Гидрология

Отдел гидрологии и Государственного водного кадастра.

Отдел гидрологии занимается изучением гидрологического режима рек, озёр и водохранилищ бассейна р. Камы.

image002

Гидрологический режим – это закономерные изменения состояния водного объекта во времени, обусловленные физико-географическими свойствами бассейна и, в первую очередь, его климатическими условиями.

Отдел гидрологии осуществляет редакцию Ежегодника: том I, выпуск 25, часть 1. Реки и каналы. Это бассейн Каспийского моря (без Кавказа и Средней Азии), бассейн р.Камы.

В этом выпуске ежегодника опубликованы результаты гидрологических наблюдений, выполненных на водных объектах станциями и постами Башкирского, Верхне-Волжского, Татарского, Удмуртского и Северного УГМС и постом Башкирэнерго.

Помимо редакции Ежегодника, в отделе проводится большая работа по составлению справочника “Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши”, который является продолжением публикации справочника “Основные гидрологические характеристики”, представляющего собой одну из серий материалов, издаваемых Государственным комитетом по гидрометеорологии, под общим названием “Государственный водный кадастр”.

image004

Данные Ежегодников или Государственных водных кадастров предназначены:
– для информационного обеспечения гидротехнического, водохозяйственного и промышленного проектирования,
– для обслуживания речного флота, железных дорог,
– для прогнозирования изменения водности рек и качества вод.

Источниками гидрологической информации служат гидрологические посты. Гидрологические посты – это пункты на реках, озёрах и водохранилищах, где производятся наблюдения за уровнями и расходами воды, ледовыми явлениями и температурой водных масс, наносами и зарастанием русла. Посты находятся в введении гидрологических станций.

Самые первые посты в Башкирии появились в Уфе в 1877году и в Бирске в 1880году.

После Октябрьской революции вся совокупность гидрологических постов преобразована в единую опорную сеть наблюдений за режимом и состоянием водных объектов. Методическим центром этой сети является Государственный гидрологический институт, основанный в 1919 г.

Рост численности гидрологических постов отражает развитие народного хозяйства, хотя и не всегда находился в общем соответствии его темпам. Так некоторый застой в увеличении количества постов в 1965-1975 гг. сменился тенденцией ускоренного увеличения их численности до 1987 года. В это же время чрезвычайно возрастает роль водного фактора в экономике и социальном развитии общества. В связи с этим в нашей стране в то время осуществлялось преобразование всей системы получения гидрологической информации. Широко внедрялись новые средства измерений, передачи и обработки данных (автоматические приборы, быстродействующие каналы связи, ЭВМ и т.п.).

К сожалению, в настоящее время из-за отсутствия материальных средств и ряда других причин опять наблюдается застой. Наша задача сохранить ту сеть, которая осталась после всех сокращений.

image005

Гидрологический пост на р. Дема – д. Дюсяново

image008

Гидрологический пост на р. Белая – ж/д ст. Шушпа

Каким же образом производятся наблюдения?

На каждом посту имеются наблюдатели, которые ежедневно в 2 срока (8 и 20 час) производят наблюдения за уровнем воды по сваям – водомерным устройствам и записывают отсчёты, полученные путём замера водомерной рейкой, в книжку.

Три раза в месяц наблюдатель измеряет расходы воды вертушкой: зимой – со льда, весной – с лодки или моста, летом – часто вброд. Вертушка опускается в воду при большой глубине с помощью лебёдки, при небольшой глубине – на металлической штанге.

Работа наблюдателей, особенно весной в паводок, когда скорости и глубины в реках большие, да ещё плывут льдины или брёвна, связана с риском для жизни. Но несмотря ни на что наши наблюдатели выполняют свою работу хорошо.

В конце каждого месяца наблюдатели присылают отчёты в виде книжек на гидрологические станции, где инженеры и техники проверяют правильность наблюдений, нанося их на графики и строя кривые расходов. Конечным видом обработки результатов наблюдений является Гидрологический Ежегодник, включающий результаты наблюдений за 1 год (с 1 января по 31 декабря), составленный по установленной форме.

