        Гидрологические расходомеры - это сооружения для определения расходов воды в открытых (безнапорных) водных потоках по связи между уровнями и расходами воды в этих сооружениях.
        Указанные связи для разных типов расходомеров получают одним из трех способов, а именно: теоретическим путем; градуировкой сооружений со «стандартными» размерами и последующим -распространением результатов градуировки на остальные однотипные сооружения; индивидуальной градуировкой расходомеров.
        Важнейшее преимущество гидрологических расходомеров как средств водоучета состоит в том