Гидрологические приборы

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, используются для наблюдений за элементами гидрологического режима рек, озёр, водохранилищ, морей, океанов и других водных объектов. Основная группа гидрологических приборов предназначена для регулярных наблюдений на гидрометеорологической сети. Гидрологические наблюдения характеризуются массовостью и продолжительностью по времени, многообразием измеряемых физических величин, широким диапазоном параметров, поэтому гидрометеорологическая сеть оснащена примерно 60 тысячами измерительных приборов около 80 разных типов. Некоторые гидрологические приборы и устройства могут использоваться на любых водных объектах, другие специализированы по объектам (река, море и др.), а также по направлениям исследований и представляют собой отдельные гидрологические приборы или проблемно ориентированные комплексы, измеряющие одновременно один или несколько физических параметров гидросферы. В зависимости от поставленных задач для определения одной и той же величины могут использоваться несколько конструктивно различных гидрологических приборов - от простейших до автоматизированных устройств.

Гидрологические  приборы можно условно разделить на три группы: речные, морские и специальные. Речные гидрологические приборы измеряют и регистрируют физические, динамические и химические характеристики водных объектов суши (рек, озёр, водохранилищ, болот). Вероятно, наиболее древние устройства для наблюдений за уровнями воды появились в 4-м тысячелетии до нашей эры на реке Нил (ниломеры). Современные средства для измерения уровней воды представляют собой большую группу приборов, устанавливаемых на специальных свайных и реечных гидрологических постах: водомерные рейки, радарные и дистанционные уровнемеры, самописцы уровней с аналоговой записью или цифровым регистратором. Глубины измеряются намёткой (размеченный деревянный шест), лотом (ручным или механическим), эхолотом. Местоположение точек промеров фиксируется с помощью геодезических инструментов или приборов системы глобального позиционирования. Местные скорости и направления течения воды регистрируются (в определённых точках потока) измерителями скорости потока с регистратором, гидрометрическими вертушками, индукционными измерителями скорости потока (для малых, заросших рек), поверхностными и глубинными поплавками; средние скорости на вертикалях потока - поплавком-интегратором, гидрометрической вертушкой (перемещая её вертикально), устройствами с доплеровскими датчиками, специальными электронными приборами. Расход воды (количество воды, протекающее через поперечное сечение водотока в секунду) в экспериментальных бассейнах и лабораториях измеряется в лотках, водосливах с помощью мерных сосудов, водомерных насадок, расходомеров. На средних и больших реках, кроме вертушек, используют различные гидрометрические установки: стационарные, подвижные, дистанционные. Расходы воды на ГЭС вычисляются по рабочим характеристикам турбин. В ирригации применяются водомеры-автоматы. Температуру воды измеряют родниковыми, опрокидывающимися и электронными термометрами, толщину ледяного покрова и шуги - ледовым буром и шугомерной рейкой. Пробы воды для анализа химического состава, оценки концентрации и расхода взвешенных в потоке наносов и растворённых веществ отбираются батометрами с заданных глубин. Для измерения расходов влекомых наносов, транспортируемых потоком по дну, используются донные батометры, а при изучении донных отложений - донные щупы разных конструкций: дночерпатели и грунтовые трубки. Профилограф даёт непрерывную запись мощности донных отложений по профилю. Для определения гранулометрического состава отложений используется набор сит. Прозрачность и цвет воды оценивают с помощью белого диска. Для оценки мутности применяются фотомутномеры.

Морские гидрологические приборы регистрируют динамические, оптические, химические, физические параметры морской воды. По назначению океанографическую аппаратуру подразделяют на приборы для измерения и регистрации уровня (уровнемеры, мареографы), глубин (эхолоты), скорости и направления течения (морские вертушки, доплеровские измерители скорости течений и профилографы), температуры (глубоководные термометры, термосолезонды), высоты волн и скорости распространения (волнографы, волномеры), плотности, солёности, гидрохимических и оптических параметров, содержания растворённого кислорода, электропроводности (кондуктометры, рН-метры, фотометры, фотоколориметры, спектрометры и др.), ледовых явлений, для взятия проб воды (кассеты батомеров), донных отложений (дночерпатели, грунтовые трубки) и тому подобное. Приборы и устройства устанавливаются на стационарных сооружениях, судах, глубоководных аппаратах и подводных лабораториях, океанографических платформах, буях, самолётах, вертолётах и искусственных спутниках Земли. Существует множество отдельных гидрологических приборов или измерительных комплексов, регистрирующих одновременно несколько гидрологических характеристик морской воды. К ним относятся: СТД-зонды, которыми измеряют солёность (электропроводность), температуру и давление; автономные свободноплавающие приборы типа «Арго» и др. В зависимости от решаемых задач эти приборы могут быть укомплектованы другими наборами датчиков: содержания растворённого кислорода, мутности, гидрохимических и иных параметров. Зонды работают в режимах реального времени с передачей информации по кабель-тросу на борт судна или в автономном режиме с накоплением данных на встроенное запоминающее устройство. Автономные приборы часто устанавливают на долговременных станциях - заякоренных буйковых, дрейфующих, донных и тому подобное. Свободноплавающие приборы периодически передают накапливаемую информацию в береговые центры данных через спутниковую связь.

Специальные гидрологические приборы используются для решения отдельных гидрологических задач. На специализированных водно-балансовых, болотных, русловых и других станциях и постах применяются приборы: для измерения слоя выпавших осадков - осадкомеры, плювиографы; высоты и плотности снежного покрова и запасов воды в нём - рейки, снегомеры; испарения с почвы и водной поверхности - испарители; влажности почвы - влагомеры; глубины промерзания и оттаивания - мерзлотомеры и др.

Лит.: Карасев И. Ф., Васильев А. В., Субботина Е. С. Гидрометрия. Л., 1991; Коровин В. П., Тимец В. М. Методы и средства гидрометеорологических измерений. Океанографические работы. СПб., 2000.