Большая Советская Энциклопедия (ГИ)
Шрифт:
Гидрометрия
Гидроме'трия (от гидро... и ...метрия), совокупность методов определения величин, характеризующих движение и состояние жидкости и режим водных объектов. К задачам Г. относятся измерения: уровней, глубин, рельефа дна и свободной поверхности потока; напоров и давлений; скоростей и направлений течения жидкости; пульсаций скоростей и давлений; элементов волн; гидравлических уклонов; мутности потока (концентрации наносов); расходов воды, наносов и гидросмеси; элементов, характеризующих термический и ледовый режим потоков и др. Г. широко пользуются при изучении физических явлений, в особенности в экспериментальной гидроаэромеханике; в промышленности (авиационной, нефтяной, газовой, химической,
Уровни воды в природных условиях измеряются на водомерных постах, для непрерывной их записи применяются лимниграфы и мареографы; передача данных об уровнях воды на значительные расстояния производится дистанционными уровнемерами. В лабораторных и промышленных условиях применяются самописцы уровня или мерная игла, остриё которой совмещается с поверхностью жидкости. Напор и давление жидкости измеряется пьезометрами и манометрами. В природных условиях глубины вод измеряются гидрометрической штангой, футштоком и лотом. Автоматически глубины записываются гидрометрическими профилографами: механическими, гидростатическими и акустическими (эхолотами). Рельеф дна и форма свободной поверхности потока в один и тот же момент фиксируются стереофотограмметрической съёмкой.
Скорости течения воды измеряются: местные (в определенных точках потока) — гидрометрическими вертушками, трубками гидрометрическими, термогидрометром флюгером, поплавками, электронно-механическими приборами и др.; при исследовании турбулентности потока показания многих приборов записываются на осциллографе; средние скорости на вертикалях безнапорного потока измеряются поплавком-интегратором, гидрометрическим шестом, гидрометрической вертушкой, если последнюю перемещать в потоке вертикально. В лабораторных условиях применяется кинематографической способ измерения поля скоростей с визуализацией потока гидрокинематическими индикаторами.
Расходы жидкости определяются различными способами, в основном зависящими от вида движения жидкости (напорное или безнапорное) и величины расхода. Самые точные способы — весовой и объёмный, однако они применимы только для определения малых расходов жидкости. Для измерения расходов напорных потоков применяются диафрагмы, Вентури труба, расходомеры. В условиях речных потоков чаще всего применяется способ, основанный на измерении местных скоростей и глубин, по которым подсчитывается расход. На водотоках с повышенной турбулентностью целесообразно применять метод смешения, заключающийся во введении в поток раствора-индикатора и измерении его концентрации в створе полного перемешивания. На небольших водотоках устраиваются гидрометрические сооружения, представляющие собой водосливы, гидрометрические лотки, искусственные контрольные сечения, водомерные насадки и др. В ирригации применяются водомеры-автоматы. Для определения расходов используются и сами гидротехнические сооружения (например, расходы на ГЭС могут быть установлены по рабочим характеристикам турбин).
Количество наносов, транспортируемых потоком, измеряется батометрами. Концентрация пульпы (гидросмеси) может быть измерена гамма-лучевым плотномером. Сток воды (т. е. объём воды, протекающий за сутки, месяц, год и пр.) регистрируется с помощью водомеров — в водоснабжении и счётчиков стока — в ирригации и речной гидрологии (при устойчивой связи между расходами и уровнями). Для определения стока реки ежедневно измеряются уровни и по установленной зависимости расхода от уровня вычисляют сток за любой промежуток времени.
Лит.: Железняков Г. В., Гидрометрия, М., 1964; его же, Теоретические основы гидрометрии, Л., 1968 (библ. с. 265—69); Лучшева А. А., Практическая гидрометрия, 2 изд., Л., 1.954.
Г. В. Железняков.
Гидрометцентр
Гидрометце'нтр СССР, сокращённое название Гидрометеорологического научно-исследовательского центра СССР.
