Technik_meteorolog_311 [23]_Z3_02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1.

Organizacja słuŜby hydrologicznej w kraju

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2.

Stany wody

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3.

Prędkość wody

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4.

NatęŜenie przepływu wody

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wykonywaniu pomiarów

hydrologicznych.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś wcześniej opanować, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie będziesz mógł kształtować podczas pracy
z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia załoŜonych celów
kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w programie jednostki modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści kształcenia,

−

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz kształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań testowych. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę uzupełniającą.
JeŜeli napotkasz na trudności związane ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś

nauczyciela o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po opanowaniu określonych treści kształcenia spróbuj rozwiązać sprawdzian z zakresu
programu jednostki modułowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

charakteryzować cele i zadania hydrologii,

−

określać zasoby wodne w Polsce i na świecie,

−

charakteryzować elementy bilansu wodnego,

−

charakteryzować zasady tworzenia czasokresu i rodzaje bilansów wodnych,

−

charakteryzować wody powierzchniowe i podziemne,

−

charakteryzować rodzaje źródeł,

−

obliczać wydajność źródła,

−

charakteryzować elementy cieku wodnego,

−

wyznaczać granice zlewni,

−

wyjaśniać pojęcia: odpływ, spływ i przepływ,

−

charakteryzować zjawiska lodowe na rzekach,

−

wyjaśniać proces zarastania koryt rzecznych,

−

określać czynniki wpływające na temperaturę wody w rzekach,

−

określać straty wody na parowanie i infiltrację,

−

charakteryzować rodzaje retencji,

−

określać wpływ retencji na kształtowanie się odpływu rzeki,

−

charakteryzować zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych,

−

dobierać sposoby ochrony zasobów wód powierzchniowych i podziemnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

—

scharakteryzować organizację słuŜby hydrologicznej w kraju,

—

wyjaśnić pojęcie cyklu hydrologicznego,

—

scharakteryzować

metody,

zakres

częstotliwość

wykonywania

pomiarów

hydrologicznych,

—

wyjaśnić cel i zasady wykonywania pomiarów stanów wody,

—

scharakteryzować wyposaŜenie posterunku wodowskazowego,

—

zorganizować stanowisko do wykonania pomiarów hydrologicznych,

—

zorganizować pracę zespołu pomiarowego,

—

dobrać przyrządy do pomiaru stanów wody,

—

wykonać pomiary stanów wody,

—

wypełnić dokumentację pomiarów stanów wody,

—

opracować podstawowe krzywe częstości stanów wody, sum czasów trwania oraz wykres
związku wodowskazów,

—

określić cel i zasady wyznaczania przepływu wody w ciekach,

—

wyznaczyć średnią prędkość wody w cieku róŜnymi metodami,

—

ocenić dokładność wyznaczania prędkości róŜnymi metodami,

—

sporządzić krzywe rozkładu prędkości w pionach,

—

sporządzić i zinterpretować krzywe rozkładu prędkości,

—

dobrać metody bezpośredniego pomiaru natęŜenia przepływu wody dla małych cieków,

—

wykonać

pomiary

natęŜenia

przepływu

wody

określonych

przekrojach

hydrometrycznych,

—

określić zasady pomiaru natęŜenia przepływu wody techniką ultradźwiękową,

—

opracować wyniki pomiaru przepływu wody metodą Harlachera, metodą Culmanna,

—

sporządzić krzywą konsumpcyjną,

—

dokonać graficznego opracowania wyników pomiarów,

—

określić błędy pomiarów natęŜenia przepływu wody,

—

wykonać pomiary grubości pokrywy lodowej,

—

opracować wyniki pomiarów hydrologicznych za pomocą specjalistycznych programów
komputerowych,

—

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska podczas
wykonywania pomiarów i obserwacji stanów i przepływów wody.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Organizacja słuŜby hydrometeorologicznej

4.1.1. Materiał nauczania

SłuŜba hydrometeorologiczna skupiona jest w Instytucie Meteorologii i Gospodarki

Wodnej.  Za  pośrednictwem  swych  oddziałów  IMGW  administruje  w  całym  kraju  licznymi
stacjami  meteorologicznymi  i  hydrologicznymi.  Ponadto  prowadzi  obserwacje,  zbiera
z terenu  i  opracowuje  materiał  obserwacyjny,  wykonuje  pomiary,  a  takŜe  prowadzi  badania
specjalne  z zakresu  meteorologii,  hydrografii  i  hydronomii.  Wynikami  tych  prac
są zainteresowane róŜne resorty gospodarki krajowej.

W zaleŜności od rodzaju czynności oraz zakresu prowadzonych badań i obserwacji stacje

meteorologiczne dzieli się na cztery następujące grupy:
—

stacje IV rzędu, zajmujące się wyłącznie pomiarem wielkości opadów (stacje opadowe),

—

stacje III rzędu, mające podobny zakres czynności jak stacje II rzędu z wyjątkiem
pomiaru ciśnienia atmosferycznego (stacje termometryczno-opadowe),

—

stacje II rzędu, wykonujące pomiary temperatury, ciśnienia, opadów, kierunku
i prędkości wiatru, wilgotności, zachmurzenia, widoczności, siły zamieci oraz burz,

—

stacje I rzędu, prowadzące te same pomiary i obserwacje, co stacje II rzędu, a ponadto
wykonujące pomiary stanu warstw atmosferycznych (obserwatoria meteorologiczne).
Obecnie pracują na wszystkich kontynentach i wyspach świata lądowe stacje

obserwacyjne  i stacje  wykonujące  pomiary  w  swobodnej  atmosferze.  Na  potrzeby
meteorologii  wykorzystywane  są  takŜe  statki  meteorologiczne  i  handlowe,  zwiadowcze
samoloty  meteorologiczne  i  komunikacyjne  oraz  satelity  i  stacje  satelitarne.  Standardowe
pomiary hydrologiczne prowadzone przez IMGW obejmują wody powierzchniowe, tzn. rzeki
i  jeziora,  oraz  wody  podziemne,  głównie  strefę  saturacji.  Pomiary  te  prowadzone  są  na
stacjach  (posterunkach)  wodowskazowych  na  rzekach  i  jeziorach  oraz  posterunkach
pomiarowych  wód  podziemnych.  Natomiast  wykorzystywane  w  hydrologii  pomiary
meteorologiczne  to  głównie  pomiary  standardowe  wykonywane  na  stacjach  i posterunkach
meteorologicznych  oraz  posterunkach  opadowych.  Wyniki  obserwacji  i  pomiarów  zbierane
przez  IMGW  z  terenu  całego  kraju  są opracowywane,  publikowane  i  wydawane  w  formie
roczników.  Roczniki  te  podają  zaobserwowane  w  kaŜdym  roku  kalendarzowym  stany  wód,
wielkość  opadów  atmosferycznych,  wyniki  pomiarów  przepływów,  temperaturę  wód
w ściekach  i  zbiornikach  wodnych  oraz  wód  gruntowych,  przebieg  rocznych  zjawisk
lodowych. Oprócz roczników wydawane są takŜe serie wydawnicze i czasopisma, w których
publikowane są wykazy zlewni rzecznych, materiały badawcze oraz wyniki prac naukowych.
Roczniki wydawane przez IMGW:

−

Rocznik hydrologiczny wód powierzchniowych – Wisła,

−

Rocznik hydrologiczny wód powierzchniowych – Odra,

−

Rocznik hydrologiczny wód podziemnych,

−

Wyniki pomiarów hydrometrycznych,

−

Opady atmosferyczne,

−

Rocznik meteorologiczny,

−

Promieniowanie słoneczne.
Serie wydawnicze i czasopisma:

−

Podział hydrograficzny Polski,

−

Materiały badawcze IMGW,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

Przegląd dokumentacji: Meteorologia, Hydrologia i oceanologia, Gospodarka i inŜynieria
wodna,

–

Wiadomości IMGW,

–

Biuletyn agrometeorologiczny,

–

Miesięczny przegląd agrometeorologiczny,

–

Gazeta obserwatora.
Prawie kaŜda gałąź gospodarki narodowej w mniejszym lub większym stopniu

korzysta z wyników prac badawczych prowadzonych przez IMGW.

Cykl hydrologiczny

Pod wpływem energii słonecznej i sił ciąŜenia wody hydrosfery podlegają procesowi

ciągłego  krąŜenia  w  zamkniętym  obiegu  zwanym  cyklem  hydrologicznym.  Cykl
hydrologiczny obejmuje trzy główne środowiska przebywania wody: atmosferę, lądy i oceany
(rys.  1).  Woda,  znajdująca  się  w  atmosferze  w  stanie  gazowym,  zmieniając  stan  skupienia
na ciekły  lub  stały  dostaje  się  z  atmosfery  na  powierzchnię  lądów  i  oceanów  w  postaci
opadów, a następnie w wyniku procesu parowania wraca do atmosfery w postaci pary wodnej.
Część opadów dostających się na powierzchnię lądów nie wraca bezpośrednio do atmosfery,
lecz odpływa do oceanów.

Rys. 1. Schemat cyklu hydrologicznego [www.imgw.pl]

Cykl hydrologiczny jest zamkniętym systemem fizycznym, natomiast część lądowa

stanowi  jego  podsystem,  który  moŜe  być  traktowany  oddzielnie  jako  system  otwarty
z wejściem z atmosfery w postaci opadów i dwoma wyjściami, jednym w postaci parowania,
a  drugim  w  postaci  odpływu  rzecznego  do  oceanów.  Jednym  z  najprostszych  sposobów
ilościowego  opisu  cyklu  hydrologicznego  jest  metoda  bilansowania,  wynikająca  z  fizycznej
zasady  zachowania  masy.  Ilość  wody  dopływającej  do  określonego  miejsca,  w  określonym
przedziale  czasu,  równa  się  ilości  wody  odpływającej,  powiększonej  lub  zmniejszonej
o zmianę ilości wody retencjonowanej w przestrzeni bilansowania.

Zakres oraz cel pomiarów i obliczeń

Przystępując do projektowania budowli i urządzeń technicznych w korytach rzek i nad

nimi lub w ich dolinach, naleŜy zebrać i szczegółowo opracować dane dotyczące charakteru

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

tych  rzek.  Podstawą  obliczeń  hydrologicznych  są  wyniki  prac  hydrometrycznych
prowadzonych  systematycznie  przez  słuŜbę  hydrologiczną  skupioną  w  IMGW.  Do
podstawowych  prac  hydrometrycznych  naleŜą  obserwacje  stanów  wody  oraz  pomiary
prędkości  i  natęŜenia  przepływu.  Obserwacje  stanów  wody  umoŜliwiają  poznanie
właściwości rzek i są waŜną wskazówką do projektowania i wykonywania róŜnych urządzeń
i budowli  melioracyjnych  i  wodnych.  W  powiązaniu  z  obserwacją  stanów  wody
przeprowadza  się  pomiary  natęŜenia  przepływu.  Następnie  ustala  się  zaleŜności  między
stanami a przepływami wody i przeprowadza się ich analizę, oblicza wielkości odpływu oraz
objętości fal wezbraniowych.

Opracowania hydrologiczne, zwane teŜ operatem hydrologicznym, w których głównie

naleŜy  określić  wielkość  i  szybkość  wahań  stanów  wody  i  odpowiadające  im  przepływy,
wielkość odpływu oraz  wielkości przepływów  charakterystycznych, a niekiedy takŜe  wyniki
pomiarów  rumowiska  rzecznego,  stanowią  podstawę  hydrologiczną  projektów  budownictwa
melioracyjnego  i  wodnego.  Bez  znajomości  zagadnień  hydrologicznych  nie  byłoby  moŜliwe
prawidłowe  zaprojektowanie  budowli  regulacyjnych,  obwałowań  rzek,  ujęć  wody,  budowli
piętrzących, komunikacyjnych i innych, wznoszonych dla celów melioracyjnych, gospodarki
wodnej, komunalnej i rybackiej, komunikacji wodnej, drogowej i kolejowej i innych działów
gospodarki kraju.

