Гидрометрия

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

А.Г. Ходзинская 

ГИДРОМЕТРИЯ 

Курс лекций 

Москва 2017 

2-е издание (электронное)

УДК 556.5
ББК 26.222
Х69

Рецензенты:
доктор технических наук Ю. Л. Щевьев,
профессор кафедры пути и путевого хозяйства ФГБОУ ВПО
«Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)»;
кандидат технических наук М. П. Саинов,
доцент кафедры гидротехнического строительства НИУ МГСУ

Х69
Ходзинская, Анна Геннадьевна.

Гидрометрия [Электронный ресурс] : êурс лекций / А. Г. Ходзинская ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. 
строит. ун-т. — 2-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл 
pdf : 97 с.). — М. : Изд-во МÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2017. — Систем. 
требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; 
экран 10".

ISBN 978-5-7264-1652-6
Рассмотрены основные вопросы гидрометрии; даны описания методов 
проведения работ по измерению уровней воды, глубин, скоростей, расходов 
и других характеристик водотока и обработки результатов измерений. Приводятся описания приборов и способы производства работ.
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 20.03.02 Природообустройство и водопользование.

УДК 556.5 
ББК 26.222

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Гидрометрия : 
Курс лекций / А. Г. Ходзинская ; М-во образования и науки Рос. Федерации, 
Моск. гос. строит. ун-т. — М. : Изд-во ÌÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2015. — 96 с. — 
ISBN 978-5-7264-1192-7.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-7264-1652-6
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2017

ВВЕДЕНИЕ 

Для проектирования и эксплуатации гидротехнических сооружений 
необходимо проводить гидрологические и водохозяйственные расчеты, 
базирующиеся на результатах измерений в водных объектах. Измерения 
ведутся постоянно сетью гидрологических станций Росгидромета и 
временно для проектов крупных сооружений по специальным программам.   
Гидрометрические работы должны быть организованы и проведены, 
а полученные результаты обработаны в соответствии с требованиями 
нормативных документов Росгидромета независимо от ведомства, осуществляющего наблюдения. Надежные гидрологические расчеты невозможны без качественной гидрометрической основы.  
Необходимость данного курса лекций обусловливается тем, что 
последние утвержденные для использования учебники издавались в 
1980-е гг., поэтому в определенной степени они устарели, так как не 
содержат информации о современных методах и приборах измерений. 
Предлагаемый курс лекций составлен в соответствии с утвержденным Министерством образования и науки Российской Федерации учебным планом и рабочей программой для студентов, обучающихся по 
направлению подготовки 20.03.02 Природообустройство и водопользование, профиль «Комплексное использование и охрана водных ресурсов», квалификация — академический бакалавр. 
Цель изучения дисциплины «Гидрометрия» — освоение студентами 
методов ведения гидрологических наблюдений, гидрометрических работ, а также способов их обработки, обобщения и анализа. Задачи дисциплины: изучение методов и приборов для количественного определения и учета различных элементов режима водных объектов суши (уровней, глубин, скоростей течения, расходов воды, наносов и донных отложений, температуры воды, ледовых явлений, физического и химического состава воды); изучение методов обработки и обобщения гидрологической информации о водных объектах и передачи их заинтересованным лицам, ведомствам и организациям. 
В основу данного издания положен курс лекций, читаемый автором 
студентам в НИУ МГСУ. 

Лекция 1   
ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ИХ ЗАДАЧИ 
 
1.1. ЗАДАЧИ ГИДРОМЕТРИИ 
 
Гидрометрия — раздел гидрологии, в котором рассматриваются методы измерений и наблюдений за гидрологическими характеристиками 
водных объектов.  
Главные задачи гидрометрии: 1) систематическое изучение гидрологического режима водных объектов для получения многолетних характеристик элементов водного режима; 2) разработка методов и приборов 
для получения этих характеристик. 
В зависимости от вида водного объекта различают морскую и речную гидрометрию. В морской гидрометрии изучают гидрологические 
характеристики морей и океанов, в речной — вод суши (рек, озер и водохранилищ). 
Гидрометеорология — гидрометрия атмосферных вод, которую  
изучают в метеорологии, а гидрометрию подземных вод — в гидрогеологии. 
 
