Текст книги "Инженерная геоэкология"

3.11. Измерение скорости течения

Скорость течения воды в потоке является одной из основных его гидрологических (и экологических) характеристик. Приборы, применяемые при измерении скорости потока, делятся на три группы:

1) приборы и приспособления – метки течения в виде поплавков и вносимых в поток веществ;

2) приборы, основанные на применении физических эффектов, создаваемых текущей водой:

– термогидрометры, в которых используется тепловое взаимодействие чувствительного элемента и обтекающих его струй,

– ультразвуковые установки, реализующие различие скоростей распространения ультразвука по течению и против него; электромагнитные измерители скорости по разности потенциалов, возникающей в воде при протекании ее через электромагнитный контур;

3) приборы, основанные на гидродинамическом взаимодействии с потоком воды, – гидрофлюгеры; установленные на якоре шесты, динамометры и гидрометрические вертушки.

Поплавками можно измерять скорость в поверхностном слое, на различных глубинах и среднюю скорость на вертикали. Соответственно этому различают поплавки поверхностные, глубинные и интеграционные.

Чаще всего конструкции поверхностных и глубинных поплавков представляют собой деревянные цилиндры, отпиленные от бревен диаметром 8—30 см и высотой 2–7 см; более совершенны поплавки в виде крестовин из деревянных или пенопластовых досок с подвешенным грузом. Они применяются на больших реках. При ледоходе роль поплавков играют отдельные льдины.

Во всех случаях размер и форма поплавков выбираются так, чтобы они возможно меньше возвышались над водой и были хорошо видны с берега.

Глубинные поплавки служат для измерения скоростей течения на заданной глубине. Они представляют собой небольшие сосуды шаровидной формы из стекла или синтетических материалов. Через отверстие в сосуд засыпается песок с расчетом, чтобы поплавок получил относительную плотность 1,05, при которой он не всплывает и не останавливается даже при неровном дне. Размер поверхностного поплавка, изготовленного из пробки или пенопласта, в 4–5 раз меньше глубинного (он лишь служит указателем местоположения), поэтому скорость движения системы практически не отличается от скорости на глубине погружения нижнего поплавка.

Принцип измерения скорости поплавками непосредственно вытекает из ее определения как пути, пройденного в единицу времени:

Положение поплавков должно быть тем или иным способом определено, так же как это делается при координировании промеров. Но применение геодезических методов требует создания опорной сети и привлечения многих исполнителей. Чтобы избежать осложнений, нередко прибегают к привязным поплавкам, пускаемым с лодок или мостиков на тонкой размеченной нити. Следует правильно выбирать ее длину. Как показывает опыт, оптимальная длина нити должна быть такой, чтобы обеспечить движение поплавка в течение 15 с.

Гидрометрические вертушки. Принцип действия вертушки выражен в самом ее названии: в качестве измерителя скорости в ней служит рабочее колесо (винт).

Вертушка ГР-21, имеющая лопастный винт диаметром 120 мм, состоит из следующих основных частей: корпуса, хвостового оперения, ходовой части с контактным механизмом и лопастным винтом, сигнального устройства.

Полный комплект вертушки является измерительным устройством; ее конструктивные детали представляют собой чувствительный элемент (лопастный винт), первичный преобразователь (контактный механизм).

Корпус служит для сочленения частей, крепления прибора на штанге и для подключения сигнальной цепи. В полость передней части корпуса вставляется ось ходовой части и крепится в ней стопорным винтом.

Ходовая часть вертушки состоит из оси с контактным механизмом, двух радиально-упорных шарикоподшипников, внутренней распорной втулки, наружной втулки, осевой гайки. Ходовая часть входит в цилиндрическую полость лопастного винта и крепится в ней муфтой.

Контактный механизм собран из червячной шестерни с двадцатью зубцами, контактного штифта и пружины, винта для ее крепления, электропроводного стержня, изолированного от массы корпуса и соединяющего контактную пружину с гнездом штепселя. Механизм дает одно замыкание электрической сигнальной цепи за один полный оборот червячной шестеренки, что соответствует 20 оборотам лопастного винта.

Сигнальное устройство, состоящее из клеммной панели, звонка, электрической лампочки, переключателя и сигнальных проводов, служит для преобразования электрического импульса в звуковой или световой сигнал.