Hydrometria to dział hydrologii zajmującej się obserwacją zmian poziomu wód

powierzchniowych  i  podziemnych  oraz  form  ich  zlodzenia.  W  ramach  tego  działu
wykonywane  są  takŜe  pomiary  głębokości  obiektów  wodnych,  prędkości  i  natęŜenia
przepływu  wody,  temperatury  i  składu  chemicznego  wód  oraz  opadów  atmosferycznych
i parowania z powierzchni wody i gruntu.

4.1.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co oznacza skrót IMGW?

Jak dzielimy stacje meteorologiczne?

Co to jest cykl hydrologiczny?

Jaki jest zakres pomiarów hydrologicznych?

Co to jest operat hydrologiczny?

Czym zajmuje się hydrometria?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na mapie Polski zaznacz podstawowe jednostki organizacyjne słuŜby hydrologiczno-

-meteorologicznej IMGW.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zgromadzić materiały i przybory do wykonania ćwiczenia,

zaplanować tok postępowania,

zaznaczyć podstawowe jednostki organizacyjne słuŜby hydrologiczno-meteorologicznej
IMGW,

zaprezentować pracę na forum grupy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

literatura z rozdziału 6.

Rysunek do ćwiczenia 1

Ćwiczenie 2

Na podstawie dostępnych informacji dokonaj charakterystyki cyklu hydrologicznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zgromadzić materiały i przybory do wykonania ćwiczenia,

zaplanować tok postępowania,

sporządzić rysunek przedstawiający cykl hydrologiczny,

zaznaczyć elementy cyklu hydrologicznego,

wyjaśnić terminy związane z cyklem hydrologicznym,

zaprezentować pracę na forum grupy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

tablice poglądowe,

—

przybory do pisania,

—

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenia 3

Na podstawie dostępnych źródeł (literatura, Internet) scharakteryzuj metody, zakres oraz

częstotliwość wykonywania pomiarów hydrologicznych. Swoje wnioski wpisz w tabelę.

Metody pomiarów

hydrologicznych

Zakres pomiarów

hydrologicznych

Częstotliwość pomiarów

hydrologicznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować

problematykę

rozdziału

poradnika

Organizacja

słuŜby

hydrometeorologicznej (materiał nauczania pkt. 4.1.1),

2) zastosować się do poleceń zawartych w rozdziale,
3) scharakteryzować metody, zakres oraz częstotliwość wykonywania pomiarów

hydrologicznych,

4) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

literatura z rozdziału 6.

4.1.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić skrót IMGW?

sklasyfikować podział stacji meteorologicznych?

wyjaśnić pojęcie cyklu hydrologicznego?

określić zakres pomiarów hydrologicznych?

określić, co zawiera operat hydrologiczny?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Stany wody

4.2.1. Materiał nauczania

Stany wody

Stan wody w rzece jest to wzniesienie zwierciadła wody w danym przekroju (profilu)

rzeki  ponad  przyjęty  umownie  poziom  odniesienia.  Do  określania  wielkości  i  szybkości
zmian  stanów  wody  w  cieku  słuŜą  urządzenia  pomiarowe  zwane  wodowskazami.  Poziom
odniesienia  jest  to  poziom  zerowy  podziałki  na  wodowskazie,  zwany  zerem  wodowskazu.
Zero wodowskazu obiera się zwykle poniŜej dna koryta rzeki i określa się jego rzędną, czyli
wysokość  nad  poziomem  morza.  Miejsce,  w  którym  dokonuje  się  obserwacji  stanów  wody,
nazywa  się  posterunkiem  wodowskazowym.  Stany  wody  na  wodowskazie  odczytuje  się
zawsze w centymetrach.

Posterunki wodowskazowe zakładane są na rzekach w charakterystycznych miejscach

zlewni:  powyŜej  i  poniŜej  waŜniejszych  dopływów  i  na  dopływach  w  miejscach,  w  których
poziom  wody  nie  jest  zakłócany  na  przykład  spiętrzeniem  wody  lub  teŜ  depresją  wywołaną
ujęciami  wody  oraz  bliskością  ujęcia  danego  cieku  do  cieku  wyŜszego  rzędu.  TakŜe
w miejscach gdzie jest większa liczba małych dopływów lub jeśli między duŜymi dopływami
występują  znaczne  odległości,  ewentualne  dopływy  wpływają  istotnie  na  przepływ  wody
w  rzece  i  dlatego  odcinek  nimi  zasilany  powinien  mieć  posterunek  wodowskazowy.
Posterunki  wodowskazowe  zakłada  się  teŜ  przy  budowlach  wodnych  oraz  w miejscach,
w których projektuje się wzniesienie budowli.

Przy lokalizacji posterunku wodowskazowego powinny być spełnione następujące

warunki:
–

odcinek rzeki powinien być moŜliwie prostolinijny,

–

koryto powinno być jednolite i zwarte pod względem geologicznym,

–

dno w pobliŜu wodowskazu nie powinno wykazywać większych zmian,

–

przed wodowskazem oraz za nim powinien być jednolity i bez spiętrzeń spadek

zwierciadła wody,

–

powinien być dobry dostęp (dla obserwatora) do wodowskazu przy kaŜdym stanie wody,

–

wodowskaz nie moŜe być uszkadzany przy przepływach wód i spływie lodów.
KaŜdy posterunek wodowskazowy wyposaŜony jest przynajmniej w jeden wodowskaz

zwykły (łatowy, palowy, pływakowy). W waŜniejszych posterunkach wodowskazowych oraz
w  zlewniach  badawczych  zakłada  się  dodatkowo  wodowskazy  samopiszące  (limnigrafy),
natomiast  w  celu  kontrolowania  stanów  wody  podczas  kulminacji  wezbrań,  obok  zwykłych,
zakłada  się  wodowskazy  maksymalne.  Częścią  składową  posterunku  wodowskazowego  są
trzy  niezaleŜne  od  siebie  repery  wodowskazowe,  czyli  trwałe  znaki  wysokościowe,  Ŝelazne
lub  betonowe,  stosowane  w geodezji.  Repery  te  powinny  być  osadzone  w  ścianach  budowli
wodnych i innych budowli nadrzecznych lub w gruncie. Repery wodowskazowe powinny być
powiązane  z  państwową  siecią  niwelacyjną  i  mieć  określone  rzędne  (z  dokładnością  do
1 mm). Na podstawie rzędnych tych reperów określa się rzędną zera wodowskazu.
Rodzaje wodowskazów

Do pomiarów stanów wody stosowane są wodowskazy łatowe, palowe, pływakowe,

samopiszące,

maksymalne

oraz

precyzyjne.

Wodowskazy

łatowe

podziałem

dwucentymetrowym są najczęściej stosowanymi  wodowskazami. Zakładane są tak,  aby zero
podziałki znajdowało się poniŜej najniŜszego zaobserwowanego stanu wody, a ich wysokość
pozwalała na odczytanie najwyŜszych stanów wody. Odczyty wodowskazów od zera w górę
są wówczas zawsze dodatnie. Na wodowskazach starych lub w przypadku cieków, w których
dno  na  skutek  erozji  uległo  w przekroju  usytuowania  posterunku  pogłębieniu,  zdarzają  się
odczyty ujemne od zera w dół (w kierunku dna).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Łata wodowskazowa umieszczona przy filarze (a); wodowskaz maksymalny z pływakiem spręŜynowym,

zatrzymującym się na wysokości maksymalnego stanu wody(b) [7, s. 136]

SłuŜba hydrologiczna w celu ułatwienia obliczania stanów wody obniŜa wówczas zero

wodowskazowe, zwykle o pełną liczbę metrów.

Wodowskaz łatowy składa się z metalowej lub drewnianej łaty, zaopatrzonej w podziałkę

słuŜącą do odczytywania poziomu zwierciadła wody. Wodowskazy mocuje się do pali
wbitych w dno rzeki lub do budowli, np. filaru mostu, jazu lub bulwaru. Wodowskazy bardzo
często zabezpiecza się przed płynącymi przedmiotami lub spływem lodu budując izbice lub
umieszcza się wodowskazy we wnękach wykonanych w murze budowli.

Rys. 3. Wodowskaz umieszczony na filarze [7, s. 136]

Wodowskazy palowe zakłada się na rzekach nieuregulowanych. Wodowskaz taki składa

się  z  pali  wbitych  w  dno  rzeki  i  skarpę  tak,  aby  szczyt  pierwszego  znalazł  się  poniŜej
najniŜszego moŜliwego poziomu wody. Pozostałe pale, zaopatrzone w metalowe bolce, wbija
się  w  skarpę  z  zachowaniem  stałej  róŜnicy  wysokości  co  50 cm.  Obserwacje  stanów  wody
prowadzi  się  za  pomocą  łaty  przenośnej.  Wodowskaz  pływakowy  składa  się  z  pływaka
wykonanego  z  blachy  nierdzewnej,  linki  lub  taśmy  z  podziałem  centymetrowym,  znaku
mierniczego  umieszczonego  na  pewnej  wysokości  nad  ziemią  oraz  przeciwwagi  (cięŜarka)
równowaŜącej  cięŜar  pływaka.  Znak  mierniczy  moŜe  być  teŜ  umieszczony  na  lince,  a  obok

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

niej  podziałką.  Zero  podziałki  powinno  odpowiadać  poziomowi  zwierciadła  wody,  a  odczyt
wykonany  na  podziałce  na poziomie  znaku  mierniczego  –  wysokości  od  zwierciadła  wody.
Podziałka wodowskazu pływakowego moŜe być równieŜ umieszczona na tarczy.

Ze względu na znaczne prędkości wody w rzece pływak umieszcza się zwykle w rurze

osłonowej lub w studni umieszczonej na brzegu, połączonej z wodą w rzece (otwór lub
przewód zamknięty), tak, aby poziomy wody były równe.

Wodowskaz samopiszący (limnigraf) składa się z pływaka oraz połączonego z nim

mechanizmu  rejestrującego  na  taśmie  stan  wody.  Limnigrafy,  umieszczone  w  specjalnych
obudowach  (budkach  murowanych  lub  drewnianych),  instaluje  się  na  studzienkach
znajdujących  się  w  korycie  rzeki  lub  na  brzegu,  a  połączonych  rurociągiem  z  rzeką,
aby poziom  wody  w  studzienkach  i  w  rzece  był  taki  sam.  Zamiast  studzienek  moŜna  teŜ
stosować  (zwłaszcza  na  małych  ciekach)  rury  wkopane  w  brzeg  lub  w  dno  cieku.  Pływak
limnigrafu (rys. 4) znajdujący się w studzience (rurze) na powierzchni wody unosi się przy jej
podnoszeniu, a wtedy jego linka (połączona z mechanizmem rejestrującym stany wód) skraca
się.  Linka  jest  u  góry  nawinięta  na  bloczek  zaopatrzony  w  zębatkę,  z  którą  połączony  jest
przyrząd rysujący na bębnie (obracającym się ze stałą prędkością) linię określającą w kaŜdym
czasie  stan  wody.  Jest  to  linia  ciągła,  idąca  w  górę  lub  w  dół  w stosunku  do poziomu
w zaleŜności  od  tego,  czy  stan  wody  w  rzece  wznosi  się,  czy  opada.  Limnigrafy  podające
stany wody na odległość nazywają się telelimnigrafami.

Wodowskazy maksymalne są to równieŜ wodowskazy pływakowe. Wzbierająca woda

podnosi do góry pływak. Pływak zaopatrzony jest w koło zębate z zapadką, która
uniemoŜliwia ruch pływaka w dół, dzięki czemu moŜna odczytać (nawet po pewnym czasie)
maksymalny stan wody.