1.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ  
В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
 
В Российской Федерации деятельностью в области гидрометеорологии руководит Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), которая входит в состав Министерства природных ресурсов и экологии РФ. Главные задачи этой 
службы в части гидрологии и гидрометрии заключаются в государственном учете поверхностных вод; ведении водного реестра в части поверхностных вод и водных объектов (сборе информации о характеристиках водных объектов, ее анализе, хранении); составлении прогнозов 
гидрологических явлений; научно-прикладных работах по проблемам 
гидрологии и гидрометрии; модернизации наблюдательной сети. 
Росгидромет организует работу по созданию и ведению Единого 
государственного фонда данных (ЕГФД), главным исполнителем которой является Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации — Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД) в г. Обнинске. Наблюдения ведутся в соответствии с разрабатываемыми там правилами и 
инструкциями. Полученные данные обрабатываются и используются, в 
том числе, и при проектировании водохозяйственных объектов.  
В субъектах Российской Федерации деятельностью гидрологических 
и гидрометеорологических станций и постов руководят территориальные органы Росгидромета.  

Объем и состав гидрометрических работ зависят от их цели. Систематические наблюдения ведутся на основных гидрологических постах и 
станциях с целью получения многолетних рядов уровней, скоростей и 
расходов воды и наблюдения за термическим и ледовым режимами; 
химическим составом воды, параметрами волн, расходами взвешенных 
и донных наносов, их гранулометрическим составом.  
На реках и каналах оборудуют постоянно действующие гидрологические станции и посты, а на озерах и водохранилищах — гидрометеорологические, на которых проводят, кроме гидрологических, и метеорологические наблюдения. 
Основные и специальные гидрометеорологические станции и посты 
образуют постоянно действующую гидрометеорологическую сеть, на 
которой наблюдения ведутся длительное время с целью гидрометеорологического обслуживания страны и ее геофизического изучения.  
Специальные посты и станции, которых значительно меньше, предназначены для изучения гидрометеорологических режимов под влиянием местных условий и располагаются, например, на берегах водохранилищ и озер, в устьях крупных рек для изучения их режима. На стоковых 
станциях изучают процессы формирования водного баланса на водосборах.  
Кроме государственной гидрометеорологической сети станций и постов, функционируют и ведомственные (например, для обеспечения 
работы водного транспорта, гидроэнергетики, рыбного и сельского хозяйства). Ведомственные станции и посты осуществляют свою деятельность на основании лицензий, которые получают от Росгидромета, и 
должны соблюдать требования его нормативных документов. Росгидромет и его территориальные органы оказывают им необходимую техническую и методическую помощь. 
Гидрологические станции подразделяют на I и II разряды, гидрологические посты — на I, II и III разряды. 
На гидрологических станциях I разряда изучают гидрологический 
режим 
водных 
объектов 
на 
своей 
территории, 
руководят 
прикрепленными станциями II разряда и гидрологическими постами.  
Гидрологический пост — это место, специально оборудованное для 
проведения 
наблюдений, 
при 
выборе 
которого 
следует 
руководствоваться определенными правилами. 
На гидрологических постах I разряда наблюдения ведутся за 
следующими элементами: уровнем воды, расходом воды, ледовым 
режимом, толщиной льда, снега на льду, шуги, глубиной русла и 
рельефом 
дна, 
уклонами 
водной 
поверхности, 
а 
также 
метеорологическими элементами (скоростью и направлением ветра, 