Электрический ток от отрицательного полюса батареи, состоящей из двух гальванических элементов, подводится к клемме со знаком «минус» на клеммной панели ящика и далее по проводу – к изолированной клемме вертушки, затем по электропроводному стержню штепселя – к штепсельному гнезду, по контактной пружине – на контактный штифт и на массовую клемму. Далее по второму проводу сигнал идет на клемму панели со знаком «плюс», от которой через электрический звонок или электрическую лампочку накаливания – к положительному полюсу батареи.

Недостаток вертушки ГР-21 – сравнительно большой интервал между сигналами (через 20 оборотов лопастного винта), что не позволяет использовать ее для исследования пульсации скоростей течения и ускоренных измерений расходов воды. Этим требованиям удовлетворяют вертушки, в которых регистрируются каждый оборот и даже части оборота лопастного винта. К числу таких приборов относится вертушка ГР-99.

Вертушка ГР-99 состоит из корпуса, ходовой части и контактного устройства. Ходовая часть размещена в передней части корпуса и представляет собой трехлопастный винт, установленный на оси и закрепленный гайкой, два шарикоподшипника, распорную втулку, гильзу. Ходовая часть вертушки крепится к корпусу винтом.

Главная особенность вертушки ГР-99 заключается в контактном устройстве. Оно состоит из постоянного магнита, закрепленного в обойме на оси ходовой части, и магнитоуправляемого контакта, размещенного в изоляционной втулке, закрепленной в корпусе вертушки с помощью прижимной планки и винта. Постоянный магнит при каждом обороте лопастного винта вызывает одно замыкание магнитоуправляемого контакта. Для подключения сигнальной линии связи служат две клеммы, расположенные на корпусе, одна из которых изолирована, а другая связана с массой корпуса вертушки.

Вспомогательное оборудование и средства, используемые при работе с вертушками, подразделяются на две группы: 1) приспособления для опускания и удержания вертушки в потоке; 2) сигнальные и регистрирующие устройства.

Гидрометрическая штанга служит для крепления на ней вертушки. Штанга изготавливается из металлических труб диаметром 2–4 см с различной формой поперечного сечения (круглой, овальной, яйцевидной); для удобства транспортировки делается разборной в виде звеньев длиной 0,5–2,0 м. Звенья соединяются с помощью винтов или свинчиваются. На поверхности штанги нанесены деления через 1,5 или 10 см. На гидрологических постах применяются штанги круглого сечения диаметром 25–28 мм. Каждая штанга состоит из двух звеньев длиной 150 см, которые могут применяться отдельно или вместе. Штанги могут использоваться с упором в дно реки или без него. Вертушка в первом случае закрепляется винтами неподвижно, и для перемещения ее в нужную точку по глубине штангу вынимают из воды. Применение вертушки на упорной штанге возможно при глубине потока до 2,5 м и при скорости течения до 1,0–1,5 м/с.

Подвесные штанги удерживаются на весу специальными штангодержателями или оттяжками. Вертушка закрепляется на нижнем конце штанги, и для установки на нужной глубине перемещается по высоте вся штанга. Работа с вертушкой на подвесной штанге производится обычно на горных реках с подвесного мостика или гидрометрической люльки.

Указатель направления течения (визир) применяется для установки вертушки перпендикулярно створу при опускании ее на штанге. Указатель представляет собой металлическую планку с кольцом, закрепляемую на штанге выше поверхности воды параллельно оси вертушки. Указатель должен применяться при измерении скоростей на большой глубине и в мутной воде, когда вертушка сверху не видна.

Стальной канат используется для опускания вертушки в потоки с большими глубинами. Для этого применяются оцинкованные канаты диаметром 1–4 мм или специальные канаты с сердечником в виде изолированного медного провода.

Вертлюг служит для подвеса вертушки и груза на канате так, чтобы они были обращены навстречу течению. Вертлюг состоит из стержня с двумя кольцами и вращающейся части, к которой крепится вертушка. Посредством карабинов верхнее кольцо вертлюга соединяется с канатом, а нижнее кольцо – с грузом.

Груз служит для уменьшения отклонения каната, на котором опускается вертушка, от вертикали. Современные грузы рыбовидной формы имеют специальный кронштейн или штырь для крепления вертушек, что дает возможность измерять скорости вблизи дна.

Электрический звонок подает сигнал при замыкании сигнальной цепи контактным устройством вертушки. Замыкание происходит через определенное число оборотов лопастного винта вертушки. Вертушка должна быть снабжена двумя приспособлениями для электрической сигнализации (например, звонком и лампочкой), чтобы в случае повреждения одного из них во время работы можно было использовать другое.

