�����������

VILNIAUS UNIVERSITETAS

Vadov�lio parengim� par�m�2007–2013 m. Žmogišk�j� ištekli� pl�tros veiksm� programos 2 prioriteto „Mokymasis vis� gyvenim�“

VP1-2.2-ŠMM-09-V priemon� „Studij� program� pl�tra nacionalin�se kompleksin�se programose“

Gintaras Valiuškevi�ius

HIDROMETRIJA Vadov�lis

Vilnius, 2011

Apsvarstyta bei rekomenduota leisti Vilniaus universiteto Gamtos moksl� fakulteto tarybos (2011 m. lapkri�io 30 d., protokolo Nr. )

Recenzavo:

prof. habil. dr. K. Kilkus (Vilniaus universitetas)

doc. dr. J. Taminskas (Gamtos tyrim� centro Geologijos ir geografijos institutas)

dr. E. Stonevi�ius (Vilniaus universitetas)

ISBN 978-609-459-008-5

© Gintaras Valiuškevi�ius, 2011

© Vilniaus universitetas, 2011

TURINYS

Pratarm� 31. Hidrometrijos samprata ir tyrim� organizavimo principai 5

1.1. Hidrometrijos tyrim� sritis 5 1.2. Hidrometrini� tyrim� rodikliai 8 1.3. Vandens matavimo sto�i� tinklas. Sto�i� klasifikavimas 9 1.4. Vandens matavimo stoties steigimas 18 1.5. Matavim� tikslumas ir patikimumas 27

2. Vandens lygio matavimai 34 2.1. Vandens lygio matavim� tikslai 34 2.2. Vandens matavimo stoties grafiko nulis 35 2.3. Vandens lyg� matuojan�i� sto�i� tipai 37 2.4. Vandens lygio matavimo rezultat� neregistruojan�ios stotys 38 2.5. Vandens lygio matavimo rezultatus registruojan�ios stotys 50 2.6. Vandens lygio matavimo metodika ir tikslumas 61

3. Vandens temperat�ros ir ledo režimo element� matavimai 64 3.1. Vandens temperat�ros matavim� klasifikacija 64 3.2. Vandens paviršiaus temperat�ros matavimai 64 3.3. Vandens temperat�ros matavimai �vairiuose gyliuose 70

3.4. Ledo režimo element� matavimai bei steb�jimai 75

4. Vandens gylio matavimai 82 4.1. Vandens gylio apib�dinimas, matavim� tikslai ir b�dai 82 4.2. Gylio matavimo viet� parinkimas ir pad�ties nustatymas 83 4.3. Vandens lygio nustatymas matuojant gyl� 90 4.4. Gylio matavimo prietaisai 91 4.5. Gylio matavimo duomen� tvarkymas 100

5. Vandens srov�s grei�io matavimai 105 5.1. Srov�s grei�io apib�dinimas. Grei�i� pasiskirstymas t�km�je 105 5.2. Vidutinio grei�io vertikal�je nustatymas 108 5.3. Srov�s grei�io matavimo prietaisai 113

6. Vandens debito matavimai ir skai�iavimai 147 6.1. Debito samprata ir matavimo metodai 147 6.2. T�rinis debito matavimo metodas 150 6.3. Debito matavimai ir skai�iavimai grei�io-ploto metodu 152 6.4. Debito �vertinimas hidraulini� skai�iavim� metodu 168 6.5. Debito matavimas maišymo metodu 174

7. Debito kreiv�s sudarymas ir naudojimas 179 7.1. Debito kreiv� 179 7.2. Debito kreiv�s form� lemiantys veiksniai 181 7.3. Debito kreiv�s sudarymas, esant standartin�ms pj�vio s�lygoms 184 7.4. Debito kreiv�s ekstrapoliavimas 187 7.5. Debito kreiv�s sudarymas, esant nestandartin�ms pj�vio s�lygoms 191 7.6. Nuot�kio skai�iavimai pagal debito kreives 198

8. Vandens nešmen�, dugno nuogul� ir vandens kokyb�s tyrimai 200 8.1. Metodiniai matavim� ypatumai 200 8.2. Vandens nešmen� tyrimai 201 8.3. Dugno nuogul� tyrimai 219 8.4. Vandens kokyb�s tyrimai 223

9. Special�s tyrimai 232 9.1. Vandens srov�s krypties matavimai 232 9.2. Vandens optini� savybi� matavimai 238 9.3. Bangavimo matavimai ir steb�jimai 243

Pratyb� užduotys 252 Literat�ra 281

�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

3

��������������������

��������������������

������������������

�������������������

�������������������

����� �������� �!��

"�����������������!�

#�����������������������

�������������������������

Pratarm�

Vanduo visada buvo ta gamtos terp�, kuria žmon�s aktyviai dom�josi. Negal�dami be jo

išgyventi, prie upi� bei ežer� žmon�s �k�r� savo pirm�sias gyvenvietes. Vanduo nuolat naudotas

bui�iai bei žvejybai. V�liau plito žem�s dr�kinimo kanal� sistemos, su vandeniu vis dažniau buvo

susiduriama plaukiojant laivais, statant tiltus, �rengiant vandentiek�, projektuojant hidrotechninius

�renginius, planuojant �moni� veikl� ir daugelyje kit� sri�i�.

