Водомерните наблюдения на реките са предмет на специална наука, наречена хидрометрия, която е раздел от хидрологията.

Названието “хидрометрия” има гръцки произход и преведено буквално, означава водоизмерване.

В широкия смисъл на думата хидрометрията представлява измервателната част от хидрологията.

Може да се каже, че хидрографията и хидрометрията дават на хидрологията основния материал, върху който тя гради своите изводи при определяне режима на водните източници.

Развитието на хидрометрията е в тесни връзки с развитието на хидротехническото строителство и с развитието на корабоплаването на големите реки.

Всяко едно съоръжение трябва да бъде изградено с оглед на режима на водния източник, който ще се използва.

Следователно определянето на режима е първата и основна задача при проектирането на каквито и да било хидротехнически съоръжения /диги, канали, мостове, водохранилища, шлюзове и др./.

Немислимо е също така едно съвременно корабоплаване без основно познаване на елементите на водния режим на корабоплавателните реки.

Основните изисквания, на които трябва да отговарят водомерните наблюдения и измервания са:

• да бъдат непрекъснати;
• да са точни;
• да обхващат един дългогодишен период.

Във връзка с практическите изисквания, които се поставят на речната хидрометрия, е необходимо за всеки подлежащ на изследване пункт от реката да се извършват следните дейности:

1. наблюдение на водните стоежи;
2. измерване скоростта на течението;
3. определяне на водните количества;
4. установяване на връзка между водните стоежи и водните количества;
5. измерване на наносите;
6. измерване на температурата на водата;
7. наблюдения на ледовите явления.

При определени пунктове дори се извършват слециални изследвания за химическия състав на водата, изпарението от водната повърхност, температурата на въздуха, сила и посока на вятър и вълнение, валежи и др.

За удовлетворяването на непосредствените нужди на корабоплаването се налага ежедневно наблюдение на водните стоежи по цялата дължина на реката и тяхното изменение за последните 24 часа – повишение или понижение.

По височината на водните стоежи корабоводителите се ориентират както за условията на плаване в даден участък от реката /високи, средни или ниски води/, така и за дълбочините при праговите участъци.

Наблюденията за скоростта на течението както по оста на фарватера, така и по цялото живо сечение не се довеждат ежедневно до корабоплавателите, но служат за основа при изработването на лоцмански карти, на които се дават данни за скоростта на течението по оста на фарватера.

Измерванията на водните количества в определени пунктове от реката служат при определяне на ниското корабоплавателно и регулационно ниво /НКРН/ и високото корабоплавателно ниво /ВКН/ на реката.

(виж. стр. 40)

Установяването на връзката между водните стоежи и водните количества е необходимо за определяне на ежедневните водни количества.

Наблюденията за температурата на водата се налагат за изучаване на температурния режим на реката и за прогнозиране на ледови явления.

Съществено значение за корабоплаването имат също точните и непрекъснати наблюдения за ледовия режим на реките поради това, че наличието на ледови явления е едно от най-сериозните препятствия за корабоплаването.

Изучаването на тези елементи от водния режим на реките има практическо приложение освен непосредствено за корабоплаването, но също така и за нуждите на проектирането и строителството на различни хидротехнически съоръжения.

Поради това в отделни пунктове на реката се налагат и специални наблюдения на химичните свойства на речната вода, нейната замърсеност с оглед използването ѝ за промишлени цели, напояване, водоснабдяване и др.

Наблюденията за плаващите и дънните наноси служат за изучаване на процесите в речното корито, а също така за оразмеряване на пречиствателни станции, изграждане на хидровъзли /шлюзове/ и др.

За нуждите на корабоплаването и проектирането се извършват наблюдения за силата и посоката на вятъра, вълнението, температурата на въздуха, количествата и вида на валежите и др.

Водомерни постове

Водомерните постове представляват устройства за ежедневно наблюдение на водните стоежи, отнесени към предварително избран хоризонт, който се нарича “нула” на водомерния пост или на водоотчета.

Абсолютната кота на този хоризонт се означава като кота на нулата на водомерния пост и обикновено се избира така, че само при изключително ниски води стоежите да бъдат под нулата на водоотчета, т.е. да имат отрицателни стойности (виж. стр. 27).

