Футшток

ФутштокФУТШТОК, рейка с делениями, устанавливаемая у берегов рек, озер, морей и других водоемов; является простейшим прибором для измерения положения уровня (горизонта) воды. Футшток с организованным наблюдением уровня воды составляет основу водомерного поста, имеющего назначением изучение уровенного режима водоема. На реках водомерные наблюдения помимо непосредственной характеристики уровенного режима имеют также значение для учета водоносности рек, т. к. высота уровня в реке зависит от количества протекающей воды через данное живое сечение в единицу времени (расход воды). На морях и озерах футшточные наблюдения производят с целью изучения: 1) режима приливов, отливов и сейш, 2) обычных колебаний в зависимости от случайных изменений в расходе и приходе воды, а также для редукций промеров к условному уровню, называемому «нуль глубин». Колебания уровня необходимо знать портостроителю для правильного установления судоходных глубин, а также для назначения горизонта незатопляемых площадей портовой территории. В первом отношении имеет значение наинизший уровень, при котором устанавливаются наименьшие глубины, во втором - наивысший. Кроме указанного, наблюдения по футштоку нужны для целей судоходства при определении глубин на фарватерах. Наблюдения по футштоку имеют также значение в области теории и практики геодезии. Продолжительные и непрерывные наблюдения по одному и тому же футштоку дают возможность вывести с большой точностью средний уровень моря, который должен совпадать с поверхностью геоида, т. е. тела, определяющего общую форму поверхности земли. С футштоком связана гипсометрическая основа государственных нивелировок, которые должны привязываться к нулям морских футштоков для получения отметок - точек земной поверхности от нулевой уровенной поверхности, проходящей через определенную точку футштока. В случае обнаружения при длительных футшточных наблюдениях систематических изменений среднего уровня последние приписываются «вековому движению» берегового массива, и таким образом футшток является средством изучения т. н. эпейрогенических движений земной коры.

Футштоки по цели наблюдений можно разделить на две группы: речные и морские, к последним присоединяют озерные. По значимости результатов следует различать футштоки основные, устанавливаемые на продолжительное время для изучения основных законов колебаний уровня, и второклассные, устанавливаемые на короткий период в качестве подсобных для редукций промеров или получения основных уровней по методу сражения. Речные водомерные посты подразделяются на уровенные, на которых наблюдения производятся исключительно для изучения режима уровней, и расходные посты, целью которых является изучение изменений расхода воды во времени путем предварительного установлении связи между высотой уровня и расходом воды.

Установка футштоков. Место для установки футштоков на морях и озерах выбирается с расчетом, чтобы оно было защищено от прямого воздействия волнения и с принятием во внимание рельефа дна в ближайших окрестностях поста, так как футштоки в отмелом месте и в глубине залива дают режим уровня не основного водоема, а местный - искаженный. На реках требования к выбору места еще более строги, а именно: необходимо принимать во внимание типичность места для участка исследований, защищенность от повреждений ледоходом и от размыва, отсутствие естественного или искусственного переменного подпора, неизменность на участке уклона и условий шероховатости и неизменность русла реки.

Устройство футштоков. Простейший футшток представляет собой рейку 10x5 см в сечении, длиной 2—4 м в зависимости от амплитуды колебаний уровня, выкрашенную масляной краской с нанесенными на нее делениями в двойных см. Нуль делений помещается внизу, чтобы отсчет выходил положительным и возрастал с поднятием уровня. Для основного футштока Потсдамским геодезическим институтом выработан (1884 г.) тип металлического футштока с фарфоровыми вкладышами, отличающейся большой прочностью. Чтобы избежать неточностей отсчетов при волнении, изобретен футшток с поплавком в колодце; поплавок помещен внутри вертикально стоящей трубы, сообщающейся с морем; снаружи трубы разбита шкала делений, высота воды указывается подвижным указателем, подвешенным на блоке и сообщающимся с поплавком цепочкой, перекинутой через блок. Другое приспособление для этой же цели предложено инженером-гидрографом Рено и состоит из стеклянной трубки, открытой сверху и снизу; вода в нее проникает снизу через песочный фильтр, что способствует затуханию колебания от волны. Полярный футшток. Для изучения колебаний уровня в полярных экспедициях применяется специальный фрезер, устраиваемый на льду. На дно через прорубь опускается на проволоке гиря, проволока перекидывается через блок, укрепленный на стойке на льду, на другом конце вешается противовес с указателем. При подъеме и опускании ледяного поля индекс передвигается, указывая степень колебаний. При береговых исследованиях пользуются плавучим футштоком, прикрепленным к бакану (в виде морской вехи); нижний конец футштока прикрепляется к грузу, опускаемому на дно. Уровень отсчитывается по верхней разделенной части футштока, торчащей из воды.