Rys. 4. Limnigraf: 1 – bęben, pływakowy, 2 – pływak, 3 – linka, 4 – przeciwwaga, 5 – wodzik

z piórkiem, 6 – bęben rejestrujący z zegarem osadzonym na pionowej osi przyrządu,

7 – prowadnice [7, s. 139]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Obserwacje stanów wody

Obserwacje stanów wody dzielą się na zwyczajne i nadzwyczajne. Obserwacje

zwyczajne  prowadzone  są  codziennie  rano  o  ustalonej  godzinie  (w  lecie  o szóstej,  w  zimie
o siódmej) przez obserwatorów. Na małych rzekach, poniŜej siłowni wodnych, śluz i innych
budowli  zakłócających  przepływ  wodowskazy  obserwowane  są  trzy  razy  na  dobę.
Obserwacje  nadzwyczajne  prowadzi  się  w  okresie  wezbrań,  od  momentu,  gdy  stan  wody
osiągnie  i  przekroczy  wysokość  stanu  alarmowego  do  czasu  obniŜenia  się  go  do  tego  stanu.
Częstość  tych  obserwacji  zaleŜy  od  charakteru  rzeki.  Na  rzekach  nizinnych,  o  łagodnych
przyborach  wody,  liczba  obserwacji  wynosi  od  3  do  4  na  dobę.  Na  rzekach  górskich
obserwacje prowadzi się, co 3 godziny, a w okresie kulminacji wezbrań, co godzinę, a nawet
częściej.  Wraz  z  rejestrowaniem  (w  dzienniku  wodowskazowym)  stanów  wody  prowadzone
są zapisy  zjawisk  lodowych,  zarastania  koryt,  stanu  pogody  (burza,  odwilŜ,  mróz),  a  takŜe
uszkodzeń i innych zmian dotyczących wodowskazu.

Kontrolę połoŜenia zera wodowskazu przeprowadza się niwelacyjnie, co 2 lub 3 lata,

zwykle po zejściu lodów i większych wezbraniach wody. W przypadku zmiany połoŜenia
zera wodowskazu o 2 cm lub więcej, lub zniszczenia wodowskazu, repery umoŜliwiają
ustawienie go w pierwotnym połoŜeniu.

Opracowanie wyników obserwacji wodowskazowych

Obserwacje wodowskazowe ujęte w formie odpowiednich zestawień słuŜą jako materiał

wyjściowy do badania częstości występowania róŜnych zjawisk hydrologicznych. Daje
to moŜliwość wnioskowania o prawdopodobieństwie ich występowania. PoniewaŜ
rachunkowe opracowanie zebranego materiału obserwacyjnego nie daje przejrzystego obrazu
przebiegu zjawisk hydrologicznych, konieczne jest takŜe ich graficzne przedstawienie.

Rys. 5. Stany wody w rzece Bug – wodowskaz StrzyŜów [www.imgw.pl]

Tabela 1. Dane dotyczące stanów wody dla rzeki Bug – stan ostrzegawczy wynosi 600, stan alarmowy wynosi

750 [www.imgw.pl]

Data pomiaru

Godzina pomiaru

Stan wody

Zmiana stanu w ciągu godzin

2000.01.01

7.00

472

2008.01.02

7.00

462

2008.01.03

7.00

456

2008.01.04

7.00

454

2008.01.05

7.00

447

2008.01.06

7.00

438

2008.01.07

7.00

430

2008.01.08

7.00

428

2008.01.09

7.00

430

2008.01.10

7.00

426

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wykresy stanów wody

Wyniki obserwacji wodowskazowych prowadzonych w sposób ciągły moŜna przedstawić

graficznie w postaci wykresów. Na osi rzędnych wyznacza się stan wody, a na osi odciętych,
kolejne  dni  pewnego  okresu  (najczęściej  jednego  roku),  w  którym  dane  stany  zostały
zaobserwowane. Otrzymany wykres krzywej dobowych stanów wody odzwierciedla charakter
rzeki.  Dla  duŜej  rzeki  nizinnej  linia  krzywa  ma  kształt  płynny,  bez  gwałtowniejszych
wzniesień  w wyniku  wiosennych  wezbrań  i  wpływu  opadów  dla  rzeki  górskiej  natomiast
kształt krzywej jest odmienny, poniewaŜ roztopy i letnie deszcze powodują tu szybkie i duŜe
wezbrania,  po których  następuje  gwałtowne  opadanie  zwierciadła  wody.  KaŜda  rzeka
charakteryzuje się własnym odrębnym typem krzywej, przy czym wykresy wykonane dla lat
suchych będą róŜne od wykresów dla lat obfitujących w opady. Wykresy krzywej dziennych
stanów wód dla okresów jedno i wielorocznych takŜe róŜnią się od siebie.

Rys. 6. Wykres codziennych stanów wody rzeki górskiej: rzeka Kamienica Nawojowska, profil Nowy Sącz

[7, s. 142]

Krzywa częstości stanów wody

Do projektowania i wykonania budowli wodnych na rzekach oraz ustalania (na potrzeby

eglugi) odpowiadających danemu okresowi głębokości potrzebna jest znajomość częstości

występowania  określonych  stanów  wody  w  rzece.  Projektując  budowle  wodne  określa  się,
jakie  stany  wody  występują  w  rzece  i  czy  wyŜsze  wody  nie  będą  podmywały  budowli
połoŜonych nad rzekami, zagraŜając ich stałości. TakŜe towary znajdujące się w magazynach
portowych  mogą  nawet  po  stosunkowo  krótkim  czasie  znajdowania  się  pod  wodą  ulec
zniszczeniu.

W niektórych wypadkach lokalizowanie budowli nadrzecznych w odpowiednio wysokim,

nie podlegającym zalewowi miejscu byłoby zbyt kosztowne w stosunku do szkód, jakie
mogłoby spowodować okresowe zalanie wodą. Projektuje się wówczas budowle na terenach
dogodniejszych, ale niŜszych, z góry przewidując zalewanie ich, co pewien czas (dłuŜszy lub
krótszy – w zaleŜności od waŜności budowli). Na podstawie codziennych stanów wody
w rzece oraz częstotliwości moŜemy wykreślić wykres częstości stanów wody.

Wykres wykonuje się w sposób następujący. Na podstawie tabel codziennych stanów

wody  (zestawionych  w  Rocznikach  hydrologicznych  wód  powierzchniowych)  sporządza  się
tabele częstości stanów wody dla pewnego okresu. W tabelach codziennych stanów wody dla
rozpatrywanego okresu wyszukuje się stany najwyŜszy i najniŜszy i z ich róŜnicy określa się
obszar  zmienności,  to  jest  obszar,  w  którym  występują  wahania  stanów  wody.  Obszar  ten
dzieli się na przedziały,  np. o wielkości 10 cm.  Następnie z tabel  codziennych stanów wody
oblicza się liczbę zawartych w tych przedziałach spostrzeŜeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać wykres częstości stanów wody dla wodowskazu znajdującego się na rzece

Kamienicy  Nawojowskiej  –  profil  Nowy  Sącz  w  okresie  roku  hydrologicznego  od  listopada
1983  do  października  1984  naleŜy  najwyŜszy  zaobserwowany  w  tych  miesiącach  stan  wody
242 cm, najniŜszy 114 cm nanieść na wykres. Liczbę spostrzeŜeń zawartych w tym obszarze
zmienności  określa  się  z  liczby  spostrzeŜeń  w  kaŜdym  miesiącu.  Dla omawianego  okresu
wynosi ona 365 spostrzeŜeń (raz na dobę). Na osi rzędnych odkłada się stany wody w odstę-
pach 10 cm, na osi odciętych liczbę spostrzeŜeń o stanach wody. Poszczególne punkty łączy
się ze sobą i w ten sposób otrzymuje się Ŝądany wykres częstości.

Krzywa sum czasów trwania stanów wody

WaŜną czynnością przy wykonywaniu budowli wodnej jest określenie liczby dni

Rys. 9. Krzywa częstości stanów wody [www.imgw.pl]]

Krzywa sum czasów trwania stanów wody

WaŜną czynnością przy projektowaniu budowli wodnej jest określenie liczby dni

utrzymywania  się  w  badanym  okresie  pewnego  stanu  wody  wraz  ze  stanami  wyŜszymi  lub
niŜszymi.  Budowle  regulacyjne  takie  jak  tamy  podłuŜne  i  ostrogi  moŜna  wykonywać  przy
stanach  poniŜej  0,5 m  od  ich  korony  –  przy  stanach  wyŜszych  płynąca  woda  utrudnia  lub
uniemoŜliwia prowadzenie robót.

Planując roboty na określonym odcinku naleŜy ustalić ile czasu w ciągu roku potrzeba na

ich wykonanie. W tym celu słuŜy krzywa sum czasów trwania stanów wody, którą wykreśla
się za pomocą tabeli częstotliwości. Na osi odciętych wyznacza się odcinek przedstawiający
365 dni (przez ten okres trwał najniŜszy stan wraz ze stanami wyŜszymi), od których

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

odejmuje  się liczbę  dni  utrzymywania  się  stanu  bezpośredniego  wyŜszego.  W  przykładzie
wzięto  pod  uwagę  59  dni  (tabela  częstotliwości),  a  więc  stan  bezpośrednio  wyŜszy  od
najniŜszego wraz ze stanami wyŜszymi trwał przez 365-59=306 dni. W ten sposób otrzymuje
się drugi punkt krzywej. Postępując w dalszym ciągu w ten sposób, otrzymuje się w układzie
współrzędnych  szereg  punktów,  tworzących  po  połączeniu  krzywą  sum  czasów  trwania
stanów wody wraz z czasem trwania stanów wyŜszych. Krzywą sum czasów trwania stanów
wraz  z  niŜszymi  sporządzamy  na  podstawie  częstości  stanów  wody  nanosząc  w  układzie
współrzędnych czasy trwania stanów razem ze stanami niŜszymi.

Wykres związku wodowskazów

ZaleŜność między odczytami dwóch wodowskazów moŜna określić z wykresu związków

wodowskazów.  W  tym  celu  na  osi  odciętych  w  prostokątnym  układzie  współrzędnych  stan
wody na I wodowskazie, a na osi rzędnych – stan wody na II wodowskazie. Stany te muszą
być  odczytane  przy  ustalonym  zwierciadle  wody  w  rzece  lub  przy  kulminacji  tej  samej  fali.
Stany wody na wodowskazach I i II korespondują ze sobą wtedy, gdy na wodowskazie I dany
stan wody występuje o czas t – przejścia wody między dwoma wodowskazami, wcześniej niŜ
na wodowskazie II. Na wykres nanosi się stany ze sobą korespondujące. Poszczególne punkty
oznaczone na wodowskazie I i II nie leŜą na krzywej, lecz dają pewien rozrzut. Miedzy tymi
punktami  wykreśla  się  najbardziej  odpowiadającą  im  krzywą.  Związek  wodowskazów  nie
zawsze moŜna przedstawić w postaci linii prostej. W praktyce stosuje się często wyrównanie
za  pomocą  dwóch  lub  więcej  prostych.  Za  pomocą  wykresu  związku  wodowskazów  moŜna
kontrolować odczyty sąsiednich wodowskazów, uzupełniać ewentualne braki w obserwacjach
wodowskazowych,  badać  stałość  koryta  rzeki,  sprawdzać,  czy  nie  nastąpiło  naruszenie  zera
wodowskazowego oraz przewidywać zmiany mogące nastąpić w stanach wody.

