Вплив гідрологічного режиму малих річок на будівництво гідротехнічних споруджень і призначення гідрометричних і гідрологічних робіт

Спостереження за коливаннями рівня води роблять спочатку два рази в день, а коли вони стають більш різкими, їх число збільшують до 3-4 у день. Для проектування гребель дуже важливо знати рівні води, при яких відбувається льодохід. При льодоході вивчають розміри крижин і швидкість течії.

До складу зимових робіт входить і вивчення термічного режиму озер, якщо з них намічено за схемою використання здійснювати водозабір у деривацію значної довжини, унаслідок чого можуть бути великі тепловтрати і переохолодження води. У таких випадках виникає потреба у визначенні цих тепловтрат і температури води на різних ділянках деривації.

Спостереження над температурою води ведуться на ряді вертикалей, встановлених у характерних частинах водойми в зоні найбільших глибин, області перехідних глибин від мілководної смуги до глибоководної, у мілководній зоні, у відособлених частинах водойми і т. д.

Спостереження над температурою води на вертикалях ведуть одночасно з іншими спостереженнями.

На кожній вертикалі температуру вимірюють у декількох точках, а розташування останніх залежить від глибини на вертикалі. Наприклад, при глибині до 3 м температуру вимірюють у 0, 5 м від поверхні води й біля дна; при глибині 3-7 м додають третю точку на глибині 2, 0 м від поверхні; при глибині 7-15 м додають четверту на глибині 5 м і т. д. Нижню точку на вертикалі в залежності від глибини розташовують на відстані 0, 5-2 м від дна.

Температуру води вимірюють глибоководними перекидними термометрами. Вони дозволяють визначати температуру води з точністю до 0, 01°. Їх опускають по черзі, попарно (для контролю) у кожну точку. Можна вимірювати температуру води й одночасно в декількох точках шляхом опускання на одному тросі декількох пар термометрів. Температуру води в річках і озерах у поверхні вимірюють звичайним джерельним термометром.

З появою потреби в більш детальних спостереженнях над температурою їх проводять по спеціальній програмі.

 

 

Проби води на малих річках для хімічних аналізів беруть з поверхні (0, 2-0, 5 м) у стрижневій частині русла по одній пробі. На невеликих озерах такі проби беруть на одній вертикалі у відкритій частині озера. Терміни взяття проб призначають так, щоб з'ясувати склад води в характерні фази режиму водойми – при найнижчих і найвищих рівнях, на підйомі і спаді паводка, при проходженні дощових паводків.

Обсяг кожної проби повинен бути не менше 1, 0-1, 5 л. З поверхні води проби беруть будь-якою придатною посудиною, а з невеликих глибин – псевдобатометром Верещагіна.

До відправлення проб води в лабораторію варто зробити на місці відбору її фізичних і хімічних властивостей. Температуру води в момент відбору проби визначають будь-яким термометром, що має розподіл шкали в 1°. Відлік по шкалі роблять після кількох хвилин занурення термометра у воду. Для визначення ступеня прозорості воду наливають у скляну банку з безбарвного скла. Ступінь прозорості оцінюють на око, користуючись наступними характеристиками: прозора, слабко опалесцентна, опалесцентна, слабко мутна, мутна і дуже мутна. Якщо вода не виявляє помітного запаху, то використовують наступний спосіб. Наливають воду в пляшку, закривають пробкою і нагрівають приблизно до 30-35°, зануривши пляшку в гарячу воду; потім збовтують 1-2 хвилини, після чого відкривають пробку і визначають запах.

До одержання даних повного лабораторного хімічного аналізу в польових умовах можна провести деякі нескладні визначення, необхідні для оцінки агресивності води до бетону і цементного розчину: концентрації водневих іонів (рН), сульфатів ( ) і хлоридів (С1-) – орієнтовно, тимчасової твердості і вільної вуглекислоти.

Польові хімічні іспити води дають лише попереднє уявлення про її склад і не виключають необхідності проведення повного лабораторного хімічного аналізу.

Визначення водневого показника (рН). За водневому показнику рН воду можна віднести до сильно або слабко агресивної. Визначення рН ведуть колориметричним методом. Для цього необхідно мати три індикатори: метилоранж, лакмус і фенолфталеїн.

У досліджувану воду, налиту в склянку чи на порцелянове блюдце, занурюють синій і червоний лакмусовий папірці. Почервоніння синього папірця вказує на кислу реакцію. Для зразкового визначення ступеня кислотності у воду наливають три краплі метилоранжу: якщо вона набуває жовтого кольору, то це означає, що рН води знаходиться між 5 і 4, 4. Посиніння червоного папірця свідчить про лужну реакцію води. Якщо після додання трьох крапель фенолфталеїну не з'явиться рожеве забарвлення, то можна вважати що рН води лежить між 8 і 8, 2.

При записі результатів досліду вказують реакцію води (кисла чи лужна) і індикатор, за яким встановлювалася реакція.

Визначення сульфатів ( ). Високий зміст сульфатів негативно діє на бетони і цементні розчини. Для їх визначення необхідно мати п'ять пробірок ємністю близько 30 мл кожна. Навколо пробірки наклеюють смужку паперу, що є міткою, яка відповідає ємності в 10 мл. Одночасно позначають порядковий номер пробірок від 1 до 5.