Абсолютните коти на всеки един водомерен пост по река Дунав са дадени в специален справочник, наречен километровник на р. Дунав.

Видове

водомерни постове

В зависимост от приспособленията за измерване на водните стоежи, водомерните постове могат да се разделят на две основни групи – прости и предаващи.

Простите устройства от своя страна се делят на:

• рейкови;
• колови;
• смесени.

Рейковият водомерен пост по своето устройство е най-евтин, прост и същевременно най-удобен за провеждане на наблюденията.

Той се състои от 1-, 2- или 4-метрови рейки, здраво закре-пени към конструкцията на някое неподвижно съоръжение като мост, подпорна или кейова стена, към специално построен бетонен блок или твърда крайбрежна скала.

Водомерните рейки обикновено са изработени от чугун и имат деления през 2 cm, което позволява отчитането на водния стоеж да се извършва с точност до 1 cm.

Стойностите по водомерната рейка се изписват в dm.

Рейките могат да бъдат монтирани вертикално или наклонено.

Деленията на наклонените водомерни рейки се изчисляват по формулата: х = 2/cos α, където  α е ъгълът, под който е монтирана водомерната рейка.

Долният край на рейката трябва да бъде винаги под водата дори при най-ниските води, а горният – над възможните най-високи води.

Коловият водомерен пост се състои от един ред колове, поставени перпендикулярно към течението на реката.

Коловете могат да бъдат дървени, стоманени или бетонни.

Наблюдението на водните стоежи по такъв пост става посредством преносима рейка, която се поставя върху най-горния намиращ се под водата кол.

Отчета на водния стоеж се взема от преносимата рейка.

Тези постове се използват обикновено там, където склоновете и бреговете на реката са с много малък наклон и няма условия да бъде монтиран стационарен рейков водомерен пост.

Смесените водомерни постове са съчетание между рейковите и коловите.

Тези постове се използват, когато по цялата амплитуда на колебание на водните стоежи не е възможно монтиране на водомерни рейки.

Водомерните рейки се монтират само по една част.

Останалата част от амплитудата на колебание на водните стоежи се допълва с колов водомерен пост.

Обикновено това е необходимо, когато се извършват наблюдения по време на най-ниските и най-високите водни стоежи.

Към втората група водомерни постове спадат всички самопишещи и предаващи устройства за автоматично регистриране на водните стоежи.

Самопишещите водомерни постове /лимниграфи/ се поставят на реки с краткотрайни високи вълни, на обекти със стопанско значение или в отдалечени от населеното място обекти, където е невъзможно ежедневно отчитане на водните количества.

Самопишещите уреди се монтират в специална будка на брега над кладенец, който е свързан посредством тръба с реката.

Самопишещите уреди, чрез които водните стоежи се регистрират непрекъснато, имат най-различно устройство.

Устройството на един самопишещ водомерен пост се състои в предаване на колебанията на водните стоежи с помоща на плавок /поплавък/ и система от зъбни колела на писец, който записва върху милиметрова хартия, поставена на задвижван от часовников механизъм барабан.

Милиметровата лента на барабана може да бъде сменяна на 24 часа или седмично в зависимост от приетия мащаб за записване на времето.

От записите върху лентата може да се отчете стойността на водния стоеж за всеки час и да се определи средно-дневният воден стоеж след специална обработка на данните.

Самопишещите устройства дават възможност да бъдат регистрирани най-високият и най-ниският воден стоеж за определен период от време, които при обикновените отчети на простите водомерни постове 1, 2 или 3 пъти в денонощието могат да бъдат пропуснати, защото биха настъпили в часове, различни от часовете предвидени за наблюденията.

Съществуват и по-модерни самопишещи уреди, които могат да предават /обикновено по електрически път/ стойността на водния стоеж на десетки километри /далекопишещи водоотчети/.

На р. Дунав първият подобен събирателен център е устроен в гр. Линц /Австрия/ и се използва при прогнозиране нивото на реката, особено при рязко повишение на водните стоежи.

Наблюдение на

водните стоежи.

Информация за

нивото

Водните стоежи са едни от основните елементи на водния режим на реката и тяхното наблюдение не представлява особена трудност в сравнение с измерването на скоростта на течението или водното количесто например.