Rys. 8. Wpływ kształtu profilu poprzecznego rzeki na związek dwóch wodowskazów: a) kształty profilów,

b) krzywa związku wodowskazów [8, s. 195]

Stany charakterystyczne i okresowe

Stany wody w przekroju rzecznym ulegają ciągłym zmianom. Zadaniem słuŜby

hydrologicznej

jest

badanie

tej

zmienności

oraz

ustalanie

wielkości

stanów

charakterystycznych  w  badanym  okresie.  Wielkości  stanów  wód,  ich  krańcowe  absolutnie
maksymalne  i  absolutnie  minimalne  wartości  oraz  trwające  w  pewnych  okresach  roku  stany
okresowe  wpływają  w  zasadniczy  sposób  na  projektowanie  i  wykonawstwo  budowli
wodnych.  Umiejętność  przewidywania  pojawienia  się  stanów  najwyŜszych  jest  szczególnie
potrzebna przy projektowaniu urządzeń, które z natury rzeczy powinny znajdować się blisko
koryta  cieku  (projektowanie  wysokości  posadowienia  magazynów  portowych,  wysokości
bulwarów i dróg dojazdowych).

Stany średnie i okresowe mają znaczenie w transporcie wodnym; ich długość trwania

warunkuje  okres  nawigacji  na  rzece.  Stany  najniŜsze  mają  wpływ  na  projektowanie
i wykonywanie  budowli  słuŜących  do zaopatrywania  osiedli  w  wodę.  Ujęcia  wodociągowe
muszą  być  projektowane  i wykonywane  tak,  aby  gwarantowały  dostarczanie  odpowiedniej
ilości  wody  w  sposób  ciągły,  bez  przerw  spowodowanych  obniŜaniem  się  jej  zwierciadła

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w rzece. Spośród obserwowanych stanów wody dla jednostkowych okresów obserwacyjnych
(miesiąc, rok, okres wegetacji) rozróŜnia się stany główne I stopnia: najwyŜsze, najniŜsze
oraz przeciętne – średnie i zwyczajne.

Rys. 9. Zestawienie stanów charakterystycznych dla rzeki Odry –wodowskaz Gozdowice [www.imgw.pl]]

redni stan wody jest średnią arytmetyczną codziennych stanów wody, natomiast

zwyczajny  odpowiada  wartości  stanu  środkowego  w  szeregu  uporządkowanym  według
wielkości  stanów  (środkowy  w  obszarze  zmienności  stanów  wody).  Stany  główne  I  stopnia
ustalone dla szeregu lat po sobie następujących tworzą serię obserwacyjną stanów głównych.
W  kaŜdej  serii  moŜna  rozróŜnić  stan  maksymalny,  minimalny,  średni  i  środkowy.  W  ten
sposób w przedziałach  głównych  I stopnia moŜna wyznaczyć  charakterystyczne stany, które
noszą nazwę stanów głównych II stopnia. RozróŜnia się 16 stanów II stopnia. Do oznaczenia
charakterystycznych stanów przyjęto następujące skróty literowe:
a)  stany główne I stopnia:

−

WW − stan najwyŜszy,

−

SW − stan średni,

−

ZW − stan zwyczajny,

−

NW −

stan najniŜszy,

Rys. 10. Podział na stany: wysokie, średnie i niskie [7, s. 149]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

b) stany główne II stopnia (najczęściej stosowane w opracowaniach hydrologicznych):

−

WWW − stan najwyŜszy spośród najwyŜszych stanów wody (najwyŜsza wielka
woda),

−

SWW − stan średni spośród najwyŜszych stanów wody (średnia wielka woda),

−

ZWW − stan zwyczajny spośród najwyŜszych stanów wody (zwyczajna wielka
woda),

−

SSW − średni spośród średnich stanów wody (średnia woda),

−

ZZW − zwyczajny spośród zwyczajnych stanów wody (zwyczajna woda),

−

SNW − średni spośród najniŜszych stanów wody (średnia niska woda),

−

ZNW − zwyczajny spośród najniŜszych stanów wody (zwyczajna niska woda),

−

NNW − najniŜszy spośród najniŜszych stanów wody (najniŜsza niska woda).

Stany oznaczone tłustym drukiem publikowane są w Rocznikach hydrologicznych. Obok

symboli oznaczających stan wody umieszcza się symbole literowe oznaczające okres
obserwacji w ciągu roku oraz lata obserwacji.

Pomiary temperatury wody

Do pomiaru temperatury wody uŜywane są termometry, na których moŜna odczytać

temperaturę  z  dokładnością  do  0,1°C.  Termometry  umieszczane  są  w  obudowie  metalowej
chroniącej  przed  stłuczeniem  i zaopatrzonej  u  dołu  w  zbiorniczek,  który  wypełnia  się  wodą.
Zbiorniczek  ma  na  celu  otoczenie  termometru  pewną  masą  wody,  co  zapobiega  szybkiej
zmianie  wskazań  termometru  przy  wciąganiu  go  na  powierzchnie,  zanim  zdąŜymy  dokonać
odczytu.  Oprócz  termometrów  rtęciowych  bywają  stosowane  termometry  elektryczne  oparte
na zasadzie  zmiany  przewodnictwa  elektrycznego  pod  wpływem  zmian  temperatury.  Mają
one  tę  zaletę,  Ŝe  odczyt  temperatury  odbywa  się  na  przyrządzie  znajdującym  się  nad  wodą,
gdy właściwy termometr (czujnik) znajduje się w punkcie, w którym dokonuje się pomiaru.

Termometry do pomiaru temperatury wody mają skalę o róŜnych rozpiętościach, gdyŜ

dokonujemy  pomiarów  temperatury  w  lecie  a  takŜe  w  czasie  zjawisk  lodowych.  W wodach
płynących  temperatury  w  przekroju  rzeki  są  dość  wyrównane.  Niekiedy  występują  jednak
znaczne  nieregularności  w  rozkładzie  temperatur,  spowodowane  np.  dopływem  wód
gruntowych  o  innej  ciepłocie  albo  zrzutami  podgrzanej  wody  z  zakładów  przemysłowych
lub wody chłodniczej z elektrowni.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co oznacza pojęcie stan wody rzece?

Co to jest zero wodowskazu?

Jak nazywa się miejsce, w którym dokonuje się obserwacji stanów wody?

W co powinien być wyposaŜony posterunek wodowskazowy?

Jakie przyrządy słuŜą do wykonania pomiarów stanów wody?

Kiedy wykonuje się obserwacje stanów wody?

Co to jest dziennik wodowskazowy?

Co to jest krzywa częstości stanów wody?

Jakie zaleŜności przedstawia wykres związku wodowskazów?

10.

Jaką rolę pełni słuŜba hydrologiczna?

11.

W jaki sposób przeprowadzany jest pomiar temperatury wody?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zaprowadź dziennik wodowskazowy. Prowadź obserwacje stanów wody, zjawisk

lodowych, zarastania koryt, stanu pogody, a takŜe uszkodzeń i innych zmian dotyczących
stanu wodowskazu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać treść rozdziału Stany wody (materiał nauczania pkt. 4.2.1),

zaprowadzić dziennik wodowskazowy,

prowadzić i rejestrować obserwacje stanów wody, zjawisk lodowych, zarastania koryt,
stanu pogody, a takŜe uszkodzeń i innych zmian dotyczących stanu wodowskazu.

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

dziennik wodowskazowy,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Na podstawie tabel codziennych stanów wody (zestawionych w Rocznikach

hydrologicznych wód powierzchniowych) opracuj krzywą częstości stanów wody dla okresu
od listopada 2001 do października 2002 ( roku hydrologicznego) dla dowolnego wodowskazu
znajdującego się na rzece Bug.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wyszukać w literaturze informacji dotyczącej wykonywania krzywej częstości stanów
wody,

przygotować tabele częstości stanów wody,

wyszukać stan najwyŜszy i najniŜszy,

obliczyć róŜnicę stanów tzw. obszaru zmienności,

podzielić obszar zmienności na przedziały o wielkości 10 cm,

obliczyć z tabel codziennych liczbę zawartych w tych przedziałach spostrzeŜeń,

narysować wykres,

przeanalizować z kolegami swoje spostrzeŜenia i uwagi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

papier milimetrowy,

—

Rocznik hydrologiczny wód powierzchniowych,

—

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Opracuj wykres związku wodowskazów dla wybranych posterunków wodowskazowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować treść rozdziału Stany wody (materiał nauczania pkt. 4.2.1),

opracować wykres związku dwóch wodowskazów,

nanieść na układ współrzędnych stan wody na I wodowskazie (oś odciętych), na osi
rzędnych stan wody na II wodowskazie,

narysować prostą między otrzymanymi punktami,

przeanalizować z kolegami swoje spostrzeŜenia i uwagi,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

papier milimetrowy,

—

tablice poglądowe,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 4

Wykonaj krzywe wodowskazowe z zaznaczeniem stanów charakterystycznych:

minimalnego, średniego i maksymalnego dla danego okresu hydrologicznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać treść rozdziału Stany wody (materiał nauczania pkt. 4.2.1),

opracować wykres krzywej wodowskazowej,

zaznaczyć stany charakterystyczne: minimalny, średni i maksymalny dla danego okresu
hydrologicznego,

przeanalizować z kolegami swoje spostrzeŜenia i uwagi,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

papier milimetrowy,

—

tablice poglądowe,

—

literatura z rozdziału 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić pojęcie stan wody w rzece?

wyjaśnić pojęcie zero wodowskazu?

wskazać miejsce, w którym dokonuje się obserwacji stanów wody?

określić, z jakich elementów składa się posterunek wodowskazowy?

sklasyfikować przyrządy słuŜące do pomiarów stanów wody?

określić termin wykonywania obserwacji stanów wody?

wypełnić dokumentację stanów wody?

wyjaśnić pojęcie krzywej częstości stanów wody?

zinterpretować

zaleŜności

wynikające

wykresu

związku

wodowskazów?

10)

określić zadania słuŜby hydrologicznej?

11)

wyjaśnić sposób pomiaru temperatury wody?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Prędkość wody

4.3.1. Materiał nauczania

Prędkość wody w korytach otwartych moŜna mierzyć za pomocą pływaków, młynków

hydrometrycznych,  dynamometrów.  Młynki  hydrometryczne  stosowane  są  do  pomiarów
prędkości  przepływu  wody  w  dowolnych  punktach  przekroju  poprzecznego  koryta.
Dynamometry  stosowane  są  do  pomiarów  punktowych,  zwłaszcza  powierzchniowych
podczas  wezbrań  wody.  Pływaki  są  bardzo  prostymi  przyrządami.  Wykonane  są  najczęściej
z drewna.  Mają  postać  krąŜka  lub  krzyŜaka  zbitego  z  desek.  Mogą  być  nimi  teŜ  butelki
częściowo wypełnione wodą. Pływaki słuŜą do odcinkowych i powierzchniowych pomiarów
prędkości  przepływu  wody  (na  podstawie  przebytej  drogi  i  czasu  przepływu  pływaka  na
badanym odcinku). Poruszają się one z prędkością odpowiadającą powierzchniowej prędkości
wody. Wymiary pływaków zaleŜą od rozmiarów koryta rzecznego. Aby były lepiej widoczne,
umieszcza się na nich chorągiewki.

Rys. 11. Pływaki do pomiaru powierzchniowej prędkości wody [7, s. 152]

Pomiaru dokonuje się w następujący sposób. Pływak umieszcza się w nurcie rzeki,

a następnie mierzy się długość jego drogi L oraz czas jej przebycia T. Prędkość v uzyskuje się
dzieląc L przez T. Zmierzoną prędkość powierzchniową moŜna w przybliŜeniu uwaŜać
za największą w danym przekroju poprzecznym cieku.

Młynki hydrometryczne róŜnią się od siebie kształtem korpusu, skrzydełek,

mechanizmem  liczącym  obroty,  mechanizmem  sygnalizującym,  sposobem  zawieszenia  oraz
innymi  szczegółami.  Młynki  starszego  typu  zaopatrzone  są  w  urządzenia  elektryczne
sygnalizujące  liczbę  obrotów  skrzydełek.  Urządzenie  elektryczne  składa  się  z  baterii
i dzwonka umieszczonego nad wodą (często w skrzynce młynka), przewodu łączącego baterię
z korpusem  młynka  oraz  ze  spręŜynką  kontaktową  umieszczoną  wewnątrz  niego.  Młynki
są tak  skonstruowane,  Ŝe  sygnały  następują  (spręŜynka  kontaktowa  zamyka  obwód
elektryczny  dzwonek  dzwoni)  co  20,  50  lub  100  obrotów  na  osi,  na  której  umieszczone
są napędzane  przez  wodę  skrzydełka.  Młynki  o  najnowszej  konstrukcji  wyposaŜone  są
w elektroniczne  sygnalizatory  czasu  i  liczby  obrotów  skrzydełek.  Znając  liczbę  pełnych
obrotów i czas (mierzony stoperem), w jakim one wystąpiły, moŜna obliczyć liczbę obrotów
na sekundę.