У пробірки наливають по 10 мл випробуваної води (до мітки) і ставлять у металеву банку з водою. Висота стінок банки повинна бути трохи меншою довжини пробірки. Банку з вставленими в неї пробірками підігрівають і доводять до кипіння, після чого в пробірки маленькою бюреткою чи градуйованою піпеткою на 10 мл вливають 0, 104 N розчину хлористого барію в кількості, зазначеній у табл. 1.

 

Таблиця 1

Визначення змісту сульфатів у випробуваній воді

№ пробірокКількість розчину ВаС12 (мл) Реакція після приливання розчину Na2SO4Вміст

  (мг/л) 

 

10, 5поява мутностіменше 250

22, 0250-1000

34, 02000-3000

46, 0поява мутності3000-4000

58, 0немає мутностібільше 4000

 

Поява білої каламуті вказує на наявність у випробуваній воді сульфатів. Пробірки закривають ватними тампонами і залишають у теплому місці доти, поки сульфат барію, що виділився, цілком не осяде і розчин над осадом не стане прозорим (близько доби). Потім із крапельниці обережно, щоб не скаламутити осад, капають в усі пробірки, починаючи з першої, по 2-3 краплі 5-процентного розчину сірчанокислого натрію.

Відзначають номер тієї з пробірок, у якій при цьому з'явиться каламуть. Вміст   знаходять по табл. 1. Якщо осад BaSO4 осяде на стінках пробірок і утруднить спостереження появи каламуть при уливанні розчину сірчанокислого натрію, то розчини відфільтровують через щільний фільтр у підготовлені заздалегідь чисті пробірки. Пробу на помутніння при вливанні розчину Na2SO4 роблять у прозорому фільтраті.

Визначення хлоридів (Cl). Хлориди мають найбільше поширення в природних водах. Вони можуть бути природного походження (при розчиненні хлористих солей з порід) і штучного (при забрудненні стічними водами). Високий вміст хлоридів у воді, особливо в м'якої, сприяє руйнуванню металів. Для визначення хлоридів можна скористатися такими ж пробірками, як і для визначення сульфатів з нанесеними на них номерами і мітками на 10 мл. Беруть чотири пробірки. Випробувану воду наливають до мітки, потім у пробірки вносять чи бюреткою градуйованою піпеткою зазначені в табл. 2 кількості 0, 0705 N розчину азотнокислого срібла.

 

Таблиця 2

Визначення змісту хлоридів у випробуваній воді

№ пробірокКількість

розчину

AgNО3 (мл) Реакція після приливання розчину К2СrО4Вміст Сl- (мг/л) 

1

2

3

41

2

3

4

почервоніння

 

почервоніння

немає почервонінняменше 250

250- 500

500-750

750-1000

більше 1000

 

Поява білої каламуті свідчить про наявність у випробуваній воді хлоридів. Потім у пробірки додають по 4-5 капель 5-процентного розчину хромокислого калію, закривають гумовими пробками і збовтують. Відзначають спершу пробірку, у якій при цьому спостерігається почервоніння. Спостереження роблять на тлі білого паперу. Зміст Cl-іонe (мг/л) знаходять по табл. 2.

Визначення тимчасової (карбонатної) твердості. Це дослідження дає можливість судити про насиченість води солями кальцію і магнію у виді карбонатів і бікарбонатів.

По тимчасовій твердості вода характеризується в такий спосіб: м'яка – твердість менше 6°, середньої твердості – 6-18°, тверда-18-30°, дуже тверда – більше 30°.

Градус твердості відповідає змісту в літрі води 0, 010 мг СаО (окису кальцію) чи 0, 00718 мг Mg (окису магнію).

Карбонатна твердість визначається так: до 100 мл води (воду твердістю вище 30° відповідно розбавляють дистильованою водою) у колбі з безбарвного скла ємністю 130 мл додають 2 краплі 1-% розчину метилоранжу і титрують 0, 1 N соляною кислотою до дуже слабкого рожевого кольору. Число мл 0, 1 N соляної кислоти, помножене на 2, 8, дає тимчасову твердість у градусах. Від величини тимчасової твердості води залежить ступінь агресивного впливу її на бетон і вміст у ній агресивної вуглекислоти.

Визначення вільної вуглекислоти (СО2). Наявність у воді вуглекислоти в кількості вище визначеної межі викликає корозію бетону, цементного розчину й металу. Зі знайденої кількості вільної вуглекислоти лише частина є агресивною, причому її буде тим менше, чим більша тимчасова твердість і менша загальна соленасиченість води. Визначають її титруванням досліджуваної води 0, 1 N розчином соди в присутності трьох крапель 1-% спиртового розчину фенолфталеїну. При цьому вільна вуглекислота зв'язується лугом, і утворюється бікарбонат натрію.

У мірну колбу на 100 мл з міткою наливають випробувану воду і додають три краплі фенолфталеїну. Потім випробувану воду титрують 0, 1 N розчином Na2CO3 до слаборожевого, але ясно видного забарвлення. Титрування повторюють два рази, причому на другий раз велику частину розчину соди спускають швидко, щоб по можливості уникнути втрат вуглекислоти. Для обчислення використовують результат другого титрування.

Результати виражають у мг СО2 на 1 л; 1 мл; 0, 1 N розчину Na2CO3 відповідає 2, 2 мг СО2. Наприклад, якщо при титруванні 100 мл води пішло 3 мл 0, 1 N розчини соди, твердість води становить 10°.