HIDROMETRIJA

1. HIDROMETRIJA Hidrometrija – mokslas, tiriantis metodus ir prietaisus vandens būsenai ir judėjimui nustatyti bei vandens matavimo ir duomenų tvarkymo būdus Hidrometrijos stebėjimų objektas yra visi Žemės rutulio vandenys. Matuojami šie elementai: Vandens lygiai Vandens gyliai Vandens paviršiaus nuolydžiai Vandens tekėjimo greičiai Vandens debitai Nešmenų kiekis (vandens drumstumas) Upių vagų dugno pokyčiai Ledo reiškiniai

2. Hidrometrinės stotys ir postai Vieta, kurioje sistemingai atliekami upės vandens lygių, vandens debitų ir nešmenų debitų matavimai, vadinama hidrometrine stotimiarbavandens matavimo stotimi. • Vieta, kurioje atliekami nesudėtingi vandens lygių matavimai, vadinama hidrometriniu postu arba tiesiog vandens matavimo postu. • Stotys ir postai sudaro taip vadinamą hidrometrinių stočių ir postų tinklą. Jis gali būti: • pagrindinis, • laikinas, • specialus.

3. Vandens lygių matavimai • Vandens lygis – faktinė laisvojo vandens paviršiaus padėtis matavimo momentu. Jis nustatomas kaip aukščių skirtumas tarp pastovaus taško (stoties nulio) ir vandens paviršiaus, t. y. ribos, skiriančios vandenį ir orą. • Priklausomai nuo to, į kokias vandens ir oro fizikines savybes atsižvelgiama kuriant vandens lygių matavimo prietaisus, skiriami įvairūs vandens lygių matavimo būdai, įvertinantys skirtumus tarp: • vandens ir oro tankio, • vandens ir oro temperatūros būklės, • vandens ir oro akustinės būklės, • vandens ir oro optinių savybių, • vandens ir oro mechaninės būklės, • vandens laidumo elektrai.

4. Vandens lygiai dažniausiai matuojami prietaisais, kurie sutrumpintai vadinami lygmačiais. Lygmačiai gali būti: • : rodykliniai (lygiai nustatomi pagal tiesiogines atskaitas) • signaliniai (jie skirti tam tikriems lygiams kontroliuoti). Lygmačiai taip pat gali būti: su vizualine atskaita ir su automatiniu lygių kaitos užrašymubei duomenų perdavimu komunikaci-jos priemonėmis.

5. Pagal konstrukciją ir matavimų pobūdį yra šie vandens matavimo stočių tipai: • paprastos, • tarpinės, • automatinės, • distancinės. Praktiniam naudojimui dažniausiai taikomi šie vandens lygių matavimo būdai: • matuoklinis, • plūdinis, • hidrostatinis, • akustinis, • radiolokacinis.

6. Paprastos hidrometrinės stotys (arba postai) gali būti: • matuoklinės, • polinės, • tiltinės, • mišrios. Matuoklinėmisvadinamos tokios stotys, kuriose prie pastovių objektų (tiltų taurų, krantinių) pritvirtinamos matuoklės ir vandens lygiai matuojami pagal vandens paviršių atitinkančią matuoklės padalą. Matuoklės viršus ir apačia niveliuojami. Prie stoties įrengiamas pastovus reperis, jis vadinamas stoties nuliu.

7. Hidrometrinių stočių ir postų nulis Stotyse ir postuose vandens lygiai atskaitomi nuo kurios nors pastovios plokštumos aukštyn arba žemyn. Ši pastovi plokštuma vadinama hidrometrinės stoties arba posto nuliu. Stočių nuliai dažniausiai sutapatinami su matuoklių pradžia arba žemiausiai įkalto poliaus viršumi. Stoties nulio altitudė nekeičiama visą stoties eksploatacijos laiką. Patogiau, kai vandens lygių atskaitymai yra aukščiau stoties nulio. Visi vandens lygių matavimų duomenys perduodami Lietuvos hidrometeorologijos tarnybai, kuri susistemina visą stebėjimų medžiagą ir kasmet išleidžia ,,Hidrologijos metraščius”.

8. Vandens matavimo stotys

9. Polinės yra tokios stotys, kai upių šlaituose yra įkalami pastovūs poliai. Vandens lygių svyravimai tokiose stotyse matuojami kilnojamosiomis matuoklėmis, jas statant ant pirmojo apsemto poliaus. Poliai sunumeruojami, polių viršus niveliuojamas, polių numeriai ir niveliavimo rezultatai rašomi stoties ar posto schemose. • Tiltinėmis vadinamos tokios stotys, kai upės vagos krante (prie tilto ramto) įrengiamas pastovus taškas. Nuo jo žemyn matuojami vandens lygių svyravimai kilnojamąja matuokle arba svambalu. • Mišrios yra tokios stotys, kur kartu yra įrengtos pastovios matuoklės ir poliai, t. y. vieni vandens lygiai matuojami ties matuoklės padalomis, o kiti – nuo polių viršaus.