Do najbardziej rozpowszechnionych dynamometrów zalicza się rurkę Pitota i kulę

hydrometryczną.  Działanie  ich  polega  na  mierzeniu  wartości  parcia  hydrodynamicznego
wywieranego  na  przyrząd  przez  płynącą  wodę.  Rurka  Pitota  zbudowana  jest  z  dwóch
przewodów rurowych: pierwszy skierowany jest w kierunku przeciwnym do przepływu wody,
drugi  w  dół.  Parcie  hydrodynamiczne  w  rurce  o otworze  skierowanym  pod  prąd  powoduje
wzniesienie  słupa  wody  w  stosunku  do  drugiego  otworu  rurki  pionowej.  Rurki  Pitota  są
stosowane głównie w laboratoriach wodnych.

Kula hydrometryczna określa prędkość powierzchniową wody na podstawie kąta

odchylania się linki, na której zawieszona jest kula, od pionu. Określanie prędkości

za pomocą kuli jest mniej dokładne od pomiarów młynkami hydrometrycznymi. Kula

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ma jednak tę zaletę, Ŝe jest łatwa w uŜyciu i tania. Pomiar prędkości za pomocą kuli moŜe
być stosowany przede wszystkim podczas wezbrań, zwłaszcza w rzekach górskich, których
wezbrania są gwałtowne i krótkotrwałe oraz w czasie spływu kry lodowej.

Rys. 12. Schemat pomiaru prędkości wody kulą hydrometryczną [7, s. 155]

Sposoby pomiaru prędkości wody

Istnieją trzy sposoby pomiaru prędkości wody:

—

bezpośredni punktowy – w poszczególnych punktach przekroju,

—

bezpośredni odcinkowy – na pewnym odcinku cieku,

—

pośredni – pomiar spadku zwierciadła wody na pewnym odcinku i obliczenie jej
prędkości na podstawie wzorów.
Najdokładniejszy jest pomiar punktowy bezpośredni (pośredni obarczony jest

największymi błędami). ZaleŜnie od stopnia wymaganej dokładności stosuje się następujące
pomiary bezpośrednie:

—

zupełne – w całym przekroju badanym (w róŜnych punktach),

—

skrócone – w niektórych punktach przekroju,

—

powierzchniowe – na powierzchni lub teŜ pod powierzchnią zwierciadła wody.

Pomiary zupełne wykonuje się przewaŜnie za pomocą młynków hydrometrycznych;

obejmuje się wówczas pomiarem cały przekrój poprzeczny cieku.

Pomiary skrócone polegają na pomiarze prędkości wody na poszczególnych

głębokościach, w których wartości prędkości odpowiadają średnim prędkościom w pionach
hydrometrycznych

(pionowych

wycinkach

przekroju

poprzecznego,

róŜniących

się głębokościami). Średnie prędkości występują w przybliŜeniu na 0,4 h, gdzie h − głębokość
wody w miejscu pomiaru mierzona od dna. Pomiary skrócone zajmują mało czasu i mogą być
stosowane wówczas, gdy nie jest wymagana duŜa dokładność.

Pomiary powierzchniowe stosuje się rzadko. Wykonuje się je wtedy, gdy z powodu

szybko zmieniającego się stanu wody lub spływu kry lodowej nie moŜna wykonać pomiarów
zupełnych.

Pomiar prędkości przepływu

Przystępując do pomiaru prędkości przepływu wody naleŜy przede wszystkim wybrać

odpowiednie do tego miejsce. Będzie nim przekrój poprzeczny cieku, zwany
hydrometrycznym, odpowiadający następującym warunkom:
1)

przekrój koryta – zwarty, regularny, prostopadły do linii brzegów, usytuowany
na prostym odcinku cieku,

ruch wody w obranym przekroju – jednostajny, o strugach płynących równolegle
względem siebie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przekrój  hydrometryczny  –  odniesiony  do  stacji  wodowskazowej,  przepływy  obliczone
w wyniku  pomiarów  –  powiązane  z  odpowiadającymi  im  na  wodowskazach  stanami
wody.
Wybór  przekroju  hydrometrycznego  na  zwartym  odcinku  koryta  jest  konieczny  ze

względu na moŜliwość wykonywania pomiaru przy niskich stanach.

Rys.13. Przekrój hydrometryczny cieku [7, s. 157]

Przekrój hydrometryczny powinien być w zasadzie umiejscowiony w pobliŜu

wodowskazu, moŜe być od niego oddalony

;

jeśli na danym odcinku nie ma dopływów

powodujących  zmiany  przepływów,  a  tym  samym  –  stanów  wody  przy  wodowskazie.  Po
wybraniu  miejsca  przekroju  hydrometrycznego  określa  się  punkty,  w  których  będzie
się mierzyć prędkość wody. Wybiera się je tak, aby zmierzone prędkości dały całkowity obraz
ich rozkładu w badanym przekroju cieku. W tym celu nad korytem przerzuca się i naciąga za
pomocą  kołowrotka  wyskalowaną  linię  pomiarową,  a  następnie  wykonuje  się pomiary
głębokości  dna  za  pomocą  specjalnych  sond  (drąŜki  metalowe  lub  drewniane,  linki
z cięŜarkami,  rurki  blaszane).  Sondowanie  wykonuje  się  w  odstępach  co  0,1  –  0,5  lub 1,0 m
w małych ciekach i co 5 lub 10 m w ciekach duŜych; głębokość mierzy się tym „gęściej", im
koryto rzeki jest mniej regulowane.  Na

podstawie

wyników

pomiaru

głębokości

i odpowiadających  im  odległości  od  brzegu  wykreśla  się  przekrój  poprzeczny  cieku.  JeŜeli
jest  on  regularny  na  przykład  uregulowana  rzeka,  kanał,  rów,  pomiar  prędkości  moŜna
wykonywać  w  pionach  hydrometrycznych  w jednakowych  odstępach.  W  korytach
nieuregulowanych  piony  zakłada  się  w  miejscach  charakterystycznych,  jakimi  są największe
głębokości  i  załamania  dna.  Pomiary  prędkości  prowadzi  się  w  kaŜdym  pionie
hydrometrycznym  w  pięciu  poziomach:  przy  dnie,  na  głębokości  0,2 h,  0,4 h,  0,8 h
i pod powierzchnią

zwierciadła

wody.

Podczas

mierzenia

prędkości

przy

dnie

i pod powierzchnią  zwierciadła  wody  skrzydełka  młynka  hydrometrycznego  nie  mogą
dotykać  ani  wystawać  nad  wodę.  W  czasie  pomiaru  naleŜy  prowadzić  w  poszczególnych
pionach  szkice  tachoid  krzywych  rozkładu  prędkości  w  celu  natychmiastowego  wykrycia
ewentualnych błędów i pomyłek.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

W jaki sposób mierzy się prędkość wody w korycie rzecznym?

Jakie są sposoby pomiaru prędkości wody?

Co to jest przekrój hydrometryczny cieku?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj przyrządy do pomiaru prędkości wody. Uzupełnij tabelę.

Przyrząd do pomiaru prędkości
wody

Budowa

Młynki hydrometryczne

Pływaki hydrometryczne

Rurka Pitota

Kula hydrometryczna

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać treść rozdziału Prędkość wody (materiał nauczania pkt. 4.3.1),

scharakteryzować przyrządy do pomiaru prędkości wody,

uzupełnić tabelę,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

przyrządy do pomiaru prędkości wody,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Wyznacz średnią prędkość wody. Dokonaj pomiaru prędkości wody stosując pływaki

i pomiary pływakowe.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać treść rozdziału Prędkość wody (materiał nauczania pkt. 4.3.1),

wyznaczyć średnią prędkość wody za pomocą pływaka,

umieścić pływak w nurcie rzeki,

zmierzyć długość drogi L oraz czas jej przebycia T,

obliczyć prędkość v dzieląc L przez T,

zaprezentować wyniki pracy na forum grupy,

dokonać oceny poprawności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

pływaki,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 3

Pomiar prędkości wody w określonym przekroju poprzecznym przedstaw za pomocą

tachoidy oraz izotach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać treść rozdziału Prędkość wody (materiał nauczania pkt.4.3.1),
2)  przeprowadzić pomiar prędkości w róŜnych punktach przekroju poprzecznego,
3)  przedstawić prędkość za pomocą krzywej tachoidy,
4)  wykreślić izotachy na podstawie otrzymanych punktów tachoidy,
5)  zaprezentować wyniki pracy na forum grupy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

pływaki,

—

literatura z rozdziału 6.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić sposób pomiaru prędkości wody w korycie rzecznym?

wyjaśnić pojęcie – przekrój hydrometryczny cieku?

rozróŜnić sposoby pomiaru prędkości wody?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. NatęŜenie przepływu wody

4.4.1. Materiał nauczania

Pomiary natęŜenia przepływu

Pomiar natęŜenia przepływu moŜna wykonać metodami pośrednimi lub w sposób

bezpośredni.  Metody  pośrednie  obliczania  przepływu  wody  polegają  na  pomiarze
powierzchni  przekroju  poprzecznego  cieku  i  wyznaczeniu  w  nim  średniej,  prędkości  wody.
Obie te wielkości powinny być pomierzone przy tym samym stanie wody w cieku. Znając ich
wielkość  moŜna  obliczyć  natęŜenie  przepływu  wody  w  cieku  o  dowolnej  wielkości.
Bezpośrednie  pomiary  natęŜenia  przepływu  wody  polegają  na  pomiarze  całkowitego
przepływu  w  rozpatrywanych  przekrojach,  bez  jakichkolwiek  pomiarów  wielkości
pośrednich. MoŜna je stosować przy niewielkich przepływach.

Pośrednie pomiary natęŜenia przepływu

Obliczanie natęŜenia przepływu wzorami hydraulicznymi. Przy pośrednim pomiarze

prędkości wody w cieku, tj. pomiarze spadku zwierciadła wody, prędkość przepływu oblicza
się za pomocą róŜnych wzorów hydraulicznych. Obliczanie natęŜenia przepływu na
podstawie pomiarów zupełnych. Po wykonaniu zupełnego pomiaru prędkości przepływu
przystępuje się do obliczania natęŜenia przepływu za pomocą jednej z trzech metod:
–

rachunkowej Harlachera,

–

wykreślnej Harlachera,

–

wykreślnej Culmanna.

Obliczanie objętości przepływu metodą rachunkową Harlachera ma następujący

przebieg:
1)

wykreślenie przekroju poprzecznego koryta cieku z zaznaczeniem cyframi rzymskimi
pionów hydrometrycznych,

obliczenie powierzchni pól zawartych między poszczególnymi pionami,

obliczenie średnich prędkości w pionach: powierzchnie splanimetrowanych pól,
ograniczonych przez tachoidy, dzieli się przez głębokości w poszczególnych pionach,

obliczenie  średnich  prędkości  w  poszczególnych  polach  jako  średnich  arytmetycznych
z dwóch  prędkości  średnich  obliczonych  w  pionach  ograniczających  dane  pole, dla  pól
skrajnych,  prędkości  średnie  przyjmuje  się  w  zaleŜności  od  charakteru  brzegów:
dla nieznacznie  pochyłego  brzegu  o  gładkim  podłoŜu  przyjąć  moŜna  2/3  prędkości
w pionie,

obliczenie przepływów częściowych przez pomnoŜenie powierzchni pól przez
odpowiadające im średnie prędkości,

zsumowanie przepływów częściowych i otrzymanie całkowitego przepływu w cieku
w chwili pomiaru; w czasie wykonywania obliczeń sporządza się zestawienie wyników.
Przepływ moŜna obliczyć metodą przybliŜoną mnoŜąc powierzchnię przekroju

poprzecznego F przez średnią prędkość v

w pionach.

