7. 5. Гідрологічні дослідження
Гідрологічні дослідження можна провести за допомогою найпростішого спеціального спорядження: рулетки, мотузки, жердини для вимірювання глибин і секундоміра. Ще краще, коли є глибоководні перекидні термометри для вимірювання температури морів, озер, річок на значній глибині, літрові бляшані кварти для вимірювання витрат води в джерелах і струмках, мірні склянки, пробірки, піпетки, записник тощо. Для вимірювання глибин водойм репшнур розмічають на метри, а жердину — на сантиметри.
Дослідження річок. Метою дослідження річок є одержання відомостей для складання характеристик їх. Усі відомості (дані спостережень і вимірювань) записують у щоденники і наносять на карту.
Велике практичне значення мають відомості про режим річки, особливо в періоди високої або низької води. Тому метою спостереження є визначення змін рівня води в різний час і за різних умов. У щоденник записують місцезнаходження пункту спостереження, дату, час спостережень і зареєстрований рівень.
Аби визначити характер рельєфу дна і зміни русла річки, промірюють глибину. Для цілей судноплавства, наприклад, важливо встановити найменші глибини. Задля вимірювання глибин застосовують рейки, жердини, вудки або ручний лот. Проміри роблять уздовж і впоперек течії річки за профілем. Під час вимірювання глибин на рівнинних річках визначають на дотик грунт дна (пісок, глина, мул, галька, каміння, моноліт тощо). Стосовно гірських річок з бурхливою течією складають тільки описову характеристику.
У щоденнику вказують місце спостереження, дату, час, зміну рівня за час промірів, берег (лівий чи правий), відстань від берега до кожної точки проміру на основі даних спостережень можна викреслити профіль поперечного перерізу, річки, за яким потім обчислюють площу перерізу русла для підрахунку витрату води. Для визначення швидкості течії річки та витрат води вибирають таку ж ділянку річки, як і для водомірних спостережень, розбивають створ і проводять проміри. Найпростішим і найзручнішим способом є поплавковий. У щоденник записують місце вимірювання швидкості, дату і час, швидкість у метрах за секунду.
Для визначення витрат води в річці вимірюють кількість води, що протікає через поперечний переріз річки за одиницю часу (у кубічних метрах за секунду). Витрати води, які обчислюють гідрометричним способом, дорівнюють площі поперечного перерізу русла, помноженій на середню швидкість течії річки.
Аби визначити кількість твердих часток, завислих у воді, потрібно взяти проби води і здати у спеціальні лабораторії для аналізу. Проби води беруть з поверхні річки в такому місці, де передбачається середня мутність на даній ділянці річки. Пробу беруть у півлітрову пляшку, яку перед тим ополіскують водою з цієї річки. Наповнену пляшку з пробною водою закривають чистою пробкою і заливають парафіном. До шийки пляшки прив'язують етикетку, на якій вказують місце взяття проби, прозорість і температуру води, дату і прізвище того, хто взяв пробу. Так само, як і для визначення завислих у воді часток, для визначення їх хімічного, складу беруть поверхневі проби води. При цьому в етикетці додатково відмічають колір і смак води.
Для вимірювання температури води в річці бажано користуватись інерційним термометром з металевою оправою. Якщо для вимірювання температури поверхневих шарів можна використовувати будь-які технічні ртутні термометри, то для визначення температури глибинних вод звичайним ртутним термометром користуватися не можна, бо за час його піднімання на поверхню показники зміняться.
Вимірювання температури води бажано проводити о 8-й і 20-й год, супроводжуючи їх вимірюванням температури повітря.
Прозорість води визначають за допомогою металевого білого диска Секкі діаметром 30 см, її виражають у метрах. Рекомендується визначати її одночасно з промірами глибин, особливо на плесах і у місцях впадіння приток. У щоденник записують місцезнаходження точки вимірювання, глибину, дату, час і прозорість води.
Колір води визначають на око (безколірна, світло-сіра тощо). Приблизно визначають смак води (без смаку, солона, гірка, солодка, кисла) та інші смакові відчуття — присмаки. Визначають смак і присмак сирої води, здорової у санітарному відношенні.
Взимку проводять спостереження і за льодовим режимом річки. Перед льодоставом відмічають, як проходить замерзання по довжині і ширині річки. Визначають температуру води і повітря, зміну рівня і прозорості води, дію приток на льодовий режим. За певних умов досліджують характер льодоходу, його тривалість та інтенсивність, обстежують затори. В період льодоставу збирають відомості про товщину криги, яку вимірюють у лунках спеціальною рейкою, загостреною на кінці. В щоденник записують місця розташування ополонок, вимоїн, промерзань річки до дна.