10. Tarpinės stotys rengiamos ten, kur nėra tinkamo priėjimo prie upės vagos, kalnuotose vietovėse, kur yra statūs šlaitai; jos rengiamos šlaite arba ant specialiai paruoštos estakados. • Plūdiniaislygmačiais vandens lygis nustatomas pagal skysčio paviršiuje plūduriuojančios plūdės svyravimus, kuriuos paprastai registruoja automatiniai prietaisai – limnigrafai. Šie lygmačiai naudojami automatinėse bei distancinėse vandens matavimo stotyse. • Automatinės stotys gali būti estakadinės ir krantinės.

14. Hidrostatiniailygmačiai Vandens lygis nustatomas pagal manometrinio daviklio, kuriuo matuojamas hidrostatinis slėgis, veikiantis pastoviame aukštyje skystyje panardintą paviršių, parodymus. pv = patm +  g hv, čia patm – atmosferos slėgis;  – vandens tankis; g – pagreitis, lygus 9,81 m/s2. Išmatavus slėgių skirtumą galima nustatyti vandens gylį hv: Turint vandens gylį nustatomas vandens lygis.

15. Akustiniais lygmačiaislygis nustatomas pagal ultragarso, atspindėto nuo paviršiaus, dalijančio skystį ir orą, stiprumą. Ultragarsiniais bei elektromagnetiniais įrenginiais vandens lygis nustatomas iš šios formulės: čia La – lokatoriaus aukštis nuo pastovaus taško; T – elektromagnetinės bangos sklidimo iki vandens paviršiaus ir grįžimo atgal trukmė; c – elektromagnetinės bangos sklidimo ore greitis;  - šviesos spindulio kritimo kampas. Radiolokaciniais lygmačiais lygis nustatomas pagal radijo signalus, kurie siunčiami į objektus, esančius ant vandens paviršiaus.

16. Vandens gylių matavimai Gyliai matuojami įvairiems tikslams: • norint nustatyti upės vagos skersinio pjūvio plotą, • arba upės dugno padėtį, • stebint vandens temperatūrą įvairiuose gyliuose ir t. t. Gylių matavimui skersai upės ištempiamas trosas, kuris turi būti suženklintas vienodais atstumais, pavyzdžiui, kas 0,5 arba 1,0 m.

17. Naudojami prietaisai • rankiniai– tai paprasta hidrometrinė matuoklė (joje sužymėti atstumai nuo dugno, kad būtų patogu iš karto žinoti gylį, ja matuojami gyliai iki 5 m), rankinissvambalas (svambalas – tai svoris, pritvirtintas prie troso, ant kurio sužymėti atstumai, pavyzdžiui, skirtingų spalvų raišteliais, galima matuoti iki 50 m). • mechaniniai, jie skiriami mažiems gyliams ir dideliems gyliams matuoti. Tai įvairios navigacinės matuoklės ir mechaniniai svambalai. • akustiniai – tai įvairūs garsiniai svambalai, kurių veikimo principas pagrįstas garso kitimu priklausomai nuo gylio. Tiek mechaniniai, tiek garsiniai prietaisai montuojami prie valčių arba laivų, naudojami įvairių dydžių keltuvai, su kurių pagalba prietaisai nuleidžiami į vandenį. Yra įvairių modernių automatinių gylio matavimo prietaisų – tai įvairių tipų savirašiai – profilografai, akustiniai profilografai, ultragarsiniai prietaisai ir t. t.

18. Kiekviename vandens gylio matavimo taške reikia nustatyti: • geografinę matavimo taško padėtį, • vandens lygio aukštį (altitudę), • upės, ežero ar tvenkinio vandens gylį tame taške. Priklausomai nuo gylių matavimo tikslo ir vietinių sąlygų matavimai gali būti atliekami: • išilginiuose profiliuose; • skersiniuose profiliuose, kai greičiai yra nedideli; • naudojant kvadratų tinklą; taikomas plačiose upėse, ežeruose, tvenkiniuose, esant dideliems greičiams ir sudėtingam reljefui; • mišriai (dideliuose vandens telkiniuose, esant sudėtingoms vandens tekėjimo sąlygoms).

20. Žiemą gyliai matuojami nuo vandens paviršiaus prakirtus ledą. Pagal matavimo rezultatus braižomi vandens objektų skersiniai ir išilginiai profiliai, sudaromas dugno reljefo planas (panašiai kaip ir žemės paviršiaus). Sujungus vienodo gylio taškus išvedamos vienodo gylio linijos – izobatos. Izobatų pakopos parenkamos priklausomai nuo vandens gylio ir pasirinkto mastelio, - kas 20, 50, 100 arba 200 cm. Plane pažymima giliausia vieta – farvateris.