Obliczanie przepływu metodą wykreślną Harlachera polega na:

wykreśleniu przekroju poprzecznego cieku i oznaczeniu (jak w metodzie rachunkowej)
pionów hydrometrycznych,

wykreśleniu w kaŜdym pionie krzywych prędkości i obliczeniu dla kaŜdego z nich
prędkości średnich (jak w metodzie rachunkowej),

odłoŜeniu w kaŜdym pionie w górę od linii zwierciadła wody odcinków odpowiadających
prędkościom średnim w pionach,

wykreśleniu krzywej prędkości średnich przez końce pionowych odcinków,

obliczeniu w kaŜdym pionie iloczynów głębokości i prędkości średniej (q = t- v

)

i odłoŜeniu ich od linii zwierciadła wody w dół,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wykreśleniu przez końce tych odcinków krzywej przepływu,

obliczeniu (przez planimetrowanie) powierzchni ograniczonej krzywą przepływu i linią
zwierciadła wody.

Rys. 14. Przekrój poprzeczny koryta do obliczenia przepływu metodą Harlachera [7, s. 161]

Prędkości średnie oraz iloczyn ich głębokości odkłada się w przyjętej skali. Istota metody

wykreślnej  Harlachera  polega  na  sporządzaniu  krzywej  prędkości  obrazującej  wartość
prędkości w kaŜdym punkcie przekroju oraz na wykreślaniu na podstawie krzywej prędkości
krzywej  ograniczającej  powierzchnię  przepływu.  Powierzchnia  ta wyznacza  przepływ
całkowity.  Przyjmując  róŜne  wartości  stałej  a,  obserwujemy  zmieniające  się  pole  krzywej
przepływu.  Wynika  stąd,  Ŝe  stała  Harlachera  jest  wartością  ujmującą  zaleŜność  między
wielkością  przepływu  przypadającą  na  jednostkę  pola  krzywej  przepływu  a  wielkościami
skali: prędkości i głębokości. Obliczanie przepływu metodą wykreślną Culmanna polega na:
1)

wykreśleniu przekroju poprzecznego jak w innych metodach,

wykreśleniu izotach (linii jednakowych prędkości) w pewnych odstępach, np. 0,1 m/s,
0,5 m/s,

obliczeniu (przez planimetrowanie) powierzchni pól między izotachami.

Rys. 15. Wykres do obliczania przepływu metodą Culmanna [7, s. 162]

Przepływ całkowity otrzymuje się sumując iloczyny prędkości średnich, poszczególnych

pól przez ich powierzchnie. Wynik obliczeń zestawia się w tabeli. Prędkości dla pól leŜących
tuŜ przy dnie, przyjmuje się jako średnią dennej równej 0 i wartości izotachy ograniczającej
tę powierzchnię.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Obliczanie przepływu na podstawie pomiarów niezupełnych.

Jeśli nie zaleŜy nam na większej dokładności pomiaru lub trzeba go wykonać

w stosunkowo krótkim czasie, np. w okresie szybko zmieniających się stanów wody, stosuje
się  niezupełny  pomiar  prędkości.  MoŜna  posługiwać  się  w  tym  celu  młynkiem
hydrometrycznym,  pływakami  lub kulą.  W  przypadku  uŜycia  młynka  prędkości  mierzy  się
w pionie  w  jednym,  dwóch  lub  trzech  punktach.  Prędkość  w  jednym  punkcie  przekroju
mierzy  się  na  głębokości  0,4  od  dna,  gdyŜ  na tej głębokości  w  przybliŜeniu  odpowiada  ona
ś

redniej

w pionie. Przy pomiarze w dwóch punktach mierzy się prędkość na głębokości

0,2 i 0,8 h, a prędkość średnią w pionie przyjmuje się jako średnią arytmetyczną. Zasada
opracowania wyników pomiarów niezupełnych nie róŜni się od zasady opracowywania
wyników zupełnych.

Obliczanie przepływu na podstawie pomiarów powierzchniowych

Prędkości powierzchniowe pływakiem lub kulą hydrometryczną naleŜy mierzyć

w róŜnych punktach przekroju poprzecznego i traktować je jako śred

nie

w pionach.

Bezpośrednie pomiary natęŜenia przepływu wody

Istnieje wiele metod bezpośredniego pomiaru przepływu. W przypadku małych cieków

stosuje się naczynia i zbiorniki cechowane oraz przepływomierze, do których naleŜą głównie
przelewy  i  koryta  pomiarowe.  Jeśli  pomiar  przy  ich  uŜyciu  nie  jest  moŜliwy,  stosuje
się metody:  chemiczną,  termometryczną  lub  kolorymetryczną.  Pomiary  za  pomocą  naczyń
i zbiorników cechowanych, choć proste i dokładne, są stosowane tylko w przypadku małych
ilości  wody  (przy  określaniu  wydatku  źródeł,  odpływu  wody  z wylotów  drenarskich,  przy
pomiarach  laboratoryjnych).  Polegają  one  na doprowadzeniu  całkowitego  przepływu  do
naczynia (wiadra) lub wycechowanego zbiornika o znanej pojemności i zmierzeniu stoperem
czasu  jego  napełnienia.  Zbiorniki  wycechowane  są tak, Ŝe kaŜdemu  poziomowi  wody
odpowiada  określona  objętość.  Do  pomiarów  laboratoryjnych  stosuje  się  zbiorniki
z cechowanymi  otworami  umieszczonymi  w  dnie  lub  w  ścianie  bocznej;  pozwala  to  na
obliczanie  ilości  wypływającej  wody  za  pomocą  wzorów,  których  współczynniki  zostały
określone doświadczalnie.

Do pomiaru natęŜenia przepływu (zwłaszcza w dłuŜszym okresie) słuŜą teŜ korytka

wywrotne  o  znanej  objętości.  Wykonuje  się  je  przewaŜnie  z  blachy  i  umieszcza  tak,
by po przechyleniu  się  wokół  poziomej  osi  wylała  się  z  nich  cała  zawartość  wody.
Przechylenie  się  korytek  z  jednej  na  drugą  stronę  następuje  samoczynnie  pod  wpływem
cięŜaru  wody  (w  momencie,  gdy  osiągnie  ona  określony  poziom).  Liczbę  napełnień,  moŜna
mierzyć automatycznie za pomocą zainstalowanego na osi korytka licznika obrotów.

Przelewy pomiarowe są to przegrody zainstalowane w korycie pomiarowym; są one

wykonane  (z  blachy  lub  innego  materiału)  tak,  by  ich  krawędzie  (lub  najniŜszy  punkt
przelewu trójkątnego) umieszczone były nad zwierciadłem wody poniŜej przelewu. PoniewaŜ
powierzchnia  przelewu  jest  wielkością  stałą,  przepływ  zaleŜy  od  wysokości  wzniesienia
zwierciadła  wody  nad  krawędzią  przelewową.  ZaleŜność  tę  ustala  się  dla  kaŜdego  przelewu
oddzielnie,  sporządzając  wykresy.  Wykonanie  pomiaru  polega  na  odczytaniu  wysokości
zwierciadła  wody  na  wodowskazie  umieszczonym  w  pewnej  odległości  przed  przelewem
i wielkości  przepływu  z  wykresu.  Wykres  zaleŜności  przepływu  od  wzniesienia  zwierciadła
wody  nad  koroną  przelewu  sporządza  się  w  czasie  jego  tarowania.  JeŜeli  przelew  nie  jest
wytarowany,  do obliczania  przepływu  stosuje  się  wzory  hydrauliczne.  Do  najczęściej
stosowanych  naleŜą  przelewy  cienkościenne  niezatopione,  przy  których  poziom  dolnego
zwierciadła wody nie ma wpływu na jego wydatek:
–

Bazina i Ponceleta, umieszczane w korytach o ściankach pionowych,

–

Thomsona − trójkątne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

Cipolettiego − trapezowe,

–

o przekroju półkolistym.
Za pomocą przelewów mierzy się przepływy od kilku litrów na sekundę do kilkunastu

/s. Przelew Thomsona słuŜy do określania najmniejszych przepływów.

Koryta pomiarowe produkowane są równieŜ z blachy stalowej odpornej na korozję

i wyposaŜone w urządzenia słuŜące do pomiarów natęŜenia i sumowania przepływu.
Instalowane są najczęściej na doprowadzalnikach wody (do nawadniania, do zakładów pracy)
i odprowadzalnikach ścieków, na przykład z zakładów przemysłowych do oczyszczalni
ś

cieków. W ciekach charakteryzujących się burzliwym ruchem wody (o duŜych spadkach),

w których  nie  jest  moŜliwe  zastosowanie  naczyń  i  przelewów,  przepływ  moŜna  obliczyć
metodą  rozcieńczenia  wskaźnika.  Wskaźnikiem  jest  najczęściej  roztwór  chemiczny,
temperatura  lub barwnik,  stąd  teŜ  uŜywa  się  nazw:  metoda  chemiczna,  termometryczna
lub kolorymetryczna.

Metoda chemiczna polega na wyznaczeniu na pewnym dogodnym odcinku cieku dwóch

przekrojów,  wprowadzeniu  do  wody  w  przekroju  wyŜej  połoŜonym  roztworu  soli  o  znanym
stęŜeniu  oraz  na  pobieraniu  w  drugim  próbek  wody  i  badaniu  ich  stęŜenia.  Rozcieńczenie
zaleŜy  od  ilości  przepływającej  wody,  wielkość  przepływu  określa  się  na  podstawie  róŜnic
stęŜenia  wprowadzonego  roztworu  i  poddanych  badaniom  próbek  pobranych  w drugim
przekroju.  Metoda  ta  wymaga  specjalnej  aparatury  oraz  umiejętności  dozowania  roztworu
i wykonywania analizy pobranych próbek.

Metoda termometryczna, mniej dokładna od chemicznej, jest do niej podobna. RóŜnica

polega na tym, Ŝe stosuje się tu zamiast roztworu wodę o róŜnej temperaturze (np. cieku
głównego i dopływu lub źródła).

Metoda kolorymetryczna jest równieŜ podobna do chemicznej. RóŜni się jednak

od chemicznej tym, Ŝe zamiast roztworu soli stosuje się w niej barwniki. Na podstawie
róŜnicy zabarwienia wody w dolnym i górnym przekroju określa się wielkość przepływu.
Do badania stopnia zabarwienia stosuje się przyrząd zwany kolorymetrem.

Obliczanie odpływu na podstawie stanów wód

KaŜdemu stanowi wody w ustalonym korycie rzeki odpowiada określone natęŜenie

przepływu. Twierdzenie to jest słuszne, jeŜeli warunki przepływów nie zmieniły się, a więc
dno rzeki w danym przekroju poprzecznym nie zostało pogłębione lub spłycone, a takŜe
przekrój podłuŜny rzeki nie uległ zmianom.

Na przepływ wody przez przekrój rzeczny ma równieŜ wpływ stopień zlodzenia

oraz zarośnięcia koryta przez roślinność. Czynniki te powinny być wzięte pod uwagę przy
ustalaniu związku między odczytanym na wodowskazie stanem wody a odpowiadającym
mu natęŜeniem przepływu. Związek między tymi czynnikami moŜna przedstawić wykreślnie
za pomocą krzywej natęŜenia przepływu, zwanej teŜ krzywą konsumpcyjną.

Krzywa natęŜenia przepływu (konsumpcyjna)

Krzywa natęŜenia przepływu określa związek stanów wody H i przepływu Q w przekroju

wodowskazowym; Q = f(H).