Под воден стоеж на река, езеро, море и пр. се разбира височината на водния стълб, измерена в cm от повърхността на водата до нулата на водоотчета.

Следователно той представлява една относителна кота. 

Тя лесно може да се превърне в абсолютна като отчетения воден стоеж се прибави /или извади/ към котата на “нулата” на водоотчета.

Пример:

При Хидрометрична станция /ХМС/ Русе, намираща се на км 495.6, е отчетен воден стоеж 328 cm.

Като прибавим към 11.99 m /котата на “нулата” на водоотчета/ относителния воден стоеж 328 cm /3.28 m/, ще получим абсолютната кота на водния стоеж – 15.27 m.

Това означава, че наблюдаваното ниво на р. Дунав е

15.27 m над нивото на Черно море при гр. Варна.

11.99 m      /“нула“ на водомерен пост Русе/

+

   3.28 m     /относителен воден стоеж/

15.27 m     /абсолютен воден стоеж/

Прието е водните стоежи при водомерните постове да се отчитат ежедневно в 08 и 20 часа официално местно време.

В периода на бързо покачване /пролетно пълноводие, ледови запори и др./ освен тези основни наблюдения се извършват и допълнителни през 1 час с цел да се установят ходът на колебанията и максимумът на водните стоежи.

По данните от наблюденията на водните стоежи се изчисляват:

• среднодневни водни стоежи /ако наблюденията са повече от едно в денонощието/;

• средномесечни водни стоежи;

• средногодишни водни стоежи;

• средномногогодишни водни стоежи /за определен дълъг период от време, например – 40 г./.

Наблюденията на водните стоежи в българския участък на р. Дунав /десен бряг/ се провеждат от

Изпълнителната агенция “Проучване и поддържане на река Дунав” /ИАППД/, със седалище гр. Русе.

Ето и някои от основните дейсности на Агенцията:

• проучва и изучава хидроморфоложкия и хидроложкия режим на р. Дунав в българския участък, както следва: колебанията на водното ниво; температурата на водата; скоростта и направлението на течението; дебита на реката; ледовия режим; ерозията на бреговете и островите; образуването на пясъчни наноси и острови;

• събира и разпространява информация за състоянието на корабоплавателния път и за хидрометеорологичния режим на реката;

• изучава хидроморфоложкия и хидроложкия режим в зоната на хидротехническите съоръжения в българо-румънския участък на река Дунав;

• извършва хидрометеорологичните наблюдения в българския участък посредством станции, разположени в Ново село, Видин, Лом, Оряхово, Никопол, Свищов, Русе, Тутракан и Силистра и обявява щормови предупреждения за осигуряване на корабоплаването.

От особена важност за корабоплавателите е своевременната ежедневна информация за водните стоежи.

За целта се използват всички съвременни средства за свръзка: радио, телефон, информация със запис на автомат, интернет,  и др.

Прието е пред водомерните постове да се поставят и информационни табели, на които ежедневно длъжностно лице променя данните за водните стоежи.

Табелите се изграждат с достатъчна големина за да се забелязват от пътуващите покрай водомерните постове корабоводители.

По-съвременните информационни табла са с автоматизирани светещи надписи.

Редица събирателни центрове от всички крайдунавски страни ежедневно събират данните от наблюденията за водните стоежи от своите водомерни постове и по установен код ги разменят помежду си.

Много подробен например е сайтът на унгарските хидроложки служби – Hydroinfo.hu, където можем да открием информация от всички водомерни постове, разположени по цялата корабоплавателната част на р. Дунав, включително и по нейните корабоплавателни притоци – р. Велика Морава, р. Сава, р. Драва, р. Тиса и др.

В определени часове националните радиостанции дават сведения за нивото на река Дунав на три езика – руски, френски и националния език на съответната страна.

От сайта на ИА ППД ежедневно можем да се информираме за водните стоежи в българския участък на р. Дунав, за хидрологичната обстановка в чуждестанните участъци по р. Дунав, както и по нейните корабоплавателни притоци.

От ежедневната информация за водните стоежи корабоводителят се ориентира какви води се наблюдават в момента – високи, средни или ниски.

