ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ
МОНИТОРИНГУ
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВЫХ ВОД
Практикум по экологическому мониторингу. Занятие № 8. – Гидрологический мониторинг. Методы исследований грунтовых вод. Методические указания к лабораторным
Настоящие указания предназначены для студентов специальности «Биоэкология».
Содержат теоретический и практический материал по дисциплине «Экологический мониторинг (Мониторинг среды обитания)»
Раздел II. «Мониторинг основных природных сред» - рассматривает основные методы наблюдения за компонентами воздушной, водной и почвенной среды. В их число входят методы климатического, гидрологического, почвенного и геоморфологического мониторинга.
При изучении дисциплины студент должен:
- знать основные приёмы и методы мониторинговых исследований природной среды, современные концепции экологического мониторинга, важнейшие принципы экологического мониторинга;
- уметь проводить полевые и лабораторные исследования различных природных и техногенных объектов, применять современные методы мониторинговых исследований на практике;
- иметь представление о важнейших направлениях современного экологического мониторинга, их целях и задачах, приоритетных объектах исследования, а также перспективах развития мониторинговых исследований на региональном и глобальном уровнях и их значение для развития важнейших отраслей современных естественных наук;
- иметь опыт мониторинговых исследований различных природных и техногенных объектов, работы с дополнительными литературными источниками, самостоятельного составления исследовательских программ и отчётов, проведения анализа данных мониторинговых исследований среды, составления различных экологических коллекций.
Раздел II. «Мониторинг основных природных сред»
ЗАНЯТИЕ № 8
ТЕМА: ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВЫХ ВОД
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: ознакомиться с программой мониторинговых исследований водоёмов разных типов; изучить методики оценки основных гидрологических показателей природных источников.
Теоретическая часть
- Ознакомиться с параметрами и программой мониторинговых исследований грунтовых вод.
- Изучить частные методики оценки гидрометрических показателей подземных источников.
Практическая часть
- Ознакомиться с инструментами и оборудованием для проведения полевых и камеральных исследований грунтовых вод.
- Освоить и закрепить методики гидрометрических исследований подземных источников.
Место проведения: лаборатория кафедры биоэкологии.
Материалы и оборудование: лабораторный журнал, линейка, карандаш, компас, секундомер, измерительная рулетка, шанцевый инструмент (штыковая лопата, лом, совки), образцы гидрологических карт местности, земляной бур, лот-линь с делением на метры, ведро, склянки для взятия проб, химические реактивы (поваренная соль, азотнокислое серебро).
Контрольные понятия и термины: гидрологический мониторинг, грунтовые воды, гидрометрические показатели подземных источников.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Грунтовые воды играют существенную роль в организации и функционировании природных экосистем – как водных, так и континентальных.
Мониторинговые исследования подземных источников могут иметь разные цели и задачи – от определения базовых гидрологических показателей до оценки влияния грунтовых вод на другие компоненты природной среды - климат, почвы, растительный покров и животное население.
Изучение подземной гидрологической сети обязательно включает такие характеристики, как выходы грунтовых вод на поверхность, глубина их залегания, мощность подземных источников, скорость и направление течения, а также комплекс органолептических и физико-химических показателей. Все дальнейшие исследования водоёмов будут основаны на этих показателях.
Время и периодичность наблюдений задаётся с обязательным учётом сезонных (особенно весенне-летних) и многолетних изменений базовых гидрологических показателей.
Определение основных гидрологических характеристик водоёмов и их мониторинг осуществляется с помощью стандартных полевых, камеральных и аналитических методов исследования. Выбор конкретных методов определяет список используемого оборудования. Такой список включает как стандартные полевые инструменты (компас, шанцевый инструмент и др.), так и специфические приспособления (лот-линь, гидрометрические вертушки и др.).
Прочие параметры мониторинга – уровень исследований и их точность – могут быть различными и зависят от конкретных целей и задач исследования.
* * *
Программа мониторинга базовых гидрологических показателей подземных источников на локальном уровне включает следующие этапы:
- Подготовительный этап. Составление параметров мониторинга, изучение литературных источников, характеризующих подземную гидрологическую сеть местности, работа с гидрологическими картами, подготовка рабочей программы исследований, выбор методов, оборудования и т.д.
- Полевой этап. Проведение рекогносцировочного обследования территории, опрос местного населения, выбор контрольных точек исследований, заложение шурфов и колодцев. Реализация намеченных методов полевых исследований, взятие проб воды и прочего материала для лабораторного анализа.
- Камеральный этап. Описание и анализ взятых гидрологических проб, определение прочих показателей водной среды – органолептических характеристик, минерального состава, сапробности, содержания отдельных химических элементов и т.д. Ведение первичной документации.