Речные водомерные посты: а) реечные посты, на которых измерение уровня производится по постоянным, укрепленным у места измерений, одной или нескольким рейкам; б) свайные, состоящие из ряда свай, забитых в створе на берегу реки так, что самая нижняя свая находится под водой, а самая высокая лишь немного покрывается самой высокой водой; измерение уровня воды производится при помощи переносной рейки, которая ставится на головку ближайшей к берегу сваи, находящейся в воде; в) смешанные, включающие в себе элементы свайных и реечных постов, и г) посты мостового типа, в которых горизонт воды определяется измерением расстояния от какой-либо неподвижной точки, находящейся вне поверхности воды над ней, например от фермы железного моста или подошвы рельса на мосту. Футштоки устанавливают, прикрепляя их к специально вбитой в дно свае или кусту свай. В портах они прибиваются к пристаням и молам и иногда накрашиваются непосредственно на стенках гаваней или на гладких поверхностях скал. Морские футштоки прикрепляют иногда к специальным ряжам или непосредственно к скалам. Допускается и наклонная установка, в этом случае деления футштока разбиваются с учетом угла наклона. На горных реках с небольшими амплитудами устанавливают иногда т. н. передаточный пост; такой пост: 1) не нарушает естественных условий потока, 2) не создает подпора, 3) не может быть поврежден плывущими предметами. Он состоит из гири, опускаемой на тросе через блок до поверхности воды. Блок подвешивается на поперечной балке над водой у берега. Отсчет делается по указателю, прикрепляемому к тросу. Футштоки для наибольших и наименьших уровней, отмечающие эти уровни автоматически, имеются различных конструкций; относительным распространением пользуется зубчатая рейка с поплавочным индикатором. Такая рейка с боков имеет зубцы. Поплавок в виде небольшой горизонтально плавающей доски надет на рейку отверстием в своей середине. При подъеме воды поплавок поднимается, но опуститься ему мешают пружины, упирающиеся с боков в зубцы рейки. Основное требование к футштоку - его неподвижность в период наблюдений. Для обеспечения контроля над неподвижностью футштока на берегу устраивается футшточный репер. На реках для этой цели служат чугунные винтовые сваи, каменные или бетонные столбики, реперные марки, закладываемые в фундаментах зданий, и заершенные штыри. Временными реперами служат деревянные столбы с горизонтальным пропилом. Превышение репера над нулем рейки д. б. точно определено нивелировкой и временами поверяться; перемены этой величины характеризуют степень неподвижности установки.

Методика наблюдений. Нормальной частотой для равнинных рек на уровенных постах принимается наблюдение 1 раз в сутки в 7 ч. утра по поясному времени и в период весенних паводков еще раз в 19 ч. На расходных постах считаются желательными непрерывные наблюдения самописцами или же трехсрочные или четырехсрочные суточные измерения; часы этих измерений м. б. установлены эмпирическим путем на основании пробной серии ежечасных наблюдений. На морских постах в бесприливных морях наблюдения уровня приурочиваются к срокам метеорологических наблюдений, т. е. в 7 ч., 13 ч. и 21 ч., при наличии же приливов и отливов наблюдения делаются ежечасно, а около моментов полных и малых вод - через 10 мин. Для уточнения отсчетов существуют специальные приборы, например, измеритель инж. Соколова, дающий точность отсчета до 1 мм, или американские крючковые рейки с верньерами до 3 мм.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.