Водомер , водомер или водомерная станция — это место, используемое гидрологами или учеными - экологами для мониторинга и тестирования наземных водоемов . Обычно проводятся гидрометрические измерения высоты уровня воды (« этап ») и/или объемного расхода (расхода), а также могут проводиться наблюдения за биотой и качеством воды . Местоположение гидропостов часто указывается на топографических картах . Некоторые гидрометрические станции высокоавтоматизированы и могут включать в себя возможность телеметрии, передаваемой в центральный пункт регистрации данных .
Автоматизированное прямое измерение расхода ручья в настоящее время затруднено. С математической точки зрения измерение расхода потока представляет собой оценку объемного расхода , который обычно представляет собой интеграл потока и, следовательно, требует множества измерений скорости в поперечном сечении. Вместо прямого измерения расхода воды в качестве косвенных переменных для получения значений расхода можно использовать одно или несколько суррогатных измерений. В большинстве случаев в качестве замены используется этапное измерение (высота водной поверхности). На потоки с низким градиентом (или пологим уклоном) сильно влияют переменные условия русла в нижнем течении. Для этих ручьев будет установлен второй водомер, и между датчиками будет рассчитываться уклон водной поверхности. Это значение будет использоваться вместе с измерениями ступени для более точного определения расхода речного стока. Повышение точности датчиков скорости также позволило использовать скорость воды в качестве надежного показателя расхода речного стока на участках со стабильной площадью поперечного сечения. Эти датчики постоянно устанавливаются в потоке и измеряют скорость в определенном месте потока.
В тех случаях, когда в качестве суррогата используются только измерения на этапе, необходимо построить рейтинговую кривую . Кривая рейтинга представляет собой функциональное соотношение между стадией и разрядом. Его определяют путем повторных дискретных измерений расхода речного потока с использованием велосиметра и некоторых средств измерения геометрии канала для определения площади поперечного сечения канала. Технические специалисты и гидрологи , ответственные за определение рейтинговой кривой, регулярно посещают объект, совершая специальные поездки для измерения экстремальных гидрологических явлений (наводнения и засухи) и производят измерения расхода воды , следуя четкому набору инструкций или стандартных рабочих процедур (СОП).
После построения номинальной кривой ее можно использовать в сочетании с ступенчатыми измерениями для определения объемного расхода потока. Эта запись затем служит для оценки объема воды, проходящей через водомер, и полезна для многих задач, связанных с гидрологией.
В тех случаях, когда измерение скорости дополнительно используется в качестве заменителя, проводится определение индексной скорости . В этом анализе используется датчик скорости, часто магнитный или акустический, для измерения скорости потока в определенном месте поперечного сечения потока. Опять же, дискретные измерения расхода речного стока выполняются техником или гидрологом на различных этапах. Для каждого дискретного определения расхода речного стока средняя скорость поперечного сечения определяется путем деления расхода речного стока на площадь поперечного сечения. Номинальная кривая, аналогичная той, которая используется для определения уровня расхода воды, строится с использованием средней скорости и индексной скорости стационарно установленного счетчика. Строится дополнительная оценочная кривая, которая связывает ступень потока с площадью поперечного сечения. Используя эти два рейтинга, автоматически собранный этап дает оценку площади поперечного сечения, а автоматически собранный индекс скорости дает оценку средней скорости поперечного сечения . Расход речного стока рассчитывается как произведение оценки площади поперечного сечения и оценки средней скорости речного стока.
Для повышения надежности использования уровня воды в качестве заменителя расхода (повышение точности рейтинговой таблицы) используются различные гидротехнические сооружения/первичные устройства, в том числе:
Другое оборудование, обычно используемое на постоянных водомерах, включает:
Указатели уровня воды:
Измерения расхода воды в ручье или канале без установленного расходомера можно выполнить с помощью амперметра или акустического доплеровского профилометра тока . Одним из неформальных методов, который неприемлем для каких-либо официальных или научных целей, но может быть полезен, является метод плавания , при котором наблюдается плавучий объект, такой как кусок дерева или апельсиновая корка, плывущий по течению. [1]
Первые регулярные измерения речного стока в Англии начались на Темзе и Ли в 1880-х годах [2] и в Шотландии на реке Гарри в 1913 году. [3] Национальная сеть гидрометрических станций была создана в ее нынешнем виде к началу 1970-х годов. и состоит примерно из 1500 станций измерения расхода, дополненных переменным количеством временных пунктов мониторинга. [2] Агентство по охране окружающей среды отвечает за сбор и анализ гидрометрических данных в Англии, Управление природных ресурсов Уэльса в Уэльсе, тогда как ответственность за Шотландию и Северную Ирландию лежит на Шотландском агентстве по охране окружающей среды и Речном агентстве соответственно. [4]
В Соединенных Штатах Геологическая служба США (USGS) является основным федеральным агентством, которому поручено вести учет природных ресурсов . В Геологической службе США за мониторинг водных ресурсов отвечает Отдел водных ресурсов.
Чтобы установить датчик потока, сотрудники Геологической службы США сначала выбирают участок на ручье, где геометрия относительно стабильна и есть подходящее место для проведения дискретных прямых измерений расхода реки с использованием специального оборудования. Часто это происходит на мосту или другом переправе через ручей. Затем технические специалисты устанавливают оборудование, которое измеряет уровень (высоту поверхности воды) или, реже, скорость потока . Установлено дополнительное оборудование для записи и передачи этих показаний (через геостационарный оперативный экологический спутник ) в офис Центра водных наук, где хранятся записи. Геологическая служба США имеет офисы Центра водных наук в каждом штате США. Текущие данные о стоке, полученные от водомеров Геологической службы США, можно просмотреть в виде карты по адресу: [2].
В Зимбабве за национальную сеть водомеров отвечает Национальное управление водных ресурсов Зимбабве. Это разветвленная сеть, охватывающая все основные реки и водосборы страны. Однако проверка существующих датчиков вызвала серьезную обеспокоенность по поводу надежности данных меньшинства станций, отчасти из-за продолжающихся проблем с финансированием. [5]
Крупнейшую сеть водомеров в Бангладеш обслуживает Совет по развитию водных ресурсов Бангладеш (BWDB). В некоторых других местах Управление внутреннего водного транспорта Бангладеш имеет несколько датчиков для предоставления рекомендаций в навигационных целях. [ нужна цитата ]
В Чешской Республике в некоторых местах измерения (профилях) определены три уровня, которые определяют три степени аварийно-спасательной активности. I степень — ситуация настороженности, II степень — ситуация готовности, III степень — ситуация опасности.
Канадские ручьи и реки контролируются Службой водных ресурсов Канады , отделением Министерства окружающей среды и изменения климата Канады . По состоянию на 2021 год он управляет или собирает данные с более чем 2800 датчиков по всей Канаде. [6] Эти данные используются властями провинций и территорий для прогнозирования наводнений и управления водными ресурсами.
В Шри-Ланке мониторинг рек и рек контролируется Отделом гидрологии и борьбы со стихийными бедствиями, филиалом Департамента ирригации. Он управляет почти 40 гидрометрическими станциями по всему острову.