На великих річках юні дослідники спостерігають за станом водної поверхні, утворенням хвиль. Найпростішою оцінкою стану водної поверхні річки є візуальні визначення хвилювання за чотирибальною системою.
Під час походу по рідкозаселеній і малодослідженій території бажано збирати загальні відомості про річки та їхні основні притоки і вести записи в щоденниках, а саме: назва річки, її приток та їх місцезнаходження; витік і гирло; висоти берегів; характер і ширина долини; ширина, довжина і глибина річки; пороги, перекати; типове положення рівня річки в різний час; характер заплави; породи, грунти, рослинність; сільськогосподарські угіддя, що прилягають до річки; гідроспоруди; негативні процеси; господарське значення і використання.
Певне практичне значення мають зібрані під час туристського походу відомості про наявність повеней та їхні межі, про рівень високих вод, який можна визначити за мітками на деревах і будинках, за вузькими смугами залишеного повінню річкового сміття на березі, на гілках кущів і дерев і заплаві, за терасоподібними підмивами берегів, за мулом і наносами тощо. Бажано встановити не тільки висоту й дату найвищого рівня води, а й усю обстановку, що зумовила підйом води. У цьому велику допомогу може надати місцеве населення, особливо старожили. Найвищий рівень води фіксують у щоденниках, фотографують, знімають на кіноплівку і детально описують. Зібрані відомості становитимуть практичний інтерес для працівників системи гідрометеослужби. Тому одержані результати гідрологічних досліджень бажано надсилати в місцеві управління гідрометеослужби.
У процесі тривалих безперервних спостережень на водоймах поблизу свого населеного пункту можна зібрати відомості, корисні для народного господарства рідного краю. Та особливо цінні результати гідрологічних спостережень у басейнах малих річок у малонаселених місцях, де немає гідрологічних станцій та постів, що ведуть безперервні спостереження за режимом водних об'єктів.
Під час візуальних спостережень у поході відмічають силу вітру, опади, утворення проток, звивистість русел річок, зсуви, обвали, селі, обмілі і перемерзанням річок, броди, наявність поромних переправ і переправ по льоду, можливість пересування по льоду, сплаву лісу та судноплавства, забрудненість річки стічними водами, відходами промислових, сільськогосподарських і транспортних підприємств тощо. Юні туристи можуть одержати завдання від басейнової інспекції з охорони і використання водних ресурсів, дослідити річки й озера району туристської подорожі, виявити джерела їхнього забруднення. З цією метою може бути організована експедиція «Річкам — чисту воду». Повертаючись із туристських походів, експедиційні групи здають звіти і схеми в басейнові інспекції, які за результатами пошукової роботи юних дослідників вживають дійових заходів до раціонального використання і охорони річкових вод.
Гідрологічний звіт містить: а) опис річки; б) окомірно знятий план річки; в) креслення поперечних профілів річки; г) характеристику метеорологічної обстановки (погоди); д) гідрологічну інформацію у вигляді окремих показників та зведених таблиць; е) географічну характеристику басейну (геологія, рельєф, грунти, рослинність); є) альбом фотографій; ж) кінофільм або кінофрагменти.
Опис річки включає такі розділи.
1. Загальні відомості (назва, витік, територія, якою протікає річка, переважаючий напрямок, найбільші притоки, куди впадає, довжина, площа басейну).
2. Найхарактерніші особливості річки як у цілому, так і на окремих її ділянках.
3. Фізико-географічна характеристика басейну (геологічна будова, рельєф, клімат, грунти, рослинність, населені пункти).
4. Характеристика поперечного профілю долини:
а) ширина дна долини, форма профілю, висота й крутість схилів;
б) кількість та приблизна висота річкових терас або моренних терас осідання, характер рослинності на них;
в) характер заплави річки (ширина, особливості рельєфу).
5. Характеристика русла: ширина та глибина, звивистість, поділ на рукави, наявність перекатів, мілин, порогів, водоспадів (вказати їх висоту), островів, плесів, водяної рослинності тощо.
6. Характеристика берегів: висота, крутість, виходи відслонень, джерел, грунти, місця розмивання берегів, наявність рослинності та ступінь заростання.
7. Характеристика дна: мулисте, піщане, кам'янисте, наявність валунів тощо.