- Аналитический этап. Статистическая обработка первичных данных, оценка взаимосвязи и влияния подземных источников на другие компоненты экосистем (растительность, животный мир, микроклимат, рельеф, почвы и др.). Гидрологическое картирование, оценка динамики основных гидрологических показателей за время исследований, сравнение с данными прошлых лет, прогноз будущих изменений и планирование хозяйственных мероприятий.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Работа № 1.
Тема: Знакомство с оборудованием для определения параметров подземных источников.
Для оценки основных параметров подземных источников понадобятся следующие инструменты и оборудование: карта-схема местности, полевой дневник, компас, измерительная рулетка, шанцевый инструмент, земляной бур, лотлинь с делением на метры, ведро, склянки для взятия проб, секундомер, химические реактивы (поваренная соль, азотнокислое серебро) и вспомогательные инструменты. Назначение каждого из перечисленных инструментов поясняется в дальнейших методиках.
* * *
Работа № 2.
Тема: Определение выходов грунтовых вод по опросам местного населения.
Эта методика особенно эффективна на первоначальной стадии полевых исследований, когда требуется собрать максимум сведений о территории и её подземных источниках. Опросы проводят среди компетентных лиц, чья деятельность тесно связана с районом исследований - егерей, пастухов, работников с.-х. отрасли и др. В качестве основного рабочего инструмента используются опросные листы. Каждый лист содержит карту-схему местности и перечень вопросов, касающихся объектов исследования. Вопросы формулируются конкретно и в то же время доступно для понимания. Полученные при опросе данные обобщаются, сравниваются между собой и наносятся на геоморфологическую карту местности. В дальнейшем эта информация используется при заложении гидрологических маршрутов и выборе контрольных точек исследования.
Главным достоинством данной методики является оперативность и массовость полученных данных, а недостатком - низкая точность сведений. Вносить полученную при опросах информацию в итоговые отчёты без проверки не рекомендуется.
* * *
Работа № 3.
Тема: Определение выхода грунтовых вод на маршруте.
Эта методика является начальной и одновременно основной на полевом этапе исследований. Гидрологический маршрут закладывают с учётом всех основных элементов рельефа, поверхностных водоёмов и растительности. Выходы подземных источников на поверхность оценивают визуально. Одним из главных индикаторов близости грунтовых вод являются скопления гигрофитной растительности. Для уточнения метрических параметров обнаруженных истоков используют компас и измерительные инструменты. Все полученные на маршруте результаты наносят на карту-схему местности и в полевой дневник.
* * *
Работа № 4.
Тема: Оценка глубины залегания и мощности подземных источников с помощью шурфов.
Шурфы закладывают в контрольных точках, которые намечают во время маршрутных исследований. Каждую точку огораживают с помощью кольев и бечевки и снабжают особой меткой с обозначением номера шурфа и времени его заложения (метка наносится на один из кольев заграждения). Шурф представляет собой вертикальную выемку почвы и грунта, проделываемую с помощью лопаты и земляного бура. Глубокие шурфы закладывают с помощью специальной бурильной установки.
Глубину залегания и мощность подземных источников оценивают с помощью верёвочного лот-линя. Это приспособление представляет собой прочный верёвочный шнур достаточной длины со свинцовым грузом на конце. От груза через каждый метр намечаются метки, которые удобно сделать из стальных ободков. Лот-линь медленно опускают в шурф до соприкосновения груза с поверхностью воды (появление ряби на зеркале воды). По значению длины находящегося в шурфе шнура оценивают показатель глубины залегания подземного источника. Затем продолжают травление до полного соприкосновения груза со дном. Полученное значение длины шнура показывает глубину нахождения подстилающего грунта.
В заключении по разности между вторым и первым показателем длины шнура определяют мощность подземного источника. Полученные значения заносят в полевой дневник.
* * *
Работа № 5.
Тема: Определение суточного стока (вытекания) подземных источников.
Для оценки суточного стока необходимо сделать водослив и подставить под него банку или ведро. Далее по секундомеру засекают время наполнения ёмкости водой и определяют водослив по формуле:
Vобщ = V1 / t
(8.1)
где Vобщ – объём вытекающей из источника воды (водослив); V1 – объём ведра; t – время наполнения ёмкости, сек.
Например, из источника за 60 секунд поступает 12 литров воды. Следовательно, за 1 секунду слив составляет 0,2 л. При такой скорости суточный слив составит:
0,2 л ´ (24 ч ´ 60 мин ´ 60 сек) = 17 280 литров.
Полученные значения заносят в полевой дневник.
* * *
Работа № 6.
Тема: Определение скорости течения грунтовых вод.