Гидромеханизация
Гидромеханиза'ция, способ механизации земляных и горных работ, при котором все или основная часть технологических процессов проводятся энергией движущегося потока воды.
Использование энергии воды для строительных и горных работ было известно около 2 тыс. лет назад. Так, в 1 в. до н. э. вода использовалась для разработки золотоносных и оловоносных россыпей. В дальнейшем энергию потока воды применяли для проходки каналов, траншей, создания оросительных систем.
Важными этапами развития Г. в дореволюционной России явилась организация в 19 в. многочисленных золотых приисков на Урале и в Сибири, где широко применялись гидравлические горные работы, улавливание золота в потоке воды и укладка эфелей в отвалы. Разработка золотосодержащих песков струей воды под давлением проводилась за счёт воды, зарегулированной в верховьях долин и подаваемой в забои по деревянным и металлическим трубам. Трудами русских учёных (П. П. Мельников в 40-х гг. 19 в., И. А. Тиме в конце 19 в. и др.) были установлены теоретические основы гидромониторной разработки и гидротранспорта горных пород. Развитию Г. в России способствовало также создание акционерного товарищества «Гидротехник» (1874), которое выполняло дноуглубительные работы. Подводная добыча торфа была предложена в 1916. Первые опыты по подземной гидравлической отбойке угля проведены на шахте «София» в Макеевке (1915). В СССР развитие Г. в горном деле началось после успешной разработки озокерита, организованной Н. Д. Холиным в 1928 на о. Челекен в Каспийском море с применением землесоса (после этого гидравлический способ производства работ стал называться Г.). Затем Г. была успешно использована на строительстве Днепрогэса (1929). В 1935—36 на строительстве канала им. Москвы было смонтировано 95 гидромеханизированных установок, которые разработали свыше 10,5 млн. м3грунта. В этот период были созданы первые отечественные грунтовые насосы (землесосы), электрические земснаряды, разработаны технология гидравлической выемки и обогащения песка и гравия с большим содержанием валунов, методы возведения намывных плотин. Во время Великой Отечественной войны Г. получила широкое развитие для производства вскрышных работ на угольных разрезах Урала. Позднее этот опыт был распространён на Кузнецкий и Канско-Ачинский угольные бассейны. В угольной промышленности объёмы Г. на вскрышных работах составляли до 6—7% с высокими технико-экономическими показателями.
В послевоенные годы Г. были выполнены значительные объёмы работ в гидротехническом строительстве (на восстановлении Беломорско-Балтийского канала 40% общего объёма земляных работ, строительстве Цимлянской ГЭС — 50%, Горьковской и Куйбышевской ГЭС — соответственно 81% и 70%; гидравлическим способом в 1945—1954 была возведена Мингечаурская плотина, в тело которой было намыто 14 млн. м3 грунта).
В СССР созданы научные основы технологии Г. горных работ (Н. Д. Холин, Н. В. Мельников, Г. А. Нурок) и теории гидромониторных струй (Г. А. Абрамович, Г. Н. Роер, Г. М. Никонов, Н. П. Гавырин и др.), разработаны технологические схемы Г. на приисках (В. А. Флоров, С. М. Шорохов, Г. М. Лезгинцев, Б. Э. Фридман и др.), на железорудных карьерах и в гидротехническом строительстве (С. Б. Фогельсон, Н. А. Лопатин, Б. М. Шкундин и др.), при гидромелиоративных работах (А. М. Царевский и др.), при ж.-д. строительстве (Н. П. Дьяков и др.), при подземной добыче угля (В. С. Мучник и др.).
Основные технологические процессы Г. включают: разрушение массивов горных пород (гидромониторами, землесосными снарядами или безнапорными потоками воды), напорный или безнапорный гидравлический транспорт, отвалообразование (см. Гидроотвал), намыв земляных сооружений (дамб, плотин и др.), обогащение полезных ископаемых. Водоснабжение гидроустановок осуществляется из рек или озёр без создания водохранилищ (прямое водоснабжение) или при помощи накопления воды в водохранилищах.