температурой воздуха, влажностью воздуха, волнением, осадками). 
Кроме этого на них измеряют расходы взвешенных и донных наносов и 
их механический состав, берут пробы на химический анализ, делают 
снегомерные съемки, обобщают материалы исследований. На постах II 
разряда ведут те же наблюдения, что и на постах I разряда, за 
исключением измерений расходов воды и наносов, на постах III разряда 
измеряют только уровни, температуру и наблюдают за ледовыми 
явлениями. 
Сроки наблюдений устанавливаются в зависимости от режима 
водного объекта, но за основные сроки наблюдений на постах 
государственной сети приняты 8 и 20 часов по местному времени. 
Научным изучением гидрологических проблем, разработкой новых 
методов 
и 
приборов, 
а 
также 
их 
внедрением 
занимаются 
Государственный 
гидрологический 
институт 
(ГУ 
«ГГИ») 
и 
гидрометеорологические 
обсерватории 
(ГМО) 
(Валдайская 
обсерватория и на крупных водохранилищах). 
На водосборах для определения поверхностного и подземного стока 
и других элементов водного баланса применяются водно-балансовые 
площадки. На них проводятся исследования влажности почвы, испарения и просачивания воды в почву и грунты с помощью влагомеров, испарителей и лизиметров. 
При проектировании крупных сооружений (плотин, мостов) дополнительно проводят полевые экспедиционные исследования по специальным программам. При проведении исследований в экспедициях часто используются приборы, устанавливаемые на гидрометрическом судне, автомашине и др. По способу взаимодействия с объектом наблюдения подразделяются на контактные и неконтактные. К контактным 
средствам для измерения расхода воды относятся: ультразвуковая система, система определения по степени разбавления в потоке введенного 
вещества, а также комплекс аппаратуры для измерения расхода воды с 
движущегося судна; к неконтактным — аппаратура для аэрокосмических методов изучения состояния водных объектов и запасов воды в 
снежном покрове.  
По характеру процесса измерений приборы разделяют на неавтоматические (с участием человека) и автоматические, к которым относятся 
самописцы уровня воды, фиксирующие результаты наблюдений в графической форме. С конца 1970-х гг. начали использовать автоматические комплексы (автоматические гидрологические посты), осуществляющие измерение нескольких гидрологических характеристик, регистрирующие полученные результаты в цифровой форме и передающие 
их в центры сбора информации. В настоящее время автоматические 

приборы и электронные формы обобщения и представления информации приобрели большое значение на практике. 
К числу гидрологических приборов, которыми оснащаются гидрологические станции и посты, относятся приборы для измерения уровня 
воды, глубины, скорости и направления течения, расхода воды, температуры воды, толщины шуги и ледяного покрова и различные приборы 
для взятия проб на химический анализ или с целью определения концентрации и состава наносов (батометры).  
Гидрометрия моря базируется главным образом на данных судовых 
измерений, а также автоматических буйковых и гидрологических станций. Эхолотный промер глубин делается одновременно с определением 
места судна астрономическими методами с помощью радио- и специальных навигационных спутников Земли. Температура воды измеряется 
на различных глубинах, берутся пробы воды для определения ее солености и других химических, а также оптических характеристик (прозрачности). Течения на глубинах определяются с помощью вертушек, 
подвешиваемых к заякоренным буям, и поплавков нейтральной плавучести с акустическим прослеживанием. Проводятся измерения высоты 
волн и специальные гидроакустические измерения; определяются характеристики льдов; берутся пробы грунтов и биологических образцов. 
Ряд измерений производится на береговых и островных станциях (уровень моря, приливы, волнение, температура и др.). 
В настоящее время происходит модернизация и техническое перевооружение учреждений и организаций Росгидромета, основная цель 
которых — повышение качества и объема информации о текущих гидрологических условиях с целью увеличения точности прогнозов и обеспечения международных обязательств о предоставлении информации о 
состоянии окружающей среды. Для реализации указанных целей осуществляется следующее: 
– внедрение на гидрологических постах и станциях автоматизированных гидрологических комплексов (АГК), акустических профилографов для определения скорости течения и расхода воды; 
– распространение для измерений глубин эхолотов; 
– широкое использование навигационного оборудования для привязки к государственной геодезической сети; 
– переход на технологию получения, обработки и использования 
данных наблюдений не на бумажных, а на технических носителях; 
– широкое внедрение для быстрой передачи информации из пунктов 
наблюдений современных средств связи; 
– переход на современное оборудование энергообеспечения; 

– обучение персонала гидрологических постов новым методам проведения работ и эксплуатации современных приборов; 
– расширение использования мобильных гидрологических лабораторий.  

1.3. ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ 

Гидрометрические изыскания проводят в три этапа (периода): подготовительный, полевой и камеральный.  
Подготовительный период заключается в сборе исходных данных 
по району будущего строительства: сведений о бассейне реки и ее системе из карт, материалов гидрологических пунктов наблюдений и метеорологических станций и др.; данных об условиях эксплуатации существующих поблизости мостов и гидротехнических сооружений. На 
основе изучения полученных данных составляется план проведения 
гидрометрических работ.  
Полевой период включает изыскательские работы по исследованию 
участка реки, разбивке гидрометрических створов, а также определение 
уровня воды; подводную съемку русла; съемку продольного профиля и 
определение уклона реки; наблюдения за направлением течения воды, 
траекториями движения льдин, определение скоростей течения и расходов воды.  
Участок для наблюдений целесообразно выбирать в месте створа 
проектируемого сооружения. Так как обработка результатов наблюдений 
базируется на использовании уравнений для равномерного и плавноизменяющегося движения, участок должен быть прямолинейным, без 
отклонений струй и водоворотов, с постоянной формой и размерами 
поперечного сечения, продольным уклоном и шероховатостью поверхности. С целью упрощения измерений и экономии времени сечения для 
проведения измерений назначают в местах с минимальной шириной 
русла и пойм.  
Гидрометрические работы нужно проводить во время паводка и в 
период между паводками. Первый вариант дает необходимые данные и 
обязательно применяется при строительстве на больших реках со сложными условиями (при наличии протоков, неустойчивого русла и т.п.). 
При втором варианте работы более экономичны, еще и потому, что часто проводятся одновременно с другими полевыми инженерными изысканиями.  
Камеральный период предназначен для обработки материалов изысканий, составления и выпуска отчетных документов.  