Скорость течения грунтовых вод сравнительно небольшая и составляет не более метра в сутки в мелкозернистых песках и несколько метров в крупнозернистых. Для оценки этого показателя используют связку из двух близкорасположенных шурфов, в один из которых, расположенный выше по течению, кидают обильную порцию поваренной соли. Далее через определённые промежутки времени (например, через каждый час) из нижнего шурфа берут пробы воды и подвергают их простейшему анализу с помощью раствора азотнокислого серебра. Выпавший в пробе белый творожистый осадок хлорида серебра свидетельствует о наличие в воде поваренной соли. Время появления соли в воде нижнего колодца позволит рассчитать скорость течения грунтовых вод по формуле:
V = S / t
(8.2)
где V – скорость течения воды; S – расстояние между двумя шурфами; t – время появления соли в воде нижнего шурфа.
Например, расстояние от верхнего до нижнего шурфа составляет 45 м. Положительная реакция воды из нижнего шурфа на поваренную соль произошла через 18 часов. Следовательно, скорость течения грунтовых вод составила:
45 м / 18 ч = 2,5 м/час
Полученные значения заносят в полевой дневник.
* * *
Оформление результатов мониторинговых исследований грунтовых вод. Все полученные данные заносят в полевой дневник и в первичный протокол исследований (форма 8.1).
Форма № 8.1
ОТЧЁТ О ВЫПОЛНЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВЫХ ВОД
- Время проведения «______» ________________________________________________ г.
- Место проведения (название населённого пункта, место) _______________________________
- Площадь обследованной территории, га ______________________________________________
- Количество выходов подземных источников (по опросам населения) _____________________
- Количество выходов подземных источников (по данным маршрутных исследований) _______
- Наблюдения проводили (ФИО, курс, группа) __________________________________________
Результаты исследований
|
№ контрольной точки (шурфа) |
Глубина залегания подземного источника, м |
Мощность источника, м |
Расстояние до ближайшего выхода на поверхность, м |
Суточный сток, л/сут |
Примерная скорость течения, м/час |
|
1 / 8 |
7,5 м |
1,2 м |
75 м |
98 200 л/сут |
1,8 м/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложения: гидрологическая карта-схема местности, рисунки, фотографии и др.
Министерство образования Российской Федерации
Орловский государственный аграрный университет
ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ
МОНИТОРИНГУ
ЗАНЯТИЕ № 9. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЁМОВ
Утверждено на заседании методической комиссии Института управления рисками и безопасностью жизнедеятельности в АПК, протокол № ________________________
Рецензент - доктор биологических наук, профессор Г.В. Ни
Практикум по экологическому мониторингу. Занятие № 9. – Гидрологический мониторинг. Методы исследований поверхностных водоёмов. Методические указания к лабораторным занятиям. - Орлов: Издательство ОГАУ, 2004.- 8с.
Составитель – к.б.н., доцент каф. биоэкологии и зоологии И.В. Быстров.
Художественное оформление -
Настоящие указания предназначены для студентов специальности 013500 «Биоэкология».
Содержат теоретический и практический материал по дисциплине «Экологический мониторинг (Мониторинг среды обитания)»
Раздел II. «Мониторинг основных природных сред» - рассматривает основные методы наблюдения за компонентами воздушной, водной и почвенной среды. В их число входят методы климатического, гидрологического, почвенного и геоморфологического мониторинга.
При изучении дисциплины студент должен:
- знать основные приёмы и методы мониторинговых исследований природной среды, современные концепции экологического мониторинга, важнейшие принципы экологического мониторинга;
- уметь проводить полевые и лабораторные исследования различных природных и техногенных объектов, применять современные методы мониторинговых исследований на практике;
- иметь представление о важнейших направлениях современного экологического мониторинга, их целях и задачах, приоритетных объектах исследования, а также перспективах развития мониторинговых исследований на региональном и глобальном уровнях и их значение для развития важнейших отраслей современных естественных наук;
- иметь опыт мониторинговых исследований различных природных и техногенных объектов, работы с дополнительными литературными источниками, самостоятельного составления исследовательских программ и отчётов, проведения анализа данных мониторинговых исследований среды, составления различных экологических коллекций.
Раздел II. «Мониторинг основных природных сред»
ЗАНЯТИЕ № 9
ТЕМА: ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЁМОВ
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: ознакомиться с программой мониторинговых исследований водоёмов разных типов; изучить методики оценки основных гидрологических показателей природных источников.
Теоретическая часть
- Ознакомиться с параметрами и программой мониторинговых исследований поверхн. водоёмов.
- Изучить правила организации полевых гидрологических исследований рек и озёр.
- Изучить частные методики оценки основных гидрологических показателей рек и озёр.