8. Живлення річки і коливання рівня води в руслі залежно від пори року. Переважання одного з джерел живлення: ґрунтове, дощове, снігове
9. Річний стік води та його розподіл залежно від пори року.
10. Характеристика водного режиму річки (початок і кінець весняної повені, найбільший рівень підняття води, площа розливу та його тривалість у часі, період найнижчого рівня води, час замерзання води, товщина криги тощо).
11. Робота річки (підмивання і руйнування берегів, інтенсивність утворення наносів у руслі і заплаві, мутність води та відмінність її в різні пори року).
12. Характеристика поздовжнього профілю річки,
13. Тип рослинності та її фенологічний стан на окремих ділянках.
14. Результати проб води для визначення хімічного складу (беруть чистою посудиною, бажано на середині річки з глибини не більше 0,5 м).
15. Результати проб води для визначення мутності (за допомогою батометра Жуковського).
16. Господарське використання річки: наявність гідротехнічних і транспортних споруд (гребель, млинів, мостів) , використання для зрощення, промислового рибальства, сплаву лісу, потреб комунального господарства тощо.
Дослідження озер. 3.метою більш повного і раціонального використання озер їх всебічно вивчають спеціалісти-лімнологи. Будь-які нові відомості, одержані про озера юними дослідниками, становитимуть практичний інтерес для науки. Можна провести елементарні дослідження тієї чи іншої водойми шляхом бозпосередніх спостережень за допомогою найпростіших гідрологічних приладів.
Дослідження озера розпочинають з вивчення його водозбірної площі. При цьому описують поверхню, з якої живиться озеро. Отож важливо встановити ступінь залісення і заболочення території, розвитку гідросітки.
Обстеження берегової лінії озера проводять при обході його по всьому периметру. При цьому визначають обриси і форми берегів (прямі, порізані, низькі, високі), склад берегів (заболочені, піщані, кам'янисті), наявність терасових виступів і берегових валів; фіксують сліди високих рівнів води і підтоплених берегів. Результати обстежень записують і замальовують у щоденник. По можливості проводять фотографування і кінозйомку характерних типів берегів і берегових утворень.
Обстеження озера полегшує наявність великомасштабної топографічної: карти або плану озера; за браком їх проводять окомірне знімання водойми ;
Довжину озера, найбільшу ширину та площу його визначають за великомасштабною картою або складеним планом; середню ширину беруть з відношення площі озера до його довжини; об'єм води обчислюють, за формулою
де С1, С2, ..., Сn-1— площі, обмежені ізобатами; Н1, Н2, ..., Нn-1 — відстані між ізобатами (Следопыт: Сб./Сост. Л. М. Гурвич.— М.: Физкультура и спорт, 1976.—С. 87).
Середню глибину озера Нср визначають як відношення його об'єму W до площі водного дзеркала С.
Промірюванням глибин досліджують будову озерної западини (озерного ложа). Для цього використовують промірний лінь або лот (найзручніший лот Воронкова). Влітку у штиль вимірювання глибин озера проводять з човна або плота уздовж ліній промірних профілів, які перетинають характерні ділянки озера, а взимку — через пробиті в льоду лунки. За даними вимірювання складають батиметричну карту. Вона дає уявлення про морфологію озерного ложа. За батиметричною картою обчислюють також довжину, ширину, площу, порізаність і розвиток берегової лінії, об'єм та інші морфометричні показники озера.
Донні відклади видобувають лотом Воронкова і вивчають за допомогою такого найпростішого методу, як візуальна оцінка. У гідрологічний журнал записують тип донних відкладів, їх колір і запах, вказують характер донних відкладів прибережної частини, які не можна захопити лотом (каміння, гравій, галька); консистенцію відкладів (щільні, пухкі, рідкі), наявність включень рослинних і тваринних решток, черепашок молюсків тощо.
Беруть зразки донних відкладів на аналіз: спочатку їх висушують, а потім загортають у целофан або пергаментний папір. Усі зразки грунту супроводять етикетками, на яких вказують назву озера, місце і дату взяття зразка, глибину водойми, відомості про особу, що взяла пробу.
Для вивчення водного режиму озер та зміни рівня стояння вод у них насамперед визначають характер водного живлення озера і відмічають це у гідрологічному журналі. Збирають відомості про зміну водної маси озера, виявляють роки і сезони найвищого і найнижчого рівня води, фіксують сліди високого стояння води в озері за ознаками, що збереглися на його берегах (визначають за тими самими ознаками, що і на річках).
