3. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
а) Предварительные и рекогносцировочные исследования для проектного задания *
Задачей гидрологических изысканий является определение всех основных параметров, характеризующих водный источник, на котором намечается сооружение электростанции. Такими параметрами являются следующие: площадь бассейна реки, минимальный средний и максимальный секундный расход воды в реке, максимальный и минимальный уровень воды в реке, величина годового стока в годы разной обеспеченности (средний год минимальной обеспеченности 97 и 99%), изменения стока реки по месяцам года разной водности, температурный режим воды в реке, величина осадков и сила ветров, величина испарения с водной поверхности, величина твердого стока реки в разные периоды года, ледовой режим, химический состав воды.
Ответ на все эти требования должны дать гидрологические изыскания как полевые, так и камеральные.
Первым этапом работ является собирание материалов исследований за прежние годы, систематизация и сводная обработка их. Одновременно с общим ознакомлением и предварительной обработкой материалов в зависимости от степени изученности района составляется программа продолжительных или рекогносцировочных полевых изысканий, причем принимаются все меры к проведению наблюдений над основными фазами режима реки (половодье, ливневой паводок, зимний режим — дойный лед), и во всяком случае обязательно производится рекогносцировочный объезд с разовыми наблюдениями и организация на все время проектировки и строительства в дополнение к существующей сети единой гидрометеорологической службы СССР специальной сети (водомерные посты, гидрологические, гидрометрические и гидрометеорологические станции).
* Составлению программы основных изысканий обычно предшествует инженерное обследование, в результате которого должны быть установлены: а) водный объект как источник водоснабжения, местоположение вариантов площадок строительства и б) тип водоснабжения (прямоточное, циркуляционное, смешанное).
Программы наблюдений основной сети УГМС и специальной сети строительства согласовываются с местными управлениями УГМС.
- Сбор материала и предварительная камеральная обработка. Учитывая короткие сроки, в большинстве случаев предоставляемые для составления проектного задания, главное внимание надлежит обращать на исчерпывающий сбор материалов, тщательный анализ и предварительную обработку их,
Предварительная обработка должна установить: изученность района, правильность установленного инженерным обследованием типа водоснабжения (минимальный расход, а для судоходной реки — влияние забираемого количества воды на уровенный режим) и объем, и программы полевых предварительных или рекогносцировочных изысканий с определением границ работ их. Для маловодных районов в некоторых случаях, помимо изучения основного водного объекта, намечаемого для водоснабжения, назначаются измерения на его притоках и даже бассейнах соседних рек.
- Полевые предварительные и рекогносцировочные исследования. Обязательно производится дополнительный сбор материалов в местных организациях и архивах, для чего посещаются краевые, областные и районные центры.
При прямоточном водоснабжении дается описание участка реки в районе строительства: меженные берега, пойма, долина, выше и ниже лежащие перекаты, пороги и острова. Производится съемка трех-четырех поперечных примерных профилей с привязкой их к реперу водомерного поста на участке строительства. При наличии вариантов устанавливаются величины уклона между верхним и нижним вариантами.
Открывается водомерный пост по оси ковша водозабора, а при наличии нормирующих перекатов открываются уклонные водомерные посты. Опросом и по естественным меткам устанавливаются максимальный, минимальный и другие характерные горизонты воды. Проверяется состояние ближайших водомерных постов, с которыми будут связываться наблюдения вновь открытого поста. Производятся нивелировка водомерного поста и высотная привязка его к системе отметок строительства.
Необходимо также произвести качественную оценку мутности воды и крупности взвешенных и влекомых наносов по сезонам (по опросу); в программу наблюдений водомерного поста включается ежедекадное, а во время паводков учащенное взятие проб воды по вертикали в створе поста на участке строительства возможно далее от берега.
Производятся зарисовка направления основных струй и определение поверхностных скоростей поплавками простейшим способом (желательно при меженном и высоком горизонте).
Для рек с меняющимся руслом производится рекогносцировочное обследование реки ниже и выше участка строительства для выявления наиболее размываемых мест, а также мест отложения наносов и по опросу устанавливается интенсивность руслообразовательных процессов.
Опросом устанавливается наличие дойного льда и его интенсивность, места образования полыней, заторов и зажоров, выясняется характеристика осеннего и весеннего ледоходов и толщина ледяного покрова. В программу работ водомерного поста включается нормальный цикл наблюдений над зимним режимом и над температурой воды.
При обследовании необходимо выяснить, имеются ли выше по течению реки крупные населенные пункты и промышленные предприятия, загрязняющие реку сбрасываемыми водами; для выяснения характера загрязнений производится разовый отбор проб.
Кроме того, в программу работ водомерного поста включается отбор по сезонам не менее восьми проб для химикобактериологического анализа.