Практическая часть
- Знакомиться с оборудованием для проведения полевых и камеральных исследований поверхностных водоёмов разных типов.
- Освоить и закрепить методики гидрологических исследований рек и озёр.
Место проведения: лаборатория кафедры биоэкологии.
Материалы и оборудование: лабораторный журнал, линейка, карандаш, компас, секундомер, измерительная рулетка, шанцевый инструмент, образцы гидрологических карт местности, измерительные инструменты (линейка, циркуль, курвиметр), линь, лот, шнур, колья-вешки, гидрометрический шест, поверхностные поплавки, глубинный поплавок, склянки для проб.
Контрольные понятия и термины: гидрологический мониторинг, поверхностные водоёмы, гидрографические и гидрометрические показатели рек и озёр.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Поверхностные водоёмы пресного типа – реки, озёра, водохранилища – выступают неотъемлемой частью природной среды, образуя как самостоятельные водные экосистемы, так и участвуя в формировании наземных сообществ.
Мониторинг этих компонентов среды распадается на множество направлений, каждое из которых имеет свои цели и задачи. К наиболее важным из них можно отнести определение основных гидрологических и гидробиологических параметров водоёмов в пространственной и временной динамике, оценку их влияния на прочие компоненты природной среды, возможности промышленного, хозяйственного, рекреационного использования и др.
Изучение поверхностных водоёмов начинается с определения базовых гидрографических и гидрометрических характеристик – географического положения, протяжённости и извилистости русла, площади бассейна, ширины, глубины, площади живого сечения рек, площади поверхностного зеркала озёр, скорости течения и других. По этим характеристикам можно составить начальное представление о водоёме, а также проследить динамику гидрологических процессов за определённый промежуток времени. Все дальнейшие исследования водоёмов будут основаны на этих показателях.
Время и периодичность наблюдений задаётся с обязательным учётом сезонных (особенно весенне-летних) и многолетних изменений базовых гидрологических показателей.
Гидрологический мониторинг может осуществляться только с применением всех групп методов – от полевых до аналитических включительно. Особое значение в практике исследований поверхностных водоёмов имеют полевые методики. Разнообразие методов определяет и разнообразие оборудования, которое включает как стандартные (компас, шанцевый инструмент и др.), так и специфические приспособления (лот, линь, поверхностные и подводные поплавки, гидрометрические вертушки и др.). При оценке отдельных показателей водоёмов широко используется фототехника.
* * *
Программа мониторинга базовых гидрологических показателей поверхностных водоёмов на локальном уровне включает следующие этапы:
- Подготовительный этап. Составление параметров исследований, изучение литературных источников, работа с гидрологическими картами-схемами, подготовка рабочей программы исследований, выбор методов, оборудования. Определение по картам и исследовательским отчётам некоторых гидрографических характеристик водоёмов.
- Полевой этап. Маршрутные исследования водоёмов и прилегающей территории, выбор контрольных точек, реализация методов полевых исследований. Определение базовых гидрографических и гидрометрических показателей рек (озёр), взятие проб воды и прочего материала для лабораторного анализа. Выполнение первичного описания водоёма и заполнение первичных документов.
- Камеральный этап. Описание и анализ взятых гидрологических проб, определение прочих показателей водной среды – органолептических характеристик, минерального состава, сапробности, содержания отдельных химических элементов и т.д. Гидробиологический анализ проб.
- Аналитический этап. Систематизация и обработка первичных данных, сравнение с аналогичными данными прошлых лет, определение влияния изученного водоёма на растительность, животный мир, микроклимат, рельеф, почвы и другие компоненты местности. Составление гидрологических карт-схем, прогноз будущих изменений и планирование защитных мероприятий (противопаводковые и др.).
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Работа № 1.
Тема: Оценка основных гидрологических параметров поверхностных водоёмов по карте.
Эта методика выполняется на подготовительном этапе исследований. Для её реализации необходимо иметь гидрологическую карту местности и измерительные инструменты – линейку, курвиметр и др.
Для рек по карте можно определить следующие параметры:
- Географические координаты истока и (или) устья реки (если они находятся на территории будущих исследований) и кратчайшее расстояние между ними – S исток-устье ;
- Направление течения;
- Общая длина русла реки в районе исследований - Lрусла;
- Ширина русла в отдельных участках – s1, s2 и т.д.;
- Наличие притоков, боковых ответвлений русла, стариц и т.п.;
- Глубина реки в отдельных участках (если есть обозначения на карте) - D;
- Извилистость (меандрирование) русла реки – определяется по отношению длины русла реки и кратчайшим расстоянием между истоком и руслом ( Кизвилистости = Lрусла / Sисток-устье );
- Уклон реки – определяется по отношению падения реки (разности между выстой над уровнем моря истока и устья реки) к её длине ( Yуклон = (Hистока - Hустья) / Lрусла );
- Общие физико-географические условия бассейна реки – прилегающий рельеф, характер берегов, ширина поймы, долины и т.п.;
- Хозяйственное использование реки и прилегающих территорий - речной транспорт, паромы, мосты, насосы, участки для водопоя скота и др.