Гидрологический ежегодник содержит сведения: об уровне воды, стоке воды, стоке и крупности наносов, температуре воды и толщине льда, химическом составе воды, а также сведения о тех постах и станциях, результаты наблюдений которых опубликованы в Ежегоднике.

Гидрологический ежегодник издаётся отдельными книгами, из которых каждая содержит несколько объединённых выпусков и представляет собой часть тома.  Полное название ежегодника- “Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши”. Разделение ежегодника на тома и выпуски основано на принятой в гидрометеорологической службе схеме гидрографического деления СССР, теперь России. Согласно этой схеме территория России разделена на 10 больших водосборов, из которых каждый, в свою очередь, разделён на 5-10 речных бассейнов. Большие водосборы соответствуют томам, а малые бассейны – выпускам Ежегодника.

Для того чтобы удобно было пользоваться Ежегодником, в том случае, когда интересуют сведения по какому-либо объекту не за один год, а за ряд лет, установлено, что в каждой отдельно издаваемой книге при последующих изданиях сохраняются номенклатура и число объединяемых в ней выпусков Ежегодника.

В состав отдела ОГ и ГВК входит группа гидропрогнозов, которая по оперативной информации, ежедневно поступающей с постов, прогнозирует различные виды водного режима, в том числе максимальные уровни воды в период паводка.

Главными факторами, определяющими потребность в гидрологических прогнозах, является большая изменчивость элементов водного режима рек от года к году. Потребность в различного рода гидрологических прогнозах возрастает с каждым годом по мере развития гидроэнергетики, водного хозяйства и транспорта, водоснабжения. Большое значение имеет заблаговременное предупреждение об опасных и неблагоприятных гидрологических явлениях, которые необходимы для принятия мер по защите жизни людей, материальных ценностей и снижению ущерба.

Характер гидрологического режима и изменчивость его элементов непосредственно связана с климатом и изменчивостью погодных условий на территории бассейна р.Белой. На реальные возможности долгосрочных прогнозов стока и других элементов водного режима большое влияние оказывают метеорологические условия (температура воздуха, осадки, давление).

Для обслуживания потребителей народного хозяйства на территории Республики Башкортостан существует 45 информационных постов, передающих сведения в отдел гидропрогнозов о состоянии водных объектов сразу после производства измерений. Данные по водпостам также поступают с соседних областей (Свердловской, Челябинской, Татарстана). На основе этих данных прогнозистами отдела гидрологии Башкирского УГМС составляются гидрологические прогнозы.

Наиболее важными видами долгосрочных гидрологических прогнозов являются:
– прогнозы сезонного, квартального и месячного притока воды в водохранилища и к гидроэлектростанциям;
– прогнозы максимальных расходов и уровней половодья;
– прогнозы минимальных месячных уровней воды по судоходным участкам р.Белой составляются с заблаговременностью до 35 дней.

Ежегодно группой прогнозистов составляется от 320 до 600 краткосрочных прогнозов минимальных уровней воды и 97 долгосрочных прогнозов.

Долгосрочные прогнозы меженных уровней представляют сложную научную проблему, которая в настоящее время еще далеко не решена, хотя проведённые в последние годы методики долгосрочных прогнозов постоянно совершенствуются.

Краткосрочные гидрологические прогнозы составляются оперативниками Управления, а долгосрочные прогнозы всех видов ¬– совместно с Гидрометцентром России.

Прогнозистами отдела гидрологии БашУГМС выпускаются консультации по вскрытию, замерзанию рек.

Гидрологические прогнозы, широко используемые в работе речного транспорта, дают существенный экономический эффект. В последнее время происходит повышение эффективности службы гидрологических прогнозов за счёт совершенствования методов прогнозов.

Основными и наиболее востребованными являются прогнозы весеннего половодья. Высокие половодья были главной причиной раннего возникновения интереса к изучению их причин и возможностей предсказания наводнений. Стали необходимы прогнозы максимума и объёма стока за половодье по многим крупным и мелким рекам, на которых воздвигнуты гидрологические сооружения.