Цікаву інформацію можуть зібрати юні дослідники про водний режим озер та зміну їх рівня в карстових районах, складених вапняковими породами. В цих районах іноді спостерігається різка зміна рівня води в озері, аж до повного тимчасового її зникнення. У посушливих районах потрібно зібрати відомості про періодичний характер висихання водойм.
Під час дослідження проточних і безстічних озер описують усі їхні протоки і стік з них; вимірюють їх ширину і глибину, а при наявності часу і умов — довжину приток на найближчих до озера ділянках. Визначають за місцевими ознаками сліди високих рівні на схилах річкових долин, відмічають наявність гідроспоруд (гребель, загат, водяних млинів тощо). Досліджують колір води та її мутність, визначають смак, вимірюють температуру.
Взимку проводять спостереження за льодовим і сніговим покривом водойм. За допомогою мірної рейки вимірюють товщину криги і снігового покриву, описують, а по можливості фотографують і знімають на кіноплівку різні льодові утворення (нагромадження і намерзання льоду, тороси тощо). Звертають також увагу на ополонки й тріщини.
Практичний інтерес можуть становити дослідження фізичних та хімічних особливостей води озер. Прозорість води вимірюють диском Секкі, а температуру води на поверхні водойм — будь-яким термометром. Для вимірювання вертикального розподілу температури води від поверхні водойм до дна використовують; інерційний термометр у металевій або пластмасовій оправі. Результати досліджень записують у гідрологічний журнал.
Колір води визначають за шкалою Фореля—Ульє порівнянням її кольору з кольорами шкали.
Під час дослідження хімічних особливостей води озера визначають ступінь її мінералізації (прісна, солодкувата, солона, гірко-солона, самосадна). Для озер з прісною водою визначають ступінь твердості води.
Збирають відомості про зимові й літні замори риби (масової загибелі риби).
Досліджуючи біологічні особливості озера, учні вивчають його рослинність і тваринний світ. На план озера наносять місця поширення водяної рослинності, для деяких озер відмічають «цвітіння» води.
Оцінюючи господарське використання озера, з'ясовують такі питання прикладного характеру: розвиток рибальства і рибництва, мисливський промисел (полювання на звірів і птахів), видобування солі, використання цілющих грязей, постачання води населеним пунктам та окремим підприємствам, розвиток водного транспорту, гідробудівництво, зрошення, використання водяної рослинності озера на корм худобі і як будівельного матеріалу, рекреаційне використання, розвиток водного спорту та ін.
На основі зібраних у процесі дослідження озера матеріалів роблять його опис, складають таблиці температури, прозорості й кольору води, карти глибин, донних відкладів, розподілу водяної рослинності. Всі ці карти є картографічною основою для складання комплексної ландшафтної карти озера.
Опис озера проводять за таким планом:
1. Загальні відомості (назва, місцезнаходження, умови утворення тощо) .
2. Фізико-географічна характеристика басейну (геологічна будова, рельєф, клімат, грунти, рослинність і тваринний світ).
3. Площа озера та об'єм води у ньому (окружність, діаметр, глибини на різних ділянках).
4. Береги озера (порізаність берегової лінії, зразки відслонень, флора і т. д.).
5. Властивості та якості води (прозорість, колір, смак, запах, температура).
6. Будова озерної улоговини, її походження, вік, тип озера.
7. Донні відклади, процеси замулення і заростання озера.
8. Джерела живлення озера та співвідношення між ними.
9. Використання озера в народному господарстві.
Дослідження боліт. У процесі вивчення боліт користуються методикою обстеження озер, з якими болота мають багато спільного.
Можна рекомендувати таку схему дослідження болота.
1. Загальні відомості (назва, місцезнаходження, умови утворення тощо).
2. Визначення параметрів (ширина, довжина, площа).
3. Обстеження джерел живлення (атмосферні опади, підземні води, води поверхневого стоку, весняні води).
4. Вивчення рослинності болота.
5. Визначення походження і типу болота (низинні, верховинні, перехідні).
6. Розвідка покладів торфу (потужність, тип і якість торфу в різних шарах). Визначення придатності використання торфу на паливо, як органічного добрива та для інших потреб.
7. Визначення будови торфового розрізу.
8. Обстеження впливу боліт на природно-територальні комплекси та сільськогосподарські угіддя.
9. Виявлення меліоративних заходів, що їх проводять на болоті.
10. Збирання даних про сучасний стан і перспективи господарського використання болота.