Krzywą przepływu wykreśla się na podstawie szeregu wykonanych w danym przekroju

rzeki  pomiarów  wielkości  przepływu.  Na  osi  rzędnych  zaznacza  się  stany  wody,  a  na  osi
odciętych − odpowiadające im objętości przepływu. Dla kaŜdego wyniku pomiaru przepływu
przy określonym  stanie  wody  otrzymuje  się  w  prostokątnym  układzie  współrzędnych  jeden
z punktów  krzywej  przepływu.  W  wyniku  większej  liczby  pomiarów  otrzymuje  się  większą
liczbę  punktów  i  na  ich  podstawie  wykreśla  się  krzywą  natęŜenia  przepływu  w  kształcie
paraboli  wypukłej  ku  górze.  KaŜdy  profil  rzeczny  ma  własną  krzywą  natęŜenia  przepływu
odniesieniu  do miejscowego  wodowskazu,  którego  zero  powinno  znajdować  się  stale  na

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jednej wysokości. JeŜeli w danym przekroju pomiarowym zmieniają się warunki przepływu,
zmienia  się  równieŜ  kształt  krzywej.  Wyznaczanie  krzywej  moŜna  przeprowadzić  metodami
graficznymi i analitycznymi. W praktyce hydrologicznej stosuje się często najprostszą metodę
graficzną  polegającą  na  odręcznym  wyrównywaniu  punktów  pomiarowych  linią  krzywą.
Wyrównanie  krzywej  przepływu  metodami  analitycznymi,  polega  na  wyraŜeniu  krzywej
róŜnymi typami równań, wyraŜających zaleŜność między przepływem a stanem. Opracowanie
równań  rozpoczyna  się  od  ustalenia  wielkości  stałej  B.  Stała  B  moŜe  mieć  znak  dodatni  lub
ujemny,  zaleŜnie  od  tego,  czy  rzędna  zera  wodowskazu  znajduje  się  wyŜej  czy niŜej  od
rzędnej  dna.  Stała  ta  oznacza  taki  stan  na  wodowskazie,  przy  którym  Q=0.  JeŜeli  zero
wodowskazu  połoŜone  jest  równo  z  poziomem  dna  (B=0),  wykres  krzywej  bierze  początek
w punkcie  zerowym  układu  współrzędnych.  W  innym  wypadku  współrzędne  początkowego
punktu krzywej zaleŜą od wartości B.

Rys. 16. Krzywa konsumpcyjna [7, s. 170]

Charakterystyki prędkości wody w korycie rzecznym

Prędkości wody w korytach rzecznych kształtują się pod wpływem róŜnorodnych

czynników, często znacznie róŜniących się w poszczególnych rzekach. Do najwaŜniejszych
z nich moŜna zaliczyć:
–

spadek zwierciadła wody,

–

głębokość,

–

opory ruchu,

–

kształt i wymiary przekroju poprzecznego,

–

kształt koryta w planie,

–

ruch rumowiska,

–

zjawiska lodowe,

–

zarastanie koryta,

–

istniejące budowle wodne,

–

przeszkody lokalne.
Proces kształtowania się prędkości w korycie rzecznym jest, więc zjawiskiem bardzo

złoŜonym. Opis ogólnej struktury strumienia wody wymaga określenia charakterystyk
prędkości: w pionie, w przekroju poprzecznym i wzdłuŜ biegu rzeki.

Określanie charakterystyk prędkości na podstawie bezpośrednich pomiarów

Najprostszym sposobem określania charakterystyk prędkości są bezpośrednie pomiary

prędkości w przekroju poprzecznym. Na stacjach wodowskazowych są wykonywane kilka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

razy w roku pomiary przepływu, najczęściej poprzez pomiar prędkości za pomocą młynka
hydrometrycznego. Wobec tego w przekrojach wodowskazowych wszystkie charakterystyki
prędkości mogą być określone z pomiarów bezpośrednich.

Charakterystyki prędkości w pionie

Pełną charakterystykę prędkości w wybranym pionie daje rozkład prędkości. Rozkład ten

kształtowany

jest

głównie

przez

opory

dna

oraz

opory

wewnętrzne

(tarcie

międzycząsteczkowe).  Wielkość  oporów  dna  zaleŜy  od  rodzaju  materiału  dennego  oraz
od ukształtowania  dna.  W  przypadku  dna  płaskiego,  opory  wynikają  z  chropowatości
poszczególnych  ziaren  materiału  dennego.  Rozkład  prędkości  będzie  w  tym  przypadku
regularny.  Jeśli  dno  koryta  ukształtowane  jest  w  postaci  róŜnego  rodzaju  form  dennych
(zmarszczki,  fałdy  i  in.),  to  stanowią  one  dodatkowy  czynnik  oporu  ruchu  i  wpływają
na deformację rozkładu prędkości w pionie. Ponadto istotnymi czynnikami wpływającymi na
rozkład prędkości w pionie są zjawiska lodowe, zarastanie, przeszkody lokalne i wiatr.

Rozkład prędkości w pionie jest to krzywa, zwana tachoidą łącząca końce wektorów

prędkości strumienia wody na róŜnych głębokościach.

Prędkość powierzchniowa w pionie (u

) jest to prędkość, z jaką poruszają się

powierzchniowe cząstki wody w miejscu usytuowania wybranego pionu w korycie rzecznym.

Prędkość maksymalna w pionie (u

max

) jest to największa prędkość w pionie spośród

prędkości strumienia wody na róŜnych głębokościach.

Rys. 17. Krzywe prędkości w pionach [7, s. 158]

JeŜeli rozkład prędkości w pionie jest regularny, prędkość maksymalna występuje

na poziomie zwierciadła wody i odpowiada prędkości powierzchniowej w pionie. Czynniki
zaburzające rozkład prędkości w pionie (wiatr, zjawiska lodom powodują zazwyczaj

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

występowanie prędkości maksymalnej w pionie poniŜej zwierciadła wody. Prędkość średnia
w pionie (u

) jest to prędkość obliczona dla całego pionu w ten sposób, Ŝe pole zawarte

pomiędzy  prostą  wyznaczającą  pion  i  wykresem  tachoidy  jest  równe  polu  prostokąta
o wysokości  odpowiadającej  głębokości  pion  i  szerokości  odpowiadającej  wektorowi
prędkości  u

. Prędkość średnia w pionie w wielu przypadkach jest bliska prędkości

obserwowanej na głębokości równej 0,6 całkowitej głębokości pionu.

Charakterystyka prędkości w przekrojach niekontrolowanych

W sytuacji przekroju niekontrolowanego na rzece kontrolowanej lub niekontrolowanej

nie ma  moŜliwości  oszacowania  rozkładu  prędkości  w  przekroju  rzeki  bez  znajomości
pewnych  charakterystyk  hydraulicznych  koryta  rzecznego.  W  związku  z  tym  za  przekrój
niekontrolowany  naleŜy  uwaŜać  przekrój,  w  którym  nie  wykonuje  się  pełnego  zakresu
pomiarów  prędkości  w  całym  przekroju  poprzecznym,  a  jedynie  pomiary  umoŜliwiające
pośrednie  wyznaczenie  wymaganych  charakterystyk  prędkości.  Najczęściej  wyznacza
się następujące charakterystyki prędkości:
–

rozkład prędkości w pionie,

–

prędkość średnią w pionie,

–

prędkość średnią w przekroju poprzecznym.
Wzory do obliczania wymienionych charakterystyk wymagają znajomości takich

elementów, jak:
–

prędkość powierzchniowa (mierzona zwykle metodą pływakową),

–

spadek hydrauliczny zwierciadła wody (mierzony metodami geodezyjnymi),

–

geometria przekroju poprzecznego (sondowanie),

–

skład granulometryczny materiału dna i brzegów oraz ich ukształtowanie,

–

współczynniki szorstkości dna i brzegów.
Niektóre z tych elementów są stosowane zamiennie.

Obserwacja zjawisk lodowych

Pomiar grubości pokrywy lodowej wykonujemy w przeręblach. Po wyrąbaniu przerębli

i odsłonięciu w ten sposób kawałka swobodnego zwierciadła wody brzegi przerębli obmarzają
i lód na krawędziach staje się grubszy od reszty pokrywy. Aby uniknąć powstającego na
skutek tego błędu w pomiarze grubości pokrywy lodowej, pomiaru dokonujemy łatą
z „czujnikiem” pozwalającym na ominiecie zgrubienia przy krawędziach.

Zastosowanie techniki w pomiarach natęŜenia przepływu

W hydrologii ultradźwiękowej najodpowiedniejszymi nadajnikami i odbiornikami

ultradźwiękowymi  są  przetworniki  piezomagnetyczne,  gdyŜ  są  one  mniej  podatne
na zakłócenia  i  wykazują  większą  trwałość  od  przetworników  piezoelektrycznych.  Sposób
działania  odbiorników  ultradźwiękowych  piezomagnetycznych  opiera  się  na  odwrotnym
zjawisku  magnetstrykcyjnym.  Gdy  pręt  piezomagnetyczny  jest  poddany  odkształceniu,
zmienia  się  jego  stan  namagnesowania  i  otaczającej  go  cewce  zostanie  zaindukowane
elektryczne  napięcie.  Na  piezomagnetyczny  odbiornik  działa  zmienne  ciśnienie  dźwiękowe,
to  znaczy,  Ŝe  gdy  umieścimy  go  w  polu  dźwiękowym,  zmienne  ciśnienie  fali  dźwiękowej
wywoła

odkształcenie,

które

powoduje

zmianę

magnetyzacji.

odbiorniku

piezomagnetycznym  wytwarza  się  słabe  zmienne  napięcie  elektryczne  o  tej  samej
częstotliwości.  NaleŜy  je  jednak  najpierw  wzmocnić,  a  dopiero  potem  doprowadzić
do przyrządu pomiarowego. W celu otrzymania duŜego sygnału napięciowego wskazane jest
stosowanie  rezonansowego  piezomagnetycznego  odbiornika  o

częstotliwości fali

pobudzającej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Sonda pomiarowa Koppelmana: 1 – drut niklowy, 2 – izolacja akustyczna, 3 – zwojnica

[www.imgw.pl]]

Echosondy znalazły szereg zastosowań. Najbardziej znaną jest echosonda pionowa

słuŜąca do pomiaru głębokości morza, rzek i jezior. Na podstawie dokonywanych pomiarów
moŜna  równieŜ  dokonywać  obrazowania  kształtu  dna  morskiego,  odkrywać  wraki,
wykonywać pomiar natęŜenia przepływu a takŜe  wykrywać ławice  ryb.  Wadą tej echosondy
jest jej nieruchomość, tzn. moŜna wykrywać przedmioty i określać ich odległość tylko wtedy,
gdy leŜą bezpośrednio pod statkiem wewnątrz stoŜka dźwiękowego przetwornika echosondy.
Do  poszukiwania  przedmiotów  w  pobliŜu  powierzchni  wody  słuŜy  echosonda  pozioma.  Jej
nadajnik  promieniuje  impulsy  poziomo,  równolegle  do  powierzchni  wody,  najczęściej
w kierunku  poruszania  się  statku.  Natomiast  do  poszukiwania  we  wszystkich  kierunkach,
uŜywa  się  źródła  dźwięku,  wytwarzanego  przy  pomocy  urządzenia  obrotowego.  Echosondy
pracują w jednym wymiarze, natomiast poŜądane jest znalezienie dwuwymiarowego pomiaru
głębokości,  w  którym  podobnie  jak  w  urządzeniach  radarowych  wskaźnik  wizualny
umoŜliwia  widzenie  powierzchni  badanej  części  morza  lub  dna.  Do  tego  celu  wykorzystuje
się  nadajnik  ultradźwiękowy,  który  obraca  się  lub  przesuwa  liniowo  i  moŜe  przebadać
stoŜkiem  ultradźwiękowym  dno  morza  lub  obszar  wodny  zawarty  między  statkiem  a  dnem.
Wobec  tego,  Ŝe  pomiar  dokonywany  jest  powoli,  dlatego  we  wskaźniku  wizualnym
stosowana jest lampka oscyloskopowa o długiej poświacie. Odchylenie strumienia elektronów
jest  zsynchronizowana  z  ruchem  nadajnika  ultradźwiękowego,  natomiast  jasność  plamki

wietlnej sterowana jest za pomocą echa.