Для озёр по карте можно устанавливают следующие параметры:
- Географическое положение;
- Форма озера и характер береговой линии;
- Примерная площадь поверхностного зеркала;
- Общие физико-географические условия бассейна озера;
- Хозяйственное использование озера и прилегающих территорий.
* * *
Работа № 2.
Тема: Знакомство с оборудованием для проведения полевых исследований рек и озёр.
Для оценки основных параметров поверхностных источников понадобятся следующие инструменты и оборудование: карта-схема местности, полевой дневник, компас, измерительные инструменты, рулетки разной длины, линь, лот, шнур, колья-вешки, гидрометрический шест, поверхностные поплавки, глубинный поплавок, секундомер, склянки для проб, лодка, шанцевый инструмент, фотоаппарат, вспомогательные инструменты. Назначение каждого из перечисленных инструментов поясняется в дальнейших методиках.
* * *
Работа № 3.
Тема: Определение ширины реки в контрольных точках исследования.
Ширину русла небольшой реки можно определить с помощью линя – шнура с метками длины. Линь натягивают от уреза воды одного берега до другого, а затем по имеющимся на нём меткам определяют ширину русла.
Ширину русла средних и больших рек определяют с помощью приборов – дальномеров. При этом на одном берегу выбирают ориентир (дерево, столб и т.п.) и определяют его высоту. Далее по этому ориентиру настраивают дальномер и проводят измерение ширины реки в соответствии с инструкцией по пользованию прибором. Полученные данные заносят в полевой дневник.
* * *
Работа № 4.
Тема: Определение глубины реки с помощью лота.
Глубину реки в отдельных участках удобно определять с помощью лота или (при малых глубинах) – гидрометрического шеста. Лот изготавливается из влагостойкого шнура с привязанным на конце свинцовым грузом. Шест делают из утолщённой рейки длиной до 1,5 м с грузом-утяжелителем на конце. Практически показатель глубины оценивают следующим образом. Одна группа исследователей следует по берегу и через каждые 10 – 20 м подаёт сигнал другой группе, которая на лодке движется по воде. Получив сигнал, эта группа с помощью лота или шеста определяет глубину и заносит данные в полевой дневник. Полученные таким способом данные для определённого участка водоёма (100 – 200 м и более) далее используются для составления его продольного профиля.
* * *
Работа № 5.
Тема: Определение глубины озера.
Глубину озера оценивают с помощью лота или гидрометрического шеста. В отличие от рек, измерение глубин разных участков озера имеет свои особенности. При работе на озере вытянутой формы исследователи закладывают несколько поперечных створов, отстающих друг от друга на равные расстояния. Двигаясь вдоль каждого створа, наблюдатель последовательно промеряет глубины на разном расстоянии от берега и заносит данные в журнал.
На озёрах округлой формы створы закладывают из одной начальной точки в направлениях, расходящихся в разные концы зеркала. Направление каждого створа обозначают с помощью столбов-вешек. Замер глубин проводят традиционным способом.
* * *
Работа № 6.
Тема: Определение площади живого сечения реки.
Живым сечением реки обозначают поперечное сечение потока, ограниченное сверху – поверхностью воды, снизу – дном реки и расположенное перпендикулярно к направлению течения. Для определения этого показателя необходимо организовать специальные рабочие участки – гидрометрические створы.
Каждый створ закладывается с учётом следующих критериев:
- Русло реки на протяжении участка, в 4 и более раз превышающего его ширину, должно быть однообразным;
- Выбранный участок должен быть характерным для всей реки;
- На выбранном участке не должно быть никаких гидротехнических сооружений.
Первоначально на выбранном участке определяю ширину русла реки. Далее по табл. 9.1 устанавливают расстояние между точками промера глубин.
Таблица № 9.1
Расстояние между промерными точками в зависимости от ширины русла реки
|
Ширина реки (от – до), м |
Расстояние между промерными точками |
|
|
Сложный рельеф дна |
Простой рельеф дна |
|
Менее 50 м |
1 - 2 |
2 – 4 |
|
50 – 100 |
2 - 5 |
4 – 10 |
|
100 – 300 |
5 - 10 |
10 – 25 |
|
300 - 600 |
10 - 25 |
25 – 50 |
|
600 и более |
Более 25 |
Более 50 |
Установленные таким образом значения глубин используют (вместе со значением ширины русла) для составления поперечного профиля реки. Полученный профиль будет состоять из нескольких участков треугольной и трапециевидной формы (рис. 9.1). Для каждого участка устанавливают площадь, а затем все значения складывают друг с другом. Полученная таким образом величина и будет являться площадью живого сечения реки.