В приложената таблица са дадени максималните, средните и минималните водни стоежи при ХМС Русе.

Следователно, ако при ХМС Русе е отбелязан воден стоеж, по-висок от 640 cm, респективно водно количество, по-голямо от 10 000 m³/s, на реката се наблюдават високи води.

Средните води ще бъдат в интервал между 200 и 600 cm воден стоеж и 3 600 – 10 000 m³/s водно количество, а ниските – под 200 cm и съответно под 3 000 m³/s.

Естествено е, че тези характеристики не могат да бъдат валидни за цялата река.

В зависимост от местоположението на “нулата” на водоотчета на станцията, от една страна, от параметрите на напречния профил на станцията, от друга, и от водността в различните участъци на реката, от трета, тези характеристики ще бъдат различни за отделните хидрометрични станции.

Данни за най-високия, средния и най-ниския воден стоеж за всяка отделна станция се публикуват в хидрологичните годишници и справочници.

Горната и долната граница на средните води се намират по средата между най-високия и средния воден стоеж и между средния и минималния воден стоеж.

Характерни

водни стоежи

В практиката освен ежедневните водни стоежи, често се използват и т.н. характерни водни стоежи.

Докато данните за ежедневните водни стоежи се публикуват в годишниците на съответните служби, тези за характерните водни стоежи /обикновено за по-продължителен период от време/ се публикуват в справочници.

Под характерни водни стоежи трябва да разбираме най-високия воден стоеж /НВВ – най-високи води/, най-ниския воден стоеж /ННВ – най-ниски води/ и средния воден стоеж /СВ – средни води/.

За корабоплавателните реки се използват понятията ниско корабоплавателно и регулационно ниво /НКРН/ и високо корабоплавателно ниво /ВКН/.

Характерните водни стоежи /НВВ, ННВ и СВ/ могат да бъдат за месец, година или по-продължителен период /20-30-40 години/.

НВВ и ННВ за определен период от време дават представа в какви граници могат да се колебаят водните стоежи, а СВ    /за многогодишен период/ служат като норми за съпоставяне доколко водните стоежи през даден месец или година са близки до нормалните или в каква степен се отклоняват от тях в една или друга посока.

На корабоплавателните реки, проектите за хидротехническите работи, целта на които е осигуряване и подобряване на корабоплавателните условия, са отнесени към определен воден стоеж /ниво/, установен за съответния водомерен пост.

Плановете за регулационните работи на коритото, проектираните габарити /дълбочина и широчина на фарватера/ и изобатите на речните карти са също отнесени към определено ниво /воден стоеж/.

Това ниво е прието да се нарича ниско корабоплавателно и регулационно ниво /НКРН/.

Целта за определяне на НКРН е установяването на единна база за сравняване на условията за корабоплаване на различните участъци от реката и осигуряване на хармония между хидротехническите работи, провеждани на реката.

НКРН на р. Дунав от гр. Регенсбург /км 2377/ до

гр. Сулина  /км 0/ е определено с осигуреност 94% въз основа на наблюдения на водни стоежи за 40-годишен период, като от изчисленията са изключени периодите с ледови явления.

Под воден стоеж с осигуреност 94% следва да се разбира такъв воден стоеж, който в продължение на 94% от броя на дните в изчислителния период е бил налице или се е надвишавал.

Сто процента осигуреност има най-ниския воден стоеж.

Поради настъпващите изменения в надлъжния профил на речното корито /в Горен Дунав – процеси на удълбочаване, а в Среден Дунав – на места удълбочаване, на други наслагване/ в последно време се прие НКРН да бъде определено въз основа на водните количества за същия изчислителен период, като за НКРН се приема този воден стоеж, който отговаря на ниското корабоплавателно водно количесто.

Целта на определянето на ВКН за корабоплавателните реки е установяването на единна база за сравнение на условията за преминаване на корабите под мостове, въздушни линии и други съоръжения на реката.

ВКН за р. Дунав от гр. Регенсбург /км 2377/ до

гр. Сулина  /км 0/ е определено на база 1% осигуреност за същия 40-годишен период на наблюдения на водните количества, изключвайки периодите с ледови явления.

КРАЙ