Время между сигналами вертушки определяется по секундомеру.

В настоящее время применяются самопишущие приборы – хронографы, осциллографы и цифровые указатели значений скоростей, усредненных за необходимый интервал времени.

Перед каждым измерением расхода воды следует тщательно осмотреть все детали ходовой части (ось и подшипники), проверить чистоту, исправность механизма и правильность сборки. При правильной сборке лопастный винт в нормальном и слегка наклонном положении должен от легкого дуновения воздуха сделать несколько оборотов.

Перед измерением расхода воды проверяют исправность электрических элементов и приводов, регулируют сигнальное устройство (звонок, зуммер). В первую очередь осматривают и очищают от окислов и грязи винты и гайки, все контакты и концы проводов.

После того как вертушка проверена и подготовлена к работе, ее закрепляют на штанге или канате для опускания в точки измерения скоростей.

Хвостовое оперение, свободно насаженное на штангу вертушки, ориентирует ее по направлению набегающего потока. При больших глубинах используется канатный подвес с грузом. Наиболее рациональна установка вертушки на кронштейне груза, снабженного хвостовым оперением и уравновешивающим поплавком. Не реагируя на мелкомасштабные изменения скорости, он ориентирует вертушку по преобладающему направлению в горизонтальной плоскости.

Необходимая продолжительность измерения скорости в отдельных точках зависит главным образом от пульсации ее мгновенных значений. Чем продолжительней измерение, тем меньше отличается его результат от значений скоростей, усредненных за достаточно длительный интервал времени. В действующих Наставлениях рекомендована выдержка при обычных измерениях 100 с, а при ускоренных – 60 с.

Измерение скорости в точках можно производить в двух различных формах регистрации показаний вертушки: 1) при фиксации времени поступления отдельных сигналов, что позволяет проследить характер пульсации скорости в точке (применяется при многоточечном способе измерения расхода воды); 2) при записи общего времени и общего числа сигналов.

В первом случае после установки вертушки на требуемую глубину пропускают два-три сигнала и по следующему сигналу включают секундомер. При редких сигналах записывается время поступления каждого сигнала, а при частых сигналах – через один, два и более сигналов. Число сигналов, а следовательно, и количество оборотов лопастного винта, поступающих за промежуток времени между записями, называется приемом. Число сигналов за прием определяется следующим образом: по концу очередного сигнала включают секундомер и считают количество сигналов, поступивших в течение 15 с. Это количество сигналов и составляет один прием.

Во втором случае, установив вертушку на требуемую глубину, пропускают один или два сигнала (они называются нулевыми), включают секундомер и начинают счет сигналов. Если в течение 60 с поступит два или более сигналов, то по следующему сигналу (первому, поступившему по истечении 60 с) секундомер останавливается и измерение прекращается.

Чтобы получить величину скорости в точке, сначала вычисляют суммарное количество оборотов N лопастного винта вертушки, умножая число оборотов за прием на число приемов. Затем делением суммы оборотов на продолжительность Т наблюдений в секундах определяется число оборотов n лопастного винта в одну секунду: n = N/T. По найденному числу оборотов по градуировочной таблице находится скорость течения.

Измерение скорости морских течений связано со спецификой водной среды. Пункты наблюдений фиксированы, а для характеристики глубинных течений применяются специальные приборы, устанавливаемые на судах.

Как отмечалось выше, скорость течения водных потоков является и экологической характеристикой, необходимой, в частности, при составлении экологических прогнозов.

3.12. Измерение расходов воды

Расход воды в гидрологии является одной из основных характеристик режима и водности рек. Главные элементы расхода воды – площадь поперечного сечения и скорость потока.

Расход воды определяется как средний за время измерения объем воды, протекающий через поперечное сечение потока за одну секунду; это измеренный расход воды, который относят к фиксированному уровню, усредненному за время измерения. Взаимное соответствие расходов и уровней воды используется для непрерывного учета речного стока по данным отдельных измерений расхода.

Основные методы измерения расхода воды:

1) метод «скорость—площадь», основанный на измерении поперечного сечения потока и скоростей течения в точках или суммарно на вертикалях по ширине русла;

2) метод смешения – с вводом в поток воды индикаторов и определением степени их разбавления;

3) гидравлические методы, применяемые с использованием специальных расходомерных устройств и характеристик пропускной способности гидротехнических сооружений и турбин ГЭС;

4) объемный метод, основанный на фиксации времени наполнения мерных емкостей;

5) физические методы – с применением ультразвука, электромагнитной индукции и др.