Большая часть годового стока приходится на весенний сезон, что связано с преимущественным снеговым питанием рек. В бассейне р.Уфа (лесная зона) на долю весеннего стока приходится 51% от годового, что связано с сильным развитием карстовых образований и обильным просачиванием талых вод в подземные горизонты. На территории лесостепного Предуралья (бассейны рр.Ашкадар, Уршак, Дёма, Чермасан, Быстрый Танып, Ик) доля весеннего стока в годовом значительно выше – 64-83%. В бассейне р.Урал доля весеннего стока в годовом достигает 72-96%.

Максимальная водность весной приходится главным образом на апрель, май. Половодье обычно начинается в конце марта – начале апреля, продолжается в зависимости от размеров бассейнов рек до конца мая – начала июня.

Ежегодно на поверхности бассейнов накапливается к весне разное количество снега, почва обладает разной водопроницаемостью и, что наиболее важно, по-разному протекает таяние снежного покрова.

Весенний подъём уровня зависит не только от величины наибольшего расхода воды за половодье, но и от гидравлических условий перемещения водных масс на участке реки и прежде всего от формы поперечного сечения; в частности, наличие широкой поймы заметно снижает подъём воды. Значительное влияние на высоту весеннего подъёма уровня воды нередко оказывают заторы льда.

Таким образом, рельеф, растительность, почвы в совокупности с погодными условиями влияют на формирование запасов влаги в снежном покрове и почве, на их распределение в пространстве, а также на процесс снеготаяния и стекания воды по склону в речную сеть. При прогнозе весеннего половодья учитываются также осеннее увлажнение почвы и глубина промерзания.

В отдельные годы таяние снега протекает очень бурно. Если при этом снежный покров бывает мощным, а состояние почвы таково, что она почти не впитывает талых вод, то во время половодья наблюдаются весьма значительные подъёмы уровня воды и разливы рек.

Крайне высоким половодьем отличался 1990 год. Максимальные снегозапасы у г.Белорецк составили 245 мм, что в 1.9 раза превысило норму. Кроме того, в марте, апреле и мае месяцах выпало 34 мм, 119 мм и 78 мм жидких осадков. В соответствии с этим суммарная водоотдача на водосборе составила 440 мм, что превысило норму осадков в 1.5 раза (по г.Белорецк). Формирование этого выдающегося половодья происходило в результате влияния жидких весенних осадков, которые превысили норму более чем в 3 раза.

Экстремально наибольшие уровни (выше 10 м) на р.Белая у г.Уфа наблюдались в 1882, 1899, 1914, 1916, 1926, 1927, 1947 гг. В более поздние годы наибольшие уровни несколько снизились, но, тем не менее, они достигают достаточно высоких значений (до 9.5 м) и требуют пристального внимания и точных прогнозов.

Основной задачей прогнозистов отдела гидрологии на ближайшие годы является использование более усовершенствованных методов гидрометобеспечения, поиск наиболее эффективных форм. Важным моментом является также взаимодействие с разработчиками используемых в работе автоматизированных технологий с целью их совершенствования. Ежегодно проводятся курсы повышения квалификации.

По оперативным данным составляются различные виды прогнозов:
1) приток воды к водохранилищам;
2) вскрытие рек (появление плавучего льда);
3) замерзание рек (образование ледостава);
4) максимальные уровни воды на реках;
5) прохождение максимальных уровней воды на реках;
6) минимальные летние уровни;
7) краткосрочные прогнозы уровней воды.

При составлении прогнозов максимальных весенних уровней воды используются данные об осеннем увлажнении, глубине промерзания почвы, максимальном запасе воды в снежном покрове, водности рек.

Осеннее увлажнение – это вычисляемая величина. Характеризует степень увлажненности почвы за летне – осенний период.

Глубина промерзания почвы измеряется прибором мерзлотомером .

Запас воды в снежном покрове определяется по снегосъемке.