Ocena dokładności pomiarów natęŜenia przepływu wody

rednie dobowe przepływy określane są za pomocą zaleŜności stan-przepływ

na podstawie  codziennych  pomiarów  stanów  wody.  Wobec  tego  ocena  dokładności  ich
określenia  zaleŜy  od  dokładności  pomiarów  stanów  i  przypływów  wody  oraz  dokładności
określenia  krzywej  przepływu.  Codzienne  wartości  stanów  wody  są  mierzone  w  ustalonych
terminach  z  dokładnością  ±1,0  cm  na  rzekach  nizinnych  i  ±2,0 cm  na  rzekach  górskich
i podgórskich.  Stany  wody,  poza  obserwacjami  nadzwyczajnymi  w  okresie  wezbrań,  mierzy
się  w  polskiej  słuŜbie  hydrologicznej  w  jednym  terminie  w  ciągu  doby  o  godzinie  7

, lub

w trzech terminach o 6

, 12

, 18

, a jedynie na ok. 300 posterunkach są rejestrowane

w sposób  ciągły  za  pomocą  limigrafów.  Okresowe  pomiary  natęŜenia  przepływu  wody
stanowią  podstawę  do  określenia  związku  stan-przepływ.  Przyjmuje  się,  Ŝe  aby  poprawnie
określić  ten  związek  naleŜy  w  początkowym  okresie  istnienia  posterunku  wodowskazowego
wykonać co najmniej 20 pomiarów przepływu wody w całej amplitudzie wahań stanów wody.
Następne  pomiary  przepływu,  tzw.  pomiary  kontrolne  w  liczbie  około  10  rocznie,  mają
dostarczać  informacji  o  stałości  lub  zmianach  związku  Q  =  f(H).  KaŜdy  pomiar  jest
obarczony  pewnym  błędem,  który  ma  charakter  błędu  przypadkowego  i  błędu
systematycznego. Pierwszy związany jest przede wszystkim ze sposobem wykonania pomiaru
i przyjmuje róŜne wartości losowe, drugi związany jest zazwyczaj z przyrządem pomiarowym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i  nie  zmienia  się  przy  powtarzaniu  pomiaru.  Pomiarom  przepływu  nie  moŜna  przypisać
dokładnej  wielkości  błędu  przypadkowego,  moŜna  natomiast  wykonać  pomiar  wielokrotnie
i doprowadzić do określenia przeciętnej wartości przepływu oraz do statystycznej oceny błędu
w  postaci  przedziału  ufności.  Przedział  ufności  przyjmuje  się  na  ogół  na poziomie  95%,
wtedy  jego  szerokość  jest  równa  podwojonemu  standardowemu  odchyleniu  wyników
pomiarów przepływu.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

W jaki sposób wykonuje się pomiar natęŜenia przepływu wody?

Do czego słuŜy metoda Harlachera i metoda Culmana?

Jakie znasz metody bezpośredniego pomiaru przepływu?

Co to są przelewy pomiarowe?

Na czym polega róŜnica pomiaru prędkości wody między metodą chemiczną a metodą
termometryczną?

Co to jest krzywa konsumpcyjna?

Jakie czynniki kształtują w korytach rzecznych prędkość wody?

Kiedy wykonuje się pomiar prędkości wody?

Co to jest rozkład prędkości w pionie?

10.

W jaki sposób powstaje tachoida?

11.

W jaki sposób przeprowadzany jest pomiar grubości pokrywy lodowej?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sporządź krzywą natęŜenia przepływu dla dowolnej rzeki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeczytać

treść

rozdziału

NatęŜenie

przepływu

wody

(materiał

nauczania

pkt. 4.4.1),

ustalić róŜnicę rzędnych zera wodowskazu i rzędnej dna,

zaznaczyć na osi rzędnych stany wody a na osi odciętych odpowiadające im przepływy,

wykreślić na podstawie otrzymanych punktów krzywą natęŜenia przepływu,

zaprezentować wyniki pracy na forum grupy,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

papier milimetrowy,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj metody obliczania natęŜenia przepływu. Uzupełnij tabelę.

Metoda rachunkowa

Harlachera

Metoda wykreślna

Harlachera

Metoda wykreślna

Culmanna

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać treść rozdziału NatęŜenie przepływu wody (materiał nauczania pkt. 4.4.1),
2)  scharakteryzować metody obliczania natęŜenia przepływu wody w naturalnym cieku,
3)  uzupełnić tabelę, porównać wyniki,
4)  zaprezentować wyniki pracy na forum grupy,
5)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

literatura z rozdziału 6.

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiar natęŜenia przepływu wody w naturalnym cieku.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować rozdział NatęŜenie przepływu wody (materiał nauczania pkt. 4.4.1),

wykonać pomiar natęŜenia przepływu,

zaprezentować wyniki pracy na forum grupy,

dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

—

przybory do pisania,

—

literatura z rozdziału 6.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić sposoby pomiaru natęŜenia przepływu wody?

wyjaśnić róŜnice w obliczaniu natęŜenia przepływu metodami
Harlachera i Culmanna?

scharakteryzować metody bezpośredniego pomiaru przepływu?

określić zasadę działania przelewów pomiarowych?

określić róŜnicę między metodami: chemiczną i termometryczną?

określić pojęcie krzywej konsumpcyjnej?

określić czynniki wpływające na prędkość wody w korycie
rzecznym?

wykonać pomiar prędkości wody?

wyjaśnić zasady sporządzania tachoidy?

10)

określić sposób pomiaru grubości pokrywy lodowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 35 min.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Wyniki obserwacji i pomiarów zbierane przez IMGW z terenu całego kraju są
opracowywane, publikowane i wydawane w formie
a)

roczników.

dzienników.

sprawozdań.

meldunków.

Pod wpływem energii słonecznej oraz sił ciąŜenia wody hydrosfery podlegają procesowi
ciągłego krąŜenia w zamkniętym obiegu zwanym

cyklem hydrologicznym.

cyklem rocznym.

cyklem meteorologicznym.

cyklem hydrometrycznym.

Do podstawowych prac hydrometrycznych naleŜą obserwacje
a)

stanów wody oraz pośrednie i bezpośrednie pomiary natęŜenia przepływu.

wpływu zlodzenia i zarastania koryt rzecznych.

stanów wody oraz pomiary prędkości i natęŜenia przepływu.

stanów charakterystycznych i okresowych.

4. Hydrometria to dział hydrologii zajmującej się pomiarami poziomu

wód dennych oraz wód gruntowych.

wód powierzchniowych i podziemnych oraz form ich zlodzenia.

wód artezyjskich.

poziomu zwierciadła wody.

5. Do określania wielkości i szybkości zmian stanów wody w cieku słuŜą przyrządy

pomiarowe zwane

drogowskazami.

wodowskazami.

hydrowskazami.

wodomiarami.

6. Obserwacje zwyczajne prowadzone są codziennie rano o ustalonej godzinie przez

obserwatorów w lecie

o piątej, w zimie o szóstej.

o siódmej, w zimie o ósmej.

o szóstej, w zimie o siódmej.

i zimie o siódmej.

7. Na podstawie pomiarów stanów wody w rzece oraz częstotliwości moŜemy sporządzić

wykres
a)  częstości stanów wody.
b)  związku wodowskazów.
c)  stanów charakterystycznych.
d)  pomiaru prędkości przepływu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Prędkość wody w korytach otwartych moŜna mierzyć za pomocą

wodowskazów i reperów.

wodowskazów łatowych i samopiszących.

pływaków, młynków hydrometrycznych, dynamometrów.

limnigrafu.

9. Schemat przedstawia pływaki do pomiaru

krzywej częstości stanów wody.

codziennych stanów wody.

powierzchniowej prędkości wody.

natęŜenia przepływu wody.

10. Istnieją trzy sposoby pomiaru prędkości wody. Najdokładniejszy jest pomiar

punktowy pośredni.

punktowy bezpośredni.

pośredni.

bezpośredni odcinkowy.

11. Na podstawie wyników pomiaru głębokości i odpowiadających im odległości od brzegu

wykreśla się przekrój

stanu najwyŜszego.

okresowy cieku.

podłuŜny cieku.

poprzeczny cieku.

12. Metoda rachunkowa Harlachera słuŜy do obliczania

krzywej sum czasów trwania stanów wody.

szybkości przepływu.

stanów wody.

natęŜenia przepływu.

13. Bezpośredni pomiar natęŜenia przepływu wody dla małych cieków przeprowadza się

stosując

wodowskazy pływakowe.

młynki hydrometryczne.

przelewy i koryta pomiarowe.

pływaki i pomiary pływakowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Za pomocą przelewów mierzy się przepływy a ich wielkość podaje się w jednostkach

a) m

/s.

b) dm

/s.

c) m

/h.

d) dm

/h.

15. Metoda polegająca na wyznaczeniu na pewnym dogodnym odcinku cieku dwóch

przekrojów, a następnie wprowadzeniu do wody w przekroju wyŜej leŜącym roztworu
soli o znanym stęŜeniu oraz na pobieraniu w drugim przekroju próbek wody i badaniu ich
stęŜenia to metoda

wykreślna.

kolorymetryczna.

chemiczna.

Harlachera.

16. Do badania stopnia zabarwienia wody w metodzie kolorymetrycznej stosuje się przyrząd

zwany

kolorymetrem.

dozymetrem.

kolorygrafem.

kolomierzem.

17. Na przepływ wody przez przekrój rzeczny ma wpływ

stopień zlodzenia oraz zarośnięcia koryta przez roślinność.

ryŜ lodowy.

piętrzenie jazem dwudzielnym.

budowa zapór.

18. Krzywą przepływu wykreśla się na podstawie szeregu pomiarów wykonanych w danym

przekroju rzeki

wielkości przepływu.

wielkości natęŜenia.

stanu wody.

prędkości w pionie.

19. Rozkład prędkości w pionie jest to krzywa, łączącą końce wektorów prędkości strumienia

wody na róŜnych głębokościach zwaną

konsumpcyjną.

tachoidą.

krzywą rozkładu prędkości.

krzywą częstości stanów wody.

20. Pomiar grubości pokrywy lodowej wykonujemy

w rzekach.

w jeziorach.

w przeręblach.

nad brzegami jezior i stawów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Wykonywanie pomiarów hydrologicznych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1.  Atlas hydrologiczny Polski. IMGW. Wyd. Geol., Warszawa 1986
2.  Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z.: Hydrologia ogólna. PWN, Warszawa 2006
3.  Brzeziński J., Ozga-Zielińska M.: Hydrologia stosowana. PWN, Warszawa 1997
4.  Byczkowski A.: Hydrologia. Tom 1 i 2. SGGW, Warszawa 1996
5.  Kleczkowska  A.S.,  RóŜkowski  A.  (red.):  Słownik  hydrogeologiczny.  MOŚZŃiL,

Wydawnictwo Trio, Warszawa 1997

6. Kowalski J.: Hydrogeologia z podstawami. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Wrocław

1998

7. Król C.: Hydrologia. Państwowe Wydawnictwa Rolnicze i Leśne, Warszawa 1996
8. Płochniewski Z.: Hydrologia i geologia inŜynierska. Wydawnictwo Geologiczne,

Warszawa 1986

9. Radlicz-Ruhlowa H., Szuster A.: Hydrologia i hydraulika z elementami hydrogeologii.

WSiP, Warszawa 1997

10. strona internetowa: www.imgw.pl