Наиболее трудоемкая операция при определении расхода воды – это регистрация и усреднение скоростей потока.

В настоящее время чаще всего применяются два способа определения расхода воды:

– общее определение скоростей по вертикали вертушками, а также посредством твердых, воздушных и жидкостных поплавков;

– общее определение поверхностных скоростей по ширине потока гидрометрической вертушкой с движущегося судна или люлек и канатных переправ, а также ультразвуковыми установками.

Точность измерения расхода воды определяется количеством и размещением скоростных вертикалей. Одно из главных требований к их размещению состоит в том, чтобы отсеки между скоростными вертикалями пропускали равные доли общего расхода воды. Для обеспечения этого условия скоростные вертикали должны размещаться на границах струй в плане течений.

Для определения положения вертикалей измеряют расходы воды, вычерчивают поперечный профиль русла и на нем строят кривую частичных расходов – в долях от общего расхода.

Местоположение скоростных вертикалей определяется расстоянием от зафиксированного постоянного начала измерений. Это расстояние измеряют стальными лентами или рулетками и закрепляют метками на конструкциях гидрометрических мостиков или метками на разметочных канатах лодочных (паромных) переправ. На широких реках (более 300 м) положение скоростных вертикалей определяется инструментальными засечками с применением теодолита с берега либо секстанта – с судна. Во всех случаях угол, образуемый направлением гидравлического створа и лучом визирования на любую вертикаль, должен быть не менее 30°.

При устойчивых руслах местоположение скоростных вертикалей остается постоянным. Однако при изменении условий движения потока на участке створа необходимо устанавливать дополнительные скоростные вертикали.

В зарастающих руслах, где наблюдаются движения потока отдельными струями, следует назначать дополнительные вертикали как в струйных зонах, так и между ними.

В пойме и руслообразных понижениях скоростные вертикали назначаются через две промерные вертикали. В остальной части поймы вертикали располагают более редко, чаще всего в переломных точках поперечного профиля.

В случае большого различия в ширине русла и структуре потока при высоких и низких уровнях назначение скоростных вертикалей производится отдельно для условий половодья (паводков) и межени. При этом две-три скоростные вертикали в стрежневой части потока должны оставаться на одних и тех же местах.

При русле, которое легко деформируется, положение скоростных вертикалей приходится устанавливать заново при каждом измерении расхода воды. Это делается сразу же после промеров поперечного сечения русла.

Прежде чем приступить к измерениям скоростей, определяют рабочую глубину вертикали, относительно которой рассчитываются глубины погружения вертушки в точках. Рабочей глубиной вертикали при свободном ото льда русле считается расстояние от дна до поверхности воды, а при наличии льда (шуги) – расстояние от дна до нижней поверхности льда (шуги).

Измеренная рабочая глубина сравнивается с глубиной, полученной при промерах. Если русло устойчивое и высота уровня воды не изменяется, то разница в глубинах не должна превышать удвоенную погрешность измерения.

Если вертушка подвешена на канате, измерение глубины производится следующим образом:

а) вертушку с грузом опускают так, чтобы ось лопастного винта находилась на поверхности воды, и при этом положении ставят показания счетчика на нулевую отметку;

б) опускают вертушку до соприкосновения груза с дном и по счетчику производят отсчет. Чтобы получить рабочую глубину вертикали, нужно к показанию счетчика прибавить расстояние от оси вертушки до низа груза. При отклонении троса от вертикального положения более чем на 10° измеряется угол относа каната течением.

После определения рабочей глубины намечают положение точек, в которых должна измеряться скорость течения, и вычисляют для них глубины погружения вертушки.

При основном и сокращенном способах измерение скорости производится:

а) в свободном русле и при ледяном покрове – в двух точках: на 0,2 и 0,8 рабочей глубины, а если глубина недостаточна (менее 0,75 м), – в одной точке соответственно на 0,6 или 0,5 рабочей глубины;

б) при наличии в русле водной растительности в трех точках: 0,15; 0,50 и 0,85 рабочей глубины, а при недостаточной глубине – на 0,5 рабочей глубины.

Одноточечные измерения скорости производятся в точках: 0,6h – в свободном русле, 0,5h – при наличии льда и водной растительности.

