води у площинах розташування споруд розраховують за співвідношенням

Для рівнинних річок максимальна витрата води весняної повенізаданої забезпеченості р% обчислюють за формулою

Значення параметрів n та K0 визначаються залежно від природної зони та категорії рельєфу за табл. 5.

І категорія - річки, розташовані в межах горбистих і платоподібних височінь - Середньоруська, Струго-Красненська, Судомська височини, Середньосибірське плоскогір'я та ін;
II категорія - річки, в басейнах яких горбисті височини чергуються з пониженнями між ними;
III категорія - річки, більша частина басейнів яких розташовується в межах плоских низовин - Молого-Шекснінська, Мещерська, Білоруське полесся, Придністровська, Васюганська та ін.
Значення коефіцієнта μ встановлюється залежно від природної зони та відсотка забезпеченості за табл. 6.

Параметр hp% обчислюють залежно від

Коефіцієнт δ1 розраховують (при h0> 100 мм) за формулою

Коефіцієнт δ2 визначають за співвідношенням

Розрахунок максимальних витрат води весняної повені ведеться у табличній формі (табл. 7).

Рівні високих вод (УВВ) розрахункової забезпеченості встановлюються за кривими витратами води для відповідних значень Qmaxp% і розрахункових створів.
При наближених розрахунках максимальна витрата води дощового паводку може бути встановлена за залежністю

У відповідальних розрахунках визначення максимальних витрат води слід проводити відповідно до вказівок нормативних документів.

За великими та середніми річками у різних пунктах ведуться постійні спостереження, оскільки річки дуже мінливі. Рівень та витрата води в них залежать від: кількості дощів та танення. Для захисту від паводків і необхідно вивчати поведінку. У світі для цього створено величезну мережу станцій, які ведуть безперервні спостереження за змінами рівня води, її витратами, якістю, температурою, льодовими явищами. Таких станцій зараз 60 тис. Крім того, на водозборах встановлено 150 тис. вимірювачів опадів та 10 тис. станцій для вимірювання випаровування. Інформація з усіх станцій надходить до центрів обробки, де за допомогою комп'ютерів отримують дані, що характеризують поведінку річки, та публікують їх у спеціальних «Гідрологічних щорічниках», а вже на цій основі створюють «гідрологічний кадастр», тобто повне зведення даних про річки весь час спостережень.

Існуюча величезна мережа гідрологічних станцій охоплює менше 1% всіх річок світу завдовжки від 10 км. На основі інформації, що збирається, вчені-гідрологи розробили надійні методи для визначення поведінки невивчених річок. Це дозволило визначити всіх річок світу, що становить майже 42 тис. км3 на рік. Якщо до цього додати ще щорічний стік льоду з льодовикових покривів та (3 тис. км3) та підземний стік (2,2 тис. км3) в океан, то всього з суші в океан щорічно надходить 46 тис. км3 води. Але 1 тис. км3 стоку річок не досягає, оскільки йде в озера і губиться в пісках, в так званих безстічних областях, що існують на всіх континентах, прикладом чого служить басейн моря, що включає.

Разом із водою річки несуть в океан розчинені речовини, яких у літрі міститься в середньому близько 90 мг. За рік річки виносять 3570 млн т розчинених речовин. Річкова вода містить також тверді частинки речовин – наноси. Вони можуть перемішатися у зваженому у воді стані (зважені наноси) і перекочуватись і «стрибати» вздовж дна (донні, або привабливі, наноси). Їхня загальна маса становить 17 млрд. т на рік. Розчинені речовини та наноси - результат діяльності води, яка розмиває і, через що рівень суші знижується. Цей процес називають. За 1000 років вода розчиняє і змиває шар завтовшки близько 5 см. Отже, при середній висоті сучасної суші над рівнем моря 700 м знадобилося б лише 14 млн. років, щоб її змити в океан. Але цього немає, тому що суша постійно наростає. Річка перевідкладає наноси в руслах, гирлах, озерах і морях як донних опадів різноманітної форми. Таким чином, річки виявляються руйнівниками та скульпторами, що обробляють поверхню суші, рельєф якої формується за обов'язкової участі води.