Снегомерная съемка – измерение высоты и плотности снежного покрова через определенные расстояние, вдоль заранее намеченных линий с целью определения среднего запаса воды в снежном покрове на определенной площади.

В Баш УГМС поступает информация с 51 снегомерного поста каждые 10 дней, с марта – каждые 5 дней.

Большое значение оказывает водность рек.

Водность рек – количество воды, переносимое реками за какой – либо период времени (декаду, сезон, год) по сравнению со средним значением для этого периода. Одно из основных понятий в гидрологии – уровень воды.

Уровень воды – высота поверхности воды, отсчитываемая относительно некоторой постоянной плоскости сравнения (нуля графика поста).

Нуль графика водомерного поста – горизонтальная плоскость, к которой, как к нулевой поверхности, приводятся отсчеты высоты уровня воды. При установке водомерного поста нуль графика назначается так низко, чтобы все высоты уровня были числами положительными. Высоту нуля графика водомерного поста стремятся сохранить постоянной в течение всего времени действия водомерного поста.

Пост оборудован сваями, каждая имеет свою приводку.

Если наблюдается превышение нуля наблюдения над нулем графика водомерного поста, то производится приводка к нулю графика водомерного поста.

Уровень воды равен отсчету по водомерной рейке плюс приводка сваи, на которой производились измерения.

Отрицательные значения уровня могут быть:
1) если неправильно выбран нуль поста;
2) если проводились дноуглубительные работы ( р.Белая у г Уфа ).

Для обеспечения нормальных условий судоходства с 1963 года на реке Белой проводятся дноуглубительные работы. В результате выемки большого количества грунта уровни воды у г.Уфы с 1963 по 2003 годы искусственно понизились на 80-100 см при одном и том же объеме воды.

Наблюдатель измеряет уровни два раза в сутки в 8:00 и 20:00ч. В оперативном режиме используются данные на 8 часов утра.

На гидропостах проводятся наблюдения за ледовыми явлениями, измеряется толщина льда каждые 10 дней. Измеряются расходы воды.

Расход воды – объем воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени; обычно выражается в м3/сек, для малых водотоков – в л/сек. При расходе измеряется скорость течения, ширина и глубина реки.

Основные ледовые явления.

Сало – поверхностно- первичное ледообразование. Напоминает пятна застывшего жира.

Снежура – плавающие в воде комковатые скопления снега в виде рыхлой, вязкой массы.

Забереги -полосы неподвижного льда, окамляющие берега озер и рек при незамерзшей основной части реки.

Бывают: а) первичные ;
б) наносные – во время ледохода (примерзание к берегу льда или шуги);
в) остаточные – при разрушении ледового покрова.

Ледоход – движение льдин, ледяных полей под действием стокового течения.

Наблюдается перед ледоставом (осенью) и весной. Характеризуется густотой покрытия водной поверхности. Оценивается в баллах 0- чисто 10 – сплошной ледоход.

Шуга – скопление различных кристаллов льда разнообразных форм и размеров, в виде комьев, венков ковров.

Шугоход – движение шуги под действием стока.

Зажор – скопление шуги в узкой части реки. Выше зажора – подъем, ниже – спад уровня воды.

Затор льда – нагромождение битого льда (плавающие льдины неправильной формы) в русле реки, вызывающее повышение уровня выше затора.

Полынья – участок водной поверхности среди ледяного покрова, устойчиво сохраняющийся с ледостава (быстрое течение, приток теплых вод).

Промоина – небольшой участок водной поверхности, образовавшийся после установления ледостава ( течение, теплые воды).

Закраины– полосы открытой воды вдоль берегов. Образуются перед вскрытием водоема в результате таяния льда, отхода его от берега и повышения уровня воды.

Подвижка льда – перемещение ледяного покрова на отдельных участках водоема. Происходит весной перед вскрытием под воздействием течения, ветра, подъема уровней.

Разводья – пространство открытой воды в ледяном покрове, образующиеся в результате подвижки льда.

DSC00036(1)DSCN2222(1)