При «оборотном» водоснабжении производится инженерно-геологическое рекогносцировочное обследование бассейна реки для выяснения мест и степени естественной и искусственной зарегулированности стока, для проверки правильности распределения (для данных целей) существующей сети УГМС или других учреждений и выбора мест для открытия в случае надобности дополнительных водомерных постов и гидрометрических станций. В случае необходимости производится открытие новой дополнительной сети станций и обслуживание существующей сети (по договоренности с местными управлениями УГМС).
Определяются расходы воды по условному графику с целью полностью охватить амплитуду колебания уровня во ды. При рекогносцировочном объезде, особенно в паводок или зимой, весьма желательно произвести разовое определение расхода воды. В случае, если русло реки подвержено значительным изменениям, производится измерение попе речных профилей для определения поправок на дно при обработке горизонтов воды для подсчета стока.
Для вычисления максимального расхода по естественным меткам устанавливаются максимальный горизонт и уклон и выясняется шероховатость русла.
В ряде пунктов, где намечаются плотины, в программу станции включается ежедекадное, а во время паводков учащенное взятие проб воды по вертикали, возможно далее от берега реки.
Обязательно производится качественная оценка мутности и крупности взвешенных и влекомых наносов по сезонам (по опросам).
При наличии на реке крупных населенных пунктов и промышленных предприятий производится разовый отбор проб по всем станциям для выяснения могущих быть загрязнений.
Необходимо также произвести гидробиологическое обследование долины реки в районе будущего водохранилища, причем в программу наблюдений водомерного поста включается отбор по сезонам не менее шести проб для химико-бактериологического анализа.
В программу работ водомерного поста включается нормальный цикл наблюдений за зимним режимом и температурой воды. Открывается испарительная станция для наблюдений за температурой и влажностью воздуха, скоростью и направлением ветра, осадками и испарением с поверхности воды. Помимо плавучих испарителей желательно сооружение водонепроницаемого бассейна на берегу диаметром 4— 5 м редукционный коэффициент для которого должен быть близок к единице.
- Камеральная обработка. На базе ранее произведенной предварительной обработки производится сводная камеральная обработка материала с включением дополнительных материалов прежних исследований, полученных на месте работ, а также материалов текущих полевых предварительных и рекогносцировочных исследований.
Необходимо составить подробный перечень всех использованных материалов с краткими аннотациями и оценкой их полноты. Желательно составление краткого описания ступени изученности района с указанием, на какие моменты следует обратить внимание при дальнейших исследованиях. Одновременно составляется подробная программа дополнительных исследований для технического проекта.
Окончательные отчетные материалы должны содержать:
а) общее физико-географическое описание участка реки в районе строительства;
б) общее физико-географическое описание всего бассейна реки, намечаемой для водоснабжения тепловой электростанции (для случая циркуляционного);
в) схематический план участка реки в районе строительства и в районе гидрогеологических и гидрометрических станций (для циркуляционного водоснабжения);
г) схематическую гипсографическую кривую (для рек со сложным рельефам бассейна);
д) гидрографическую схему (для прямоточного водоснабжения— только в виде элементарной схемы);
е) график нарастания площади бассейна (для циркуляционного водоснабжения);
ж) продольный профиль (желательно для циркуляции);
з) уклон между верхним и нижним перекатами (при наличии перекатов — для прямоточного водоснабжения);
и) характеристику типа годового хода уровня;
к) максимальный и минимальный и другие характерные горизонты;
л) оценку водности реки — максимальный и минимальный расходы (для прямоточного водоснабжения);
м) кривые зависимости расходов воды от горизонта для всех пунктов — гидрографы (для циркуляционного водоснабжения) ;
и) сток; модули стока по имеющимся гидрометрическим данным и главным образом по эмпирическим формулам и географической аналогии (среднегодовые, максимальные и минимальные и сезонные); характеристику модуля стока в многолетнем разрезе; коэффициент вариации и подсчет обеспеченности стока (для циркуляционного водоснабжения);
o) характеристику мутности воды и крупности взвешенных частиц и наносов;
п) характеристику направления течения и поверхностных скоростей для участка реки в районе строительства (для прямоточного водоснабжения);
p) описание наиболее размываемых участков реки и пунктов образования новых протоков с указаниями на необходимость организации специальных детальных исследований для проектировки выправительных сооружений (для прямоточного водоснабжения, для рек с меняющимся руслом) ;
с) срок вскрытия и замерзания реки (ранний, средний и поздний), общее описание осеннего и весеннего ледоходов, указания на донный лед и его интенсивность, на места образования заторов, зажоров и полыней;
т) химическую и бактериологическую характеристики воды с прогнозом о будущем химическом и биологическом режимах проектируемого водохранилища;
у) характеристику метеорологических условий: среднемесячная максимальная и минимальная температура и влажность воздуха; местные осадки и ливневой максимум; преобладающее направление ветра и наибольшие скорости; частота и характер гроз; явления гололеда;
ф) испарения — расчетные данные по месяцам; желательно приведение данных наблюдений на ближайшей метеорологической станции (для циркуляционного водоснабжения).