Если измерения выполняются вертушкой, подвешенной на канате, глубина ее погружения в заданные точки вертикали определяется относительно поверхности воды и фиксируется по счетчику лебедки. При этом для основного способа измерения расхода воды допускается установка вертушки в заданную точку (0,2 и 0,8 рабочей глубины) по длине подводной части каната без введения поправки на его относ. Такая упрощенная операция неприемлема для детального способа. В этом случае необходимо учитывать относ каната. Если вертушка укреплена на штанге, положение скоростной точки берется относительно дна, так как штанга размечена от ее нижнего конца вверх. В этом случае глубины погружения вертушки рассчитываются следующим образом. Сначала вычисляется глубина опускания вертушки от поверхности, а затем вычисляется отсчет по штанге, т. е. расстояние от дна до оси вертушки, равное разности рабочей глубины и вычисленной глубины погружения прибора от поверхности.

Вертушку на штанге следует укреплять неподвижно и устанавливать перпендикулярно гидрометрическому створу. Для контроля правильности положения вертушки на надводном конце штанги укрепляется указатель, ориентируемый параллельно или перпендикулярно оси лопастного винта.

Вычисление расхода воды заключается в выполнении следующих операций:

1) строится профиль водного сечения по глубинам, приведенным к расчетному уровню расхода;

2) вычерчиваются эпюры распределения скоростей течения по вертикалям в масштабе глубин, принятом для профиля водного сечения;

3) для каждой вертикали определяется средняя скорость течения графическим способом посредством планиметрирования ее площади, численно равной элементарному расходу q_i. Средняя скорость на вертикали глубиной h_i выражается формулой:

4) строится эпюра распределения средних скоростей по ширине реки. Для этого на профиле по вертикальным линиям, обозначающим скоростные вертикали, вверх от уровня воды откладываются значения средних скоростей и через полученные точки проводится плавная кривая. С полученной эпюры снимаются значения средних скоростей для каждой промерной вертикали;

5) для всех промерных вертикалей вычисляются элементарные расходы воды q (м/с) путем умножения средней скорости v на рабочую глубину вертикали;

6) по вычисленным значениям элементарных расходов строится эпюра их распределения над поперечным профилем русла;

7) производится планиметрирование площади, ограниченной линией уровня воды и эпюрой распределения элементарных расходов. Значение этой площади численно равно расходу воды.

Правильное размещение скоростных вертикалей особенно важно при деформациях и зарастании русла и ледоставе.

При ледоставе измерения расходов воды начинаются лишь с того момента, когда толщина льда достигнет 10 см. На каждой скоростной и промерной вертикали измеряются общая глубина, толщина погружения льда и шуги. На реках с устойчивым руслом и при отсутствии шуги промеры глубин можно производить не при каждом измерении расхода воды. Толщина погруженного льда на промерных вертикалях в этом случае определяется интерполяцией между измеренными значениями ее на скоростных вертикалях. При каждом измерении расхода воды устанавливается расстояние от постоянного начала до урезов нижней поверхности льда, а расстояние до урезов воды определяется по профилю створа.

Расчет глубин точек для измерения скорости течения производится по рабочей глубине, которая вычисляется как разность общей глубины и толщины погруженного льда.

Летний гидрометрический створ может оказаться непригодным для измерения расходов воды зимой. Чтобы правильно выбрать место для зимнего створа, производится предварительное обследование участка реки протяженностью 7—10 В (где В – ширина реки) с нивелированием водной поверхности для определения продольного уклона. Гидрометрический створ следует устраивать на середине участка с большим уклоном, где обычно скапливается меньше шуги и скорости течения достаточны для их измерения с необходимой точностью.

Форма залегания шуги в течение времени может изменяться, поэтому промерные работы производятся при каждом измерении расхода воды. Если русло реки разделено шугой на несколько частей (рукавов), то в каждой из них назначается не менее трех скоростных вертикалей.

Точность поплавочных измерений существенно ниже, чем вертушечных, поэтому поверхностные поплавки применяются при предварительных обследованиях рек и при выходе выходе вертушек из строя. При интенсивном ледоходе, когда вертушечные измерения становятся невозможными, в качестве поплавков служат отдельные льдины.

Чтобы избежать влияния ветра на точность измерения расхода воды, поплавочные наблюдения проводят при штиле или небольшом ветре со скоростью 2–3 м/с. На больших реках поплавочные измерения могут производиться при скорости ветра до 5 м/с при условии ее измерения анемометром для введения соответствующих поправок.