Nuolatinis vandens poreikis ir dažnas jo naudojimas vert� žmones steb�ti vandens telkinius.

Vartojantiems vanden� buvo aktualu žinoti kiek ir kada jo atitek�s, plaukiojantiems up�mis –

išsiaiškinti j� gyl�, k� nors statantiems prie vandens telkini� – nustatyti galim� maksimal� vandens

lyg�. To siekiant, nat�raliuose vandens telkiniuose prad�ti vykdyti pavieniai, o kiek v�liau –

nuolatiniai matavimai. Vandens matavimo prietaisai bei metodai nuolat tobul�jo ir maždaug XVIII-

XIX a. sand�roje susiformavo juos nagrin�jantis hidrometrijos mokslas.

Šiuo metu hidrometrija – smarkiai išpl�tota tyrim� sritis, analizuojanti tiek nauj� vandens matavimo

metodik� k�rim� bei standartizavim�, tiek j� pateikim� duomen� vartotojams. Dažniausiai

hidrometrija traktuojama kaip hidrologijos mokslo šaka, tod�l joje nagrin�jamos problemos

aktualiausios hidrologams. Ta�iau hidrometrini� matavim� duomenys naudojami itin pla�iai: jie

domina statybininkus, biologus, kariškius, geologus ir daugelio kit� specialybi� atstovus. Tod�l

netenka steb�tis ir gana �vairiai hidrometrinius tyrimus aprašan�i� vadov�li� gausa. Hidrometrijos

vadov�liai ar bent jau šiam mokslui skirti skyriai kit� sri�i� vadov�liuose parašyti visomis

svarbiausiomis pasaulio kalbomis.

Lietuva gali pasidžiaugti ilgalaik�mis hidrometrijai skirtos mokomosios literat�ros tradicijomis.

Pirm�j� lietuvišk� „Hidrometrijos“ dvitom� S. Kolupaila išleido dar 1939-1940 m. Tuomet tai buvo

vienas iš išsamiausi� hidrometrijos vadov�li� Europoje. V�liau hidrometrijos klausimus savo

vadov�liuose bei praktiniams darbams skirtose knygose nagrin�jo A. Poška, P. Punys, A.

Dumbrauskas, A. Lukianas ir kiti. Dalyje ši� vadov�li� stengtasi nuodugniai aprašyti hidrometrini�

tyrim� prietaisus ir metodus, kiti buvo skirti specifiniams skaitytojams, tod�l apsiribojo tik

konkre�ias tyrim� sritis apib�dinan�ia medžiaga.

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

4

Pastaruoju metu matavim� technika bei metodai (ne tik hidrometrijoje) �m� itin spar�iai keistis.

Technologinis „šuolis“ smarkiai prapl�t� ir daugelio vandens režimo element� matavimo

galimybes. Iš esm�s pakito pati matavim� ir duomen� pateikimo vartotojams sistema: daugumoje

vandens matavimo sto�i� �rengti automatiniai davikliai, nuolat registruojantys stebim� rodikli�

kait�; duomenys itin greitai pateikiami internete. Šie poky�iai nebeleidžia daugeliui hidrometrija

besidomin�i� specialist� apsiriboti ankstesniuose vadov�liuose pateikiama informacija. Jos vis

dažniau tenka ieškoti užsienio autori� darbuose arba savituose leidiniuose, nagrin�jan�iuose

matavim� standartus. Tai ypa� nepatogu studentams, kurie su „Hidrometrijos“ dalyku (ar tam

tikromis jo dalimis) dažnai susiduria jau pradiniuose bakalauro studij� program� kursuose.

Susidariusios aplinkyb�s aiškiai liudijo naujo lietuviško hidrometrijos vadov�lio poreik�.

Pateikti š� vadov�l� paskatino ir dvidešimties met� hidrometrijos d�stymo Vilniaus universitete

patirtis. Tad nenuostabu, kad šis vadov�lis skirtas pirmiausiai VU Meteorologijos ir hidrologijos

studij� programos studentams. Daugiausiai d�mesio knygoje skiriama dažniausiai Lietuvoje

vykdom� hidrometrini� tyrim� (vandens lygio, gylio, srov�s grei�io, debito, vandens temperat�ros)

aprašymui. Kiek siauriau nagrin�jami hidrometriniai matavimai, kurie m�s� šalyje tradiciškai

atliekami re�iau (vandens kokyb�s, bangavimo, dugno nuogul� tyrimai). Rašant knyg� stengtasi

nekartoti hidrologijos ir geodezijos pradmen�, vietomis primenant tik svarbiausius, konkre�i�

hidrometrini� matavim� metodik� lemian�ius, procesus bei metodus. Vadov�lio pabaigoje

pateikiamos 7 pratyb� užduotys, kurias atlikus skaitytojai gal�s s�kmingiau �sisavinti pateikiam�

teorin� medžiag�.

Autorius d�kingas recenzentams – prof. habil. dr. K�stu�iui Kilkui, dr. Edvinui Stonevi�iui ir doc.

dr. Juliui Taminskui už vertingas pastabas bei pasi�lymus. J� nuomon� buvo itin svarbi koreguojant

vadov�lio strukt�r� bei terminologij�.

Vadov�lis gali b�ti naudingas ir kit� sri�i� specialistams, besidomintiems hidrometriniais tyrimais.