Рис. 9.1. Поперечный профиль реки.
* * *
Работа № 7.
Тема: Определение средней скорости течения реки.
Показатель скорости течения реки оценивают на прямых однородных участках русла в безветренную погоду. Существует несколько способов определения скорости течения:
- С помощью поверхностных поплавков. Поплавки изготавливают из плавающих материалов (дерево, плотный пенопласт) в виде кружков диаметром 10-15 см и толщиной 3-5 см. Для удобства наблюдений их окрашивают в белый или оранжевый цвет. Поплавки сплавляют по течению через организованные заранее створы. Створов должно быть четыре; они организуются с помощью расположенных на противоположных берегах парных шестах-вехах (рис. 9.2). Каждый створ должен отставать от соседних на расстояние от 1 до 3 ширины реки. Поплавки забрасываются с первого пускового створа последовательно: сначала ближе к левому берегу, затем к середине, затем к правому. Время прохождения каждым поплавком створов оценивается с помощью секундомера и заносится в табл. 9.2. Средняя скорость течения определяется по сумме скоростей движения всех поплавков и её отношением к их количеству.
Таблица № 9.2
Измерение поверхностных скоростей течения реки
|
№ поплавка |
Расстояние, м |
Время, сек |
Скорость течения, м/с |
Ср. скорость течения, м/с |
|
1 |
50 |
82 |
0,60 |
0,62 |
|
2 |
50 |
76 |
0,65 |
|
|
3 |
50 |
80 |
0,62 |
- С помощью глубинных поплавков. Такой поплавок можно сделать из двух спаренных верёвкой бутылок (рис. 9.3). Длина верёвки будет зависеть от глубины измерения скорости. Нижнюю бутылку полностью заполняют водой и закупоривают. Верхнюю заполняют примерно на 1/3 песком, при этом её горлышко должно находиться над поверхностью воды. Полученный поплавок также запускают через систему створов, при этом скорость его движения будет указывать на среднюю скорость обеих бутылок. Для определения скорости на глубине полученные значения подставляют в формулу:
Vср = V ср пов + V 0,2 h / 2
(9.1)
V 0,2 h = 2 Vср - V ср пов
(9.2)
Где Vср – скорость движения обеих бутылок; V ср пов – скорость воды на поверхности (оценивается с помощью пов. поплавков); V 0,2 h – скорость воды на глубине, составляющей 0,2 от её глубины h.
* * *
Работа № 8.
Тема: Определение среднего расхода воды реки.
Расходом реки называют количество воды ( в м3 ), протекающее через площадь живого сечения в единицу времени:
Q = S сеч ´ Vср
(9.3)
Этот показатель определяют во время камеральных исследований.
* * *
Работа № 9.
Тема: Составление продольного, поперечного профиля озера и карты глубин.
По результатам измерения глубин для небольших озёр составляются продольные и поперечные профили. Каждый профиль вычерчивается по линии створа и имеет точно такой же номер. Примеры таких профилей представлены на рис. 9.4.
Рис. 9.4. Поперечный (вверху) и продольный профили озера.
С помощью составленных профилей выполняют план озера с нанесёнными на него изобатами (рис. 9.5). Расстояние между двумя ближайшими изобатами задают в соответствии с интервалами глубин. Чем круче изменение глубины между двумя ближайшими участками профиля, тем меньше расстояние между соседними изобатами, и наоборот.
Рис. 9.5. План озера с нанесёнными изобатами.
* * *
Оформление результатов мониторинговых исследований поверхностных вод.
Форма № 9.1
ОТЧЁТ О ВЫПОЛНЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОЁМА (РЕКИ)
- Время проведения «______» ________________________________________________ г.
- Место проведения (область, район, место) ________________________________________________
- Площадь обследованной территории, га __________________________________________________
- Общие сведения о реке (протяжённость, площадь, извилистость и др.) ________________________
- Наблюдения проводили (ФИО, курс, группа) ______________________________________________
Результаты исследований
|
№ контр. точки |
Ширина русла, м |
Глубина, м min – mid - max |
Ср. скорость течения, м/с |
Площадь живого сечения, м2 |
Расход воды, м3 |
Дополнительные сведения о реке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложения: гидрологическая карта-схема местности, поперечный профиль реки, рисунки, фотографии и др.