Складання достовірного прогнозу максимальної повені, можливої за розрахунковий період експлуатації мостового переходу, здійснюється на основі багаторічних спостережень за рівнями води на річках. Такі спостереження здійснюються на постійних водомірних постах (рис. 3.1). Дані про отримані водні режими річок публікуються в Гідрологічних щорічниках, починаючи з 1936 року.

Відповідно до сучасних поглядів, достовірний прогноз можливий на матеріалах стаціонарних спостережень за водним режимом річки в період не менше 20 років [ ПОСІБНИК ДО БНіП 2.05.03-84]. Такий термін обумовлений тим, що спостереження мають включати як маловодні роки, і багатоводні. Тільки в цьому випадку може бути встановлена фактична мінливість висот повінь, характерна для водотоку.

Зазвичай постійні водомірні пости поєднуються з гідрометеорологічними станціями. Якщо річці є гідротехнічні споруди, місце для водопостачання вибирається поза зоною їхнього впливу.

На ділянці водпоста розбивається геодезичний стулок. Місце для створу має відповідати таким вимогам:

русло по можливості має бути прямолінійним, без різких змін глибин, без островів та мілин;

укоси берегів по можливості повинні мати ухили 1:5 – 1:2;

стулка має бути розташована поза заводями і зворотними течіями;

заплава по можливості повинна мати найменшу ширину, без проток та озер, з найменшою кількістю рослинності;

русло і заплави в зоні створу не повинні бути схильні до розмиву;

укоси берегів не повинні бути схильні до ударів крижин і колод.

На місцевості стулка трасується теодолітом і закріплюється постійними віхами по дві на кожному березі. По ходу створу біля закріплюються геодезичні марки. Відстань між ними може бути різною, але перевищення однієї марки над іншою не повинно бути більше 0.5 м. Найвища марка повинна розташовуватися на 0.5 м вище найвищого паводкового рівня, найнижча на 0.5 м нижче найнижчого меженного рівня. Оскільки марки розташовуються в зоні впливу паводків, позначки постійно контролюються. Позначка на геодезичні марки передається зі спеціального репера, розташованого поза зоною підтоплення. Виміри рівнів води виконуються з точністю до 1 см, встановленням геодезичної рейки на відповідну марку. Кількість вимірів від 2 до 24 вимірів на добу. Умовна горизонтальна площина порівняння, яка приймається за нуль відліку при вимірюванні рівнів води, називається нулем графіка водомірного посту. Відповідна їй позначка – відміткою нуля графіка водомірного посту.

Закріплення геодезичних марок на постійних водпостах проводиться за допомогою паль, які забиваються або загвинчуються нижче за глибину промерзання. Палі не повинні підніматися над поверхнею землі понад 25 см.

За результатами спостережень на водомірних постах будуються водомірні графіки (рис. 3.2), які публікуються у гідрологічних щорічниках.

Витрати при весняному повені або паводку, що проходять через створ водопостачання, обчислюються за відомою формулою:

де V- Швидкість протікання води;

 – площа поперечного перерізу потоку при найвищому рівні води.

При цьому визначається як загальна витрата по всій площі стулки так і витрати на окремих ділянках стула. Поділ на ділянки може відбуватися залежно від умов протікання води, наприклад, ділянки з різними коефіцієнтами шорсткості; ділянки з великим перепадом глибин тощо (рис.3.3). Для наближених розрахунків, у разі, необхідний поділ як мінімум три ділянки: ліва заплава, русло і права заплава.

Рис.3.3. Приклад поділу створу на ділянки для обчислення витрат

Швидкість протікання води на тій чи іншій ділянці створу може обчислюватися за формулою,

де H- Середня глибина води на ділянці;

i- Поздовжній ухил вільної поверхні води при РУВВ;

a– кут між напрямком течії та перпендикуляром

до осі морфоствору;

m- Коефіцієнт шорсткості;

b* - Параметр форми живого перерізу.

Параметр форми живого перерізу природних русел приймається залежно від коефіцієнта форми перерізу русла