Изучение гидрологических объектов суши

Цель: выявить зависимость гидрологических объектов от совокупности природных условий; овладеть приемами полевых наблюдений за гидрологическими объектами.
Оборудование: шнур длиной 20—30 м, размеченный узелками через 1 м; шест длиной 2—3 м, поплавки (стеклянные бутылки с небольшим грузилом), секундомер, бутылки для пробы воды.

Методические рекомендации
Водоемы суши отличаются динамикой водной массы и имеют два вида: проточные — ручьи, родники, реки, мелиоративные канавы; стоячие — лужи, озера, пруды, болота, водохранилища.

Для изучения гидрологических объектов следует выбирать те, которые занимают относительно локальное положение в пространстве: малая река, небольшое озеро, родник или участок болота. Во время полевой практики студенты знакомятся с одним из водоемов и делают его описание. Они устанавливают зависимость вод суши от рельефа, характера горных пород и климата, определяют состояние вод водоемов, разрабатывают
мероприятия по их очистке. В ходе практики формируются навыки проведения гидрометрических работ, обработки полученных материалов, составления гидрологических характеристик родника, реки или озера.

Ход работы
Задание 1. Изучение родника.

1. Местоположение родника (овраг, долина реки и т. д.). Положение на карте.

2. Определение типа родника — нисходящий, восходящий.

3. Описание характера местности — рельеф, тип растительности.

4. Определение температуры воды.

5. Нахождение дебита родника.

6. Расчистка родниковой чаши.

Определение физико-химических свойств родника. Температуру воды определяют обыкновенным термометром. Термометр должен находиться в воде 5—10 мин. Цвет и прозрачность воды определяют следующим образом: воду наливают в стакан тонкого стекла, ставят на лист белой бумаги и смотрят на содержимое сверху вниз. Вода может быть бесцветной, зеленоватой, желтоватой, бурой, голубоватой. Просматривая воду на свет, устанавливают, прозрачная она или мутная. Химический состав воды распознают на глаз и по запаху. Белый налет на камнях и листьях травянистых растений около источника указывает на содержание в воде карбонатных пород (известняка, мела). При наличии железистых соединений вода имеет ржавый оттенок, соединений марганца — черный. Газ в источнике выдает себя выделением пузырьков из воды. Органические вещества определяют по гнилостному (болотному) запаху. Если вода содержит сероводород, то она имеет запах тухлых яиц. Обычно вода источников лишена запаха. Для оценки жесткости воды используется мыльный раствор. В бутылку с водой добавляют немного мыльного раствора, бутылку взбалтывают — в жесткой воде мыльная пена почти не образуется, в мягкой ее будет много.

Определение дебита родника. Наиболее простой способ измерения расхода воды — объемный. Для этого определяют время, в течение которого наполнится сосуд: кружка, банка соответствующего объема. Частное от деления объема сосуда на время наполнения сосуда (в секундах) даст величину дебита родника за 1 с. Умножив частное на соответствующее число секунд в часе, сутках, вычисляют количество выходящей воды
в течение одного часа, одних суток.

Задание 2. Изучение малой реки или ручья.
1. Определите по карте местоположение и гидрографические особенности реки (ручья): исток, устье, протяженность, где берет начало (болото, родники). Проследите течение.

2.Определите местоположение точки наблюдения, нанесите ее на карту или схему, опишите характер местности.

3. Составьте схематический профиль речной долины, укажите ее ширину, глубину, террасы, коренные берега, пойму.

4. Отметьте места выхода подземных вод, установите восходящие или нисходящие источники.

5. Измерьте ширину и глубину реки, скорость течения, температуру воды. Определите площадь живого сечения и примерный расход воды.

6. Установите уровень стояния воды в реке в межень и паводок. Определите разницу между уровнями в метрах.

7. Отберите пробу воды для последующего лабораторного анализа.

8. Опишите хозяйственное использование реки.

9. Занесите результаты работы в полевой дневник.

При изучении малой реки определяют ее ширину, глубину и скорость течения, ведут сбор сведений у местных жителей о режиме реки, ее использовании в водоохранных мероприятиях.

Измерение ширины реки. Ширину реки измеряют шнуром, натянутым с одного берега на другой. Глубину измеряют вдоль такого шнура шестом длиной 2—3 м, предварительно размеченным на сантиметры. Счет делений на шесте идет от нижнего конца. Передвигаясь вброд, шест опускают до дна через равные отрезки и фиксируют деление, на уровне которого находится вода. Это и будет глубина реки в данном месте. Измерения принято начинать с левого берега (см. рис. 4) [19].

Рис. 4. Поперечное сечение реки

Измерение скорости течения реки. Для измерения скорости течения воды в реке нужны поверхностные поплавки и секундомер. Секундомер можно заменить часами с секундной стрелкой. Наиболее удобным
и употребительным типом поверхности поплавка являются отпиленные от сухого бревна деревянные кружки (плашки) диаметром 10—20 см
и толщиной 4—6 см. Чтобы поплавки были хорошо видны на воде их желательно окрасить в яркий цвет.

Перед началом измерительных работ вдоль одного из берегов реки откладывают рулеткой расстояние, соответствующее примерно 3—4-кратной ширине реки, перпендикулярно оси реки намечают 4 створа, обозначаемые на обоих берегах вёшками (см. рис. 5) [19].

Рис. 5. Расположение створов
Через главный створ натягивают промерную веревку со свешивающимися над водой приметными метками. На одинаковом от него расстоянии вверх и вниз по течению разбивают соответственно верхний и нижний створы. В 5—10 м выше верхнего створа намечают пусковой створ для того, чтобы в момент прохода поплавка через верхний створ он уже принял скорость течения реки.

Измерение строится по плану: бригадир с секундомером и записной книжкой находится у главного створа. Он руководит работой и фиксирует время. Один член бригады стоит с поплавками у пускового створа, второй — у верхнего створа, третий — у нижнего створа, четвертый — у промерной веревки, пятый — ниже последнего для вылавливания поплавков. Обязанности наблюдателей сводятся к тому, чтобы отметить момент прохождения поплавков через створ. Наблюдатель должен стоять так, чтобы вешка, отмечающая створ на его берегу, закрывала вешку противоположного берега.
Первый наблюдатель у пускового створа по команде забрасывает поплавок. Второй наблюдатель в момент прохождения поплавка через верхний створ дает сигнал бригадиру, который запускает секундомер. Когда поплавок подплывает к главному створу, третий помощник говорит «Есть!» и сообщает, на каком расстоянии от уреза прошел поплавок. Бригадир замечает время (не останавливая стрелки секундомера). После того как поплавок войдет в нижний створ, о чем сигнализирует четвертый помощник, бригадир останавливает секундомер.
Количество поплавков зависит от ширины реки. На небольшой реке можно пустить от 5 до 10 штук. Поплавки распределяются равномерно по ширине русла реки, пуская каждый следующий поплавок только после того, как предыдущий пройдет нижний створ. Поплавки нумеруют в порядке их пуска.
Зная расстояние между верхним и нижним створами и продолжительность хода поплавка на данном участке, легко вычислить скорость поплавка и, значит, — скорость течения путем деления этого расстояния на число секунд, соответствующее продолжительности хода поплавка. Средняя скорость течения в реке равна среднему арифметическому скоростей движения всех поплавков.

Список рекомендуемой литературы: 2, 3, 11, 12, 19, 21.

2. Биология с основами экологии