ЗАДАЧИ
Задание № 1. Определение суточного стока подземных источников
- За 20 минут из водослива вытекло 1850 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
- За 15 минут из водослива вытекло 22420 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
- За 45 минут из водослива вытекло 38750 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
- За 60 минут из водослива вытекло 49763 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
- За 90 минут из водослива вытекло 5365 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
Задание № 2. Определение скорости течения грунтовых вод
- На местности было заложено два шурфа на расстоянии 35 метров друг от друга. Через 55 минут после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
- На местности было заложено два шурфа на расстоянии 70 метров друг от друга. Через 1ч. 15мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
- На местности было заложено два шурфа на расстоянии 90 метров друг от друга. Через 2ч. 25мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
- На местности было заложено два шурфа на расстоянии 50 метров друг от друга. Через 1ч. 40мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
- На местности было заложено два шурфа на расстоянии 20 метров друг от друга. Через 37мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
Задание № 3. Определение площади живого сечения реки
- При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 75 м., глубина в 14 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,15 м., 0,47 м., 0,96 м., 1,45 м., 1,87м., 2,08 м., 2,64 м., 1,70 м., 1,23 м., 0,73 м., 0,45 м., 0,26 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
- При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 142 м., глубина в 15 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,22 м., 0,67 м., 0,94 м., 1,33 м., 1,72 м., 2,11 м., 2,76 м., 3,12 м., 2,78 м., 1,90 м., 1,05 м., 0,68 м., 0,20 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
- При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 120 м., глубина в 14 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,32 м., 0,67 м., 1,28 м., 1,95 м., 2,45 м., 3,14 м., 3, 86 м., 2,70 м., 2,12 м., 1,63 м., 0,89 м., 0,29 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
- При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 69 м., глубина в 12 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,15 м., 0,55 м., 1,05м., 1,69 м., 1,24 м., 1,80 м., 1,03 м., 0,87 м., 0,45 м., 0,10 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
- При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 88 м., глубина в 13 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,56 м., 1,24 м., 2,14м., 2,96 м., 3,40 м., 3,82 м., 2,75 м., 2,04 м., 1,76 м., 0,89 м., 0,45 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
Задание № 4. Определение скорости течения реки
- При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,20 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,50 м) – 0,28 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,50 м.
- При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,35 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,30 м) – 0,30 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,30 м.
- При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,40 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 1,00 м) – 0,32 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 1,00 м.
- При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,37 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 1,20 м) – 0,45 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 1,20 м.
- При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,62 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,40 м) – 0,54 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,40 м.
* * *
Задание № 5. Определение среднего расхода воды в реке
- Определите средний расход воды в реке за 1 минуту, если площадь живого сечения составляет 365м2, а средняя скорость воды – 0,25 м/с.
- Определите средний расход воды в реке за 1 час, если площадь живого сечения составляет 11264м2, а средняя скорость воды – 0,32 м/с.
- Определите средний расход воды в реке за 1 час, если площадь живого сечения составляет 9456м2, а средняя скорость воды – 0,28 м/с.
- Определите средний расход воды в реке за 1 сутки, если площадь живого сечения составляет 146872м2, а средняя скорость воды – 0,11 м/с.
- Определите средний расход воды в реке за 1 сутки, если площадь живого сечения составляет 82120м2, а средняя скорость воды – 0,22 м/с.
Карточка-задание № 1.
* * *
За 20 минут из водослива вытекло 1850 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
На местности было заложено два шурфа на расстоянии 35 метров друг от друга. Через 55 минут после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 75 м., глубина в 14 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,15 м., 0,47 м., 0,96 м., 1,45 м., 1,87 м., 2,08 м., 2,64 м., 1,70 м., 1,23 м., 0,73 м., 0,45 м., 0,26 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,20 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,50 м) – 0,28 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,50 м.
* * *
Определите средний расход воды в реке за 1 минуту, если площадь живого сечения составляет 365м2, а средняя скорость воды – 0,25 м/с.
Карточка-задание № 2.
* * *
За 15 минут из водослива вытекло 22420 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
На местности было заложено два шурфа на расстоянии 70 метров друг от друга. Через 1ч. 15мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 142 м., глубина в 15 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,22 м., 0,67 м., 0,94 м., 1,33 м., 1,72 м., 2,11 м., 2,76 м., 3,12 м., 2,78 м., 1,90 м., 1,05 м., 0,68 м., 0,20 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,35 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,30 м) – 0,30 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,30 м.
* * *
Определите средний расход воды в реке за 1 час, если площадь живого сечения составляет 11264м2, а средняя скорость воды – 0,32 м/с.
Карточка-задание № 3.