Для измерения расхода воды поверхностными поплавками выбирается прямолинейный участок реки с однообразными глубинами, шириной и продольным уклоном водной поверхности на протяжении 3—5-кратной ширины реки. По берегу параллельно основному направлению течения прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа: верхний, средний и нижний. Расстояние между крайними створами назначается таким, чтобы продолжительность хода поплавков между ними была не менее 20 с. Если на участке имеется гидрометрический створ, то он обычно служит средним створом, а верхний и нижний створы разбиваются параллельно ему на равных расстояниях. В 5—10 м выше верхнего створа назначается пусковой створ, с которого при измерении скорости течения пускаются поплавки с таким расчетом, чтобы при подходе к верхнему створу поплавок принял скорость той струи потока, которая его перемещает.

На реках шириной до 100 м в средних створах натягиваются как можно ниже над водой тонкие стальные канаты.

Положение верхнего и нижнего створов закрепляют вешками. Канат, натягиваемый через средний створ, размечается хорошо заметными с берега метками (например, свешивающимися с троса цветными полосками материи), которые служат для промера глубин и для определения мест прохождения поплавками створа. На широких реках, где пользоваться канатами неудобно или затруднительно, створы закрепляются вешками, а место пересечения поплавком среднего створа и положение промерных точек определяются засечками с берега угломерным инструментом.

Измерение скорости поверхностными поплавками состоит в определении времени прохождения ими расстояния от верхнего до нижнего створа и мест прохождения через средний створ.

В пусковом створе забрасывается с берега или пускается с лодки первый поплавок, и в момент прохождения им верхнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего в этом створе, техник пускает секундомер. В момент пересечения поплавком среднего створа отмечается место его прохождения от постоянного начала по размеченному канату или засечками с берега угломерным инструментом. Засечка поплавка производится в момент подачи сигнала наблюдателем, стоящим в среднем створе. На планшете техник ставит черточку на линии створа и около нее записывает номер поплавка. При прохождении поплавком нижнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего у этого створа, техник останавливает секундомер.

Следующий поплавок пускается на некотором расстоянии от первого, и вся работа по измерению скорости течения повторяется в том же порядке. Всего пускается 15–20 поплавков, равномерно распределенных по ширине реки.

Если невозможно пустить поплавки по всей ширине реки (например, на реках с быстрым течением, где поплавки сносятся к середине потока), расходы воды определяются по наибольшей поверхностной скорости. В этом случае на стрежневую часть потока пускается 5—10 поплавков. Из всех пущенных поплавков выбираются три поплавка с наименьшей продолжительностью хода, отличающиеся друг от друга по времени пуска не более чем на 10 %; при большем отклонении продолжительности хода пускается еще 5–6 поплавков.

Запись результатов измерения расходов воды поплавками ведется в книжке КГ-7М(н).

Гидрологическими расходомерами называются водосливы и лотки, применяемые на реках и каналах. Эти сооружения позволяют измерять расходы воды со средней квадратичной погрешностью 2–5 %. Важное значение при этом имеет простота измерений; расход воды определяется по гидравлическим зависимостям на основании измерения только уровня (напора) воды. Это дает возможность использовать гидрологические расходомеры для автоматизации учета стока малых рек, так как в сочетании с самописцами уровня воды они обеспечивают непрерывную фиксацию расходов воды.

Водослив представляет собой преграду для движения потока в виде вертикальной стенки или порога, через которые переливается вода. В зависимости от толщины этой преграды и формы ее продольного профиля выделяют водосливы с тонкой стенкой, широким порогом и порогом практического профиля. По очертаниям водосливного отверстия водосливы подразделяются на прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, радиальные, параболические и т. п.

Гидрометрический лоток – это сужающее устройство, в горловине которого устанавливается критический режим течения.

Области потока, расположенные непосредственно выше и ниже водосливов или лотков, называются соответственно верхним и нижним бьефами.

Мерой расхода воды через водослив или лоток служит напор воды. Для водосливов и лотков с донным и донно-боковым сжатием он равен превышению уровня воды верхнего бьефа над гребнем водосливной стенки или порога; для лотков, у которых горловина образована сжатием боковых стенок, напором является глубина воды над горизонтальным дном лотка на подходе к горловине. Объемный способ удобен для измерения дебита (расходов воды) ключей и родников. Этот способ играет роль рабочего эталона при градуировке лотков и водосливов, так как они позволяют обеспечить необходимый класс точности измерений, удовлетворяющий требованиям метрологической аттестации средств измерений.

При проведении экологических исследований на реках определение величины расхода воды необходимо для оценки уровня ее загрязнения и для экологического прогнозирования.