Лекция 2 
НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УРОВНЯМИ ВОДЫ 
 
2.1. УРОВЕНЬ ВОДЫ 
 
Изучение изменений уровня воды на водных объектах необходимо 
для оценки их гидрометеорологического режима, а также при строительстве на прибрежных территориях рек гидротехнических сооружений разного назначения.    
 Наиболее ценную информацию можно получить на длительно и непрерывно работающих водомерных постах. Наблюдения на посту 
должны быть сопоставимы за весь период наблюдений между собой и с 
наблюдениями по другим постам.  
Уровень воды — это высота водной поверхности над условной горизонтальной плоскостью сравнения, неизменной по высоте, принимаемой за «0» графика гидрологического поста. Отметка «0» графика 
должна быть ниже самого низкого уровня воды на 0,5 м. На рис. 1 высотное положение этой плоскости равно  h0. 

 
Рис. 1. Схема вычисления отметок на свайном посту: 
1 — рейка; 2 — плоскость нуля водомерного поста 
 
Наблюдения на гидрологическом посту производятся два раза в день 
в 8 и 20 ч для определения среднесуточных значений или чаще (по специальной программе) во время резкого изменения уровней для получения мгновенных значений.  

2.2. МЕСТО РАСПОЛОЖЕНИЯ ВОДОМЕРНОГО ПОСТА 
 
Выбранное место расположения водомерного поста должно быть 
недалеко от населенного пункта и удовлетворять следующим условиям: 

 Режим уровней воды в месте наблюдений должен быть 
характерным для данного участка водного объекта.  

 Участок реки должен быть прямым, не должен иметь рукавов, 
островов и отмелей на протяжении пяти ширин меженного русла, 
ширина, глубина и продольные уклоны водной поверхности на участке 
не должны меняться. Желательно, чтобы пойма отсутствовала или была 
узкой. Русло не должно подвергаться размыву, заилению и зарастать.  

 Расстояние от притоков, расположенных ниже по течению, должно 
составлять более пяти ширин русла. 

 Пост должен находиться далеко от зоны распространения подпора 
от притоков или искусственных сооружений, заторов или зажоров льда. 

 На участке и непосредственно выше его должны отсутствовать 
сбросы канализационных вод, которые могут искажать естественный 
режим водотока. 
Для выбранного участка выполняется топографическая съемка, как 
правило, 
полуинструментальная. 
Ширина 
участка 
определяется 
отметками самого высокого уровня с запасом 1,0 м. Длина участка при 
ширине реки в межень до 100 м должна быть равна пятикратной 
ширине реки, а для более широких рек — двух-трехкратной ширине 
меженного русла.  
 
2.3. ТИПЫ ВОДОМЕРНЫХ ПОСТОВ 
 
Водомерные посты бывают постоянные и временные, по конструкции они делятся на непередаточные (реечные, свайные, реечносвайные) и передаточные (тросовые, автоматические дистанционные и 
с непрерывной регистрацией).  
На водомерных постах, кроме приспособлений для непосредственного измерения уровней, имеются два постоянных высотных знака (реперы), основной и контрольный, установленных вне зоны затопления 
высокими водами. Основной репер нужен для поверок контрольного и 
привязывается к ближайшему высотному реперу государственной нивелирной сети. Контрольный репер служит для систематических поверок высотного положения измерительных устройств и располагается 
близко, например, в створе свайного поста. Закладывается репер на 
глубину не менее, чем на 0,5 м ниже границы промерзания грунта. Основные и контрольные реперы гидрологических постов должны быть 
привязаны к реперам государственной нивелирной сети.