* * *
За 45 минут из водослива вытекло 38750 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
На местности было заложено два шурфа на расстоянии 90 метров друг от друга. Через 2ч. 25мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 120 м., глубина в 14 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,32 м., 0,67 м., 1,28 м., 1,95 м., 2,45 м., 3,14 м., 3, 86 м., 2,70 м., 2,12 м., 1,63 м., 0,89 м., 0,29 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,40 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 1,00 м) – 0,32 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 1,00 м.
* * *
Определите средний расход воды в реке за 1 час, если площадь живого сечения составляет 9456м2, а средняя скорость воды – 0,28 м/с.
Карточка-задание № 4.
* * *
За 60 минут из водослива вытекло 49763 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
На местности было заложено два шурфа на расстоянии 50 метров друг от друга. Через 1ч. 40мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 69 м., глубина в 12 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,15 м., 0,55 м., 1,05м., 1,69 м., 1,24 м., 1,80 м., 1,03 м., 0,87 м., 0,45 м., 0,10 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,37 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 1,20 м) – 0,45 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 1,20 м.
* * *
Определите средний расход воды в реке за 1 сутки, если площадь живого сечения составляет 146872м2, а средняя скорость воды – 0,11 м/с.
Карточка-задание № 5.
* * *
За 90 минут из водослива вытекло 5365 мл воды. Рассчитайте суточный сток подземного источника.
* * *
На местности было заложено два шурфа на расстоянии 20 метров друг от друга. Через 37мин. после добавления хлорида натрия в первый шурф вода из второго шурфа дала положительную реакцию на хлорид-анионы. Определите скорость течения грунтовых вод в месте исследования.
* * *
При проведении гидрологических исследований реки были полученные следующие данные: ширина русла – 88 м., глубина в 13 равноудалённых друг от друга участках – 0 м., 0,56 м., 1,24 м., 2,14м., 2,96 м., 3,40 м., 3,82 м., 2,75 м., 2,04 м., 1,76 м., 0,89 м., 0,45 м., 0 м. Начертите поперечный профиль и определите площадь живого сечения реки.
* * *
При измерении скорости течения воды в реке были получены следующие данные: средняя скорость поверхностного поплавка - 0,62 м/с; средняя скорость глубинного поплавка (глубина 0,40 м) – 0,54 м/с. Рассчитайте скорость воды на глубине 0,40 м.
* * *
Определите средний расход воды в реке за 1 сутки, если площадь живого сечения составляет 82120м2, а средняя скорость воды – 0,22 м/с.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
- Предмет, цель и задачи гидрологического мониторинга.
- Охарактеризуйте этапы программы локальных мониторинговых исследований рек и озёр.
- Какие параметры поверхностных водоёмов по можно определить по карте?
- Расскажите о методах определения глубин реки и озера.
- Расскажите о методике определения ширины реки.
- Расскажите о методике определения средней скорости течения реки.
- Расскажите о методике определения площади живого сечения реки.
- Как рассчитать средний расход воды в реке?
- Как составить продольный, поперечный профиль озера и карту глубин?
ЛИТЕРАТУРА ПО ВОПРОСАМ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
- Близняк Е.В. Водные исследования. – М., 1952. – 118 с.
- Богословский Б.Б. Основы гидрологии суши. – Минск, 1974. – 214 с.
- Методы изучения состояния окружающей среды:практикум по экологии (ч. 2) / Под. ред. Л.А. Коробейниковой. - Вологда: изд-во «Русь», 1996. - 102 с.
- Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озёр. - М.: Экосистема, 1996.- 21 с.
- Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание рек. - М.: Экосистема, 1996.- 21 с.
- Тессман Н.Ф. Полевая практика по метеорологии и гидрологии.– М.: Просвещение, 1967.– 120 с.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
- Предмет, цель и задачи гидрологического мониторинга.
- Охарактеризуйте этапы программы локальных мониторинговых исследований грунтовых вод.
- Расскажите о методах определения выходов грунтовых вод по опросам местного населения и при работе на маршруте.
- Расскажите о методике определения глубины залегания и мощности подземных источников.
- Расскажите о методике определения суточного стока подземных источников.
- Расскажите о методике определения скорости течения грунтовых вод.
ЛИТЕРАТУРА ПО ВОПРОСАМ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
- Близняк Е.В. Водные исследования. – М., 1952. – 118 с.
- Богословский Б.Б. Основы гидрологии суши. – Минск, 1974. – 214 с.
- Методы изучения состояния окружающей среды:практикум по экологии (ч. 2) / Под. ред. Л.А. Коробейниковой. - Вологда: изд-во «Русь», 1996. - 102 с.
- Тессман Н.Ф. Полевая практика по метеорологии и гидрологии.– М.: Просвещение, 1967.– 120 с.
Скачать: