В установке СУВ берегового типа (рис. 31.1) поплавковый колодец и другие ее элементы располагаются на берегу водного объекта, непосредственно у уреза воды или в некотором удалении от него. Доступ к сооружению при наивысшем положении уровня воды возможен посуху без каких-либо дополнительных специальных устройств. УСУВ берегового типа возводят на неразмываемых участках берега, обладающего достаточной крутизной для того, чтобы длина соединительных устройств была бы как можно меньше и по возможности не превосходила 5—10 м. Рассмотрим конструкцию отдельных элементов таких УСУВ.

Рис. 31.1. Схема установки СУВ берегового типа. 1 — соединительное устройство (труба); 2 — поплавковый колодец; 3 — измерительный павильон.

       Колодцы. Наиболее распространенная форма колодцев в плане - круглая. Внутренний диаметр их зависит от глубины заложения: до глубины 1,2-1,5 м он должен быть не меньше 0,4-0,6 м, при большей глубине - не менее 0,8 м. В круглые колодцы диаметром 0,8-1,0 м и в квадратные сечением не менее 0,8 х 0,8 м обеспечен достаточно свободный доступ человека, необходимый для очистки соединительных устройств и самих колодцев от наносов, а также для осмотра и ремонта. Глубина колодцев зависит от амплитуды колебания уровней воды в водном объекте, однако она не может существенно превышать тот диапазон записи, на которую рассчитан самописец.
       Большинство современных поплавковых СУВ регистрируют изменения уровня в диапазоне до 6 м. Если же на водном объекте колебания уровня превосходят указанное значение, то УСУВ приходится выполнять двухъярусными установками, состоящими из двух взаимосвязанных установок (рис. 31.2). Нижняя из них является затопляемой; самописец на ней демонтируется, если возникает угроза его затопления. Соединительная труба верхней установки закладывается па крайней мере на 1 м ниже максимального рабочего положения поплавка нижней установки с тем, чтобы верхний самописец вступал в работу до демонтажа нижнего самописца.

Рис. 31.2. Двухъярусная установка СУВ. 1, 2 - соответственно нижнее и верхнее соединительное устройство; 3 - нижний поплавковый колодец; 4 - ящик (футляр) для нижнего самописца; 5 - верхний поплавковый колодец; 6 - измерительный павильон.

       Колодцы стремятся делать из стандартных железобетонных колец и труб, используемых в различных отраслях водного хозяйства (водоснабжение и канализация, мелиорация и др.). Можно использовать и металлические (газопроводные) трубы. Делают их и из монолитного армобетона, а иногда еще и деревянными в виде срубов или стенок из толстых досок или горбыля.
       Поплавковые колодцы обязательно должны иметь строго вертикальные стенки с тем, чтобы исключить возможность их касания поплавком самописца при изменении положения уровня воды. В колодце ниже входа в него соединительного устройства необходимо иметь приямок, глубиной 0,5-1,0 м для осаждения наносов.
       Если над колодцем устанавливается измерительный павильон, то рекомендуется верхний обрез колодца располагать или на уровне пола павильона, или на 0,1-0,2 м выше него. На обрез колодца должен крепиться столик, на котором устанавливается СУВ. Крепить столик к полу или стенкам павильона нельзя, так как их положение в высотном отношении менее стабильно, чем у колодца. Если СУВ размещается не в павильоне, а в ящичке непосредственно на колодце или же устанавливается внутри колодца под крышкой, то верхний обрез колодца желательно иметь на высоте около 1 м от поверхности земли и не менее 0,5-1,0 м от наивысшего положения уровня воды.
       Соединительные устройства делают трех типов: закрытые, открытые и дырчатые (щелевые). Закрытые устройства делятся на трубчатые и галерейные.
       Трубчатые соединительные устройства (см. рис. 2.1) выполняют из стальных, чугунных, железобетонных и асбоцементных труб. Внутренний диаметр соединительной трубы, а точнее соотношение площадей сечений трубы и поплавкового колодца, теоретически должен быть таким, чтобы мелкомасштабные колебания уровня в водном объекте не проникали в колодец. Имеются различные по сложности и достоверности получаемых результатов методы расчета требуемых площадей, основанные на той или иной схематизации процесса и разных допущениях. В частности, с одним из таких методов можно познакомиться в монографии И. Ф. Карасева «Речная гидрометрия и учет водных ресурсов» (Гидрометеоиздат, 1980).
       В строительной практике при выборе соединительной трубы исходят из того, что ее поперечное сечение должно позволять производить механическую или гидравлическую очистку трубы от наносов. Чем длиннее труба, тем, в принципе, больше должно быть ее поперечное сечение. Во многих случаях предъявляемым требованиям соответствует труба с диаметром около 10 см.
       На реках с большой мутностью для уменьшения возможности попадания в соединительную трубу наносов ее устьевую часть надо расположить по течению (рис. 31.3 а), а не против течения (рис. 31.3 б). С этой же целью иногда рекомендуют изгибать по течению конец трубы, выходящий в реку (рис. 31.4), однако делать это можно только в том случае, если конец съемный, иначе затруднится прочистка соединительного устройства. Так же можно на трубу со стороны входного отверстия надевать насадок Вентури, ось которого располагают перпендикулярно оси трубы (рис. 31.5). Возникающие в насадке увеличенные скорости течения препятствуют попаданию наносов в соединительную трубу.

Рис. 31.3. Правильное (а) и неправильное (б) расположение соединительного устройства УСУВ на реках с наносами. 1 - соединительное устройство (труба); 2 - колодец-отстойник; 3 - поплавковый колодец.

Рис. 31.4. Установка СУВ с затопляемым колодцем-отстойником. 1 - колено-оголовок соединительной трубы; 2 - соединительная труба; 3 - затопляемый отстойный (успокоительный) колодец; 4 - поплавковый колодец; 5 - измерительный павильон.

Рис. 31.5. Схема насадки Вентури на оголовке (речном конце) трубчатого соединительного устройства. 1 - сходящийся конус; 2 - цилиндрическая часть; 3 - труба к колодцу УСУВ; 4 - расходящийся конус.

      Галерейные соединительные устройства представляют собой железобетонные или шпунтовые прямоугольные в поперечном сечении подземные проходы (рис. 31.6). Их ширина может быть 0,8 - 1,0 м, а высота до 2 м, так что внутрь галереи легко проникает человек для ее очистки от наносов, мусора, льда и пр. Конец галереи, выходящий в реку, имеет легко открывающийся затвор (например, деревянный щит) с отверстиями для пропуска воды. Галереями оборудуются УСУВ на реках с очень большой мутностью, где трубчатые соединительные устройства быстро забиваются наносами и их прочистка сопряжена со значительными техническими трудностями.

Рис. 31.6. Схема УСУВ с галерейным соединительным устройством и колодцем-отстойником (измерительный павильон не показан). 1 - входной раструб; 2 - подпорная стенка; 3 - плоский затвор; 4 - галерея; 5 - колодец. отстойник; 6 - соединительные отверстия; 7 - поплавковый колодец.

       Открытые соединительные устройства в виде траншей или лотков выполняют так же, как и галереи, но без всякого покрытия сверху (рис. 31.7). И условия их применения такие же, как у галерей, за исключением того, что открытые устройства сложнее использовать в районах с продолжительным периодом отрицательных значений температуры воздуха, где может произойти перемерзание воды в этих устройствах.

Рис. 31.7. Схема УСУВ с лотковым соединительным устройством и колодцем-отстойником. 1 - входной раструб; 2 - подпорная стенка; 3 - плоский затвор; 4 - железобетонный лоток; 5 - пазы для демпфера; 6 - соединительные отверстия; 7, 8 - поплавковый и отстойный колодцы.

       На всех перечисленных выше соединительных устройствах должны быть демпфирующие приспособления, с помощью которых можно менять площадь живого сечения воды в устройстве и тем самым уменьшать проникновение в колодец волнения и наносов. Конструкция демпфера зависит от типа соединительного устройства, а необходимая степень его закрытия на каждой УСУВ подбирается опытным путем в процессе эксплуатации. Обычно демпферы делают в виде плоских задвижек на концах труб, галерей и лотков, перемещаемых в пазах в вертикальном или горизонтальном направлениях.
       Соединительные устройства должны быть заложены ниже минимального уровня воды в водном объекте. Если положение минимального уровня приходится на зимний период, то при определении глубины заложения соединительного устройства необходимо учесть еще и максимальную толщину ледяного покрова.
       При наличии крутого устойчивого неразмываемого и приглубого берега поплавковый колодец, если он четырехгранный, можно размещать непосредственно у уреза (рис. 31.8) так, чтобы одна его грань омывалась водой, а три другие были бы заделаны в берег. Связь уровней воды в колодце и водном объекте в этом случае обеспечивается посредством дырчатых (щелевых) соединительных устройств, устраиваемых в стенке колодца, обращенной к водному объекту.

Рис. 31.8. Установка СУВ с поплавковым колодцем на урезе. 1 - поплавковый колодец; 2 - соединительные отверстия; 3 - подпорная стенка; 4 - измерительный павильон; 5 - шпунтовое ограждение.

      Хорошо защищает колодец от попадания в него наносов и не требует для своего создания большого объема земляных работ разработанное в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) сифонное соединительное устройство (рис. 31.9). Его недостатком является необходимость автоматической подзарядки сифона, для чего в настоящее время используется схема, потребляющая электроэнергию, которой обеспечены далеко не все гидрологические посты, что сдерживает широкое внедрение этого соединительного устройства в конструкции УСУВ. Таким образом, проблема создания оптимальных по своим качествам соединительных устройств еще ждет своего решения.

Рис. 31.9. УСУВ с сифонным соединительным устройством. 1 - поплавковый колодец; 2 - самописец уровня; 3 - бачки подзарядного устройства; 4 - резиновый вакуумный шланг; 5 - вакуумный насос; 6 - электропривод; 7 - соединительная труба; 5 - водомерное стекло; 9 - оголовок.

      Измерительные павильоны установок СУВ выполняют из различного материала и разными по размерам. В качестве стенового материала чаще всего используют дерево, кирпич, шлако-блоки и др. По размерам павильоны бывают трех типов: крупногабаритные с внутренними размерами около 4,0 х 4,0 х 2,3 м, малогабаритные с размерами 2,2 х 2,0 х 2,3 м и ящичными размерами около 1,0 х 0,8 х 0,5 м.
       Крупногабаритные павильоны предназначаются для применения на установках СУВ, находящихся в значительном удалении от населенных пунктов, в связи с чем в них предусматривается не только размещение самописцев, но и возможность ночлега обслуживающего персонала, осуществления первичных камеральных работ (особенно во время прохождения паводков) и складирования соответствующего инвентаря и инструмента для обслуживания гидроствора и самой установки СУВ.
       Малогабаритные павильоны предназначены для применения на УСУВ, расположенных в незначительном удалении от населенных пунктов, в связи с чем их размеры позволяют только поставить самописец и хранить инвентарь и инструмент.
       Необходимость постановки ящичных павильонов обычно диктуется условиями работы самописцев, например: в случае затопляемых колодцев; временных УСУВ; группы УСУВ, расположенных на близком расстоянии друг от друга, из которых один может иметь обычный павильон, а остальные - ящичные.
       Вспомогательные устройства. Среди них наиболее распространены те, которые дополнительно защищают поплавковый колодец от попадания в него наносов. Такими устройствами являются, например, колодцы-отстойники. Они могут быть затопляемыми (см. рис. 31.4) или незатопляемыми (рис. 31.6, 31.7, 31.10), но всегда располагаются перед основным колодцем. Значительная часть наносов оседает в первом колодце, поэтому в поплавковый колодец поступает более чистая вода. Очистка колодца-отстойника от наносов не представляет особых затруднений, так как над ним нет измерительного павильона и самописца.

Рис. 31.10. Вариант УСУВ с незатопляемым колодцем-отстойником. 1 - соединительное устройство; 2 - колодец-отстойник; 3 - поплавковый колодец; 4 - измерительный павильон.

       Другим надежным средством защиты УСУВ и прежде всего их соединительных устройств от попадания наносов являются затопляемые и незатопляемые шпоры, размещаемые непосредственно за оголовками соединительных устройств (рис. 31.11). Делаются шпоры чаще всего в виде забиваемых в дно реки шпунтовых стенок, деревянных или металлических, которые отклоняют поток, а с ним и наносы от соединительного устройства (трубы, траншеи).

Рис. 31.11. План УСУВ со шпорой для предохранения от заиления колодцев. 1 — вход в соединительное устройство (трубу); 2 — шпора; 3 — колодец-отстойник; 4 — поплавковый колодец.

       К вспомогательным устройствам УСУВ относятся также ледорезы или кусты ледорезных свай; различные покрытия и укрепления берегов для защиты их от размыва в зоне размещения установок; плавучие боны для предотвращения ударов сплавляемых по реке бревен в расположенный непосредственно у уреза воды колодец и т. п. Необходимость строительства этих и других устройств определяется местными условиями. Она может быть выявлена до проектирования и постройки УСУВ, но может возникнуть и в процессе эксплуатации сооружения, тогда соответствующие устройства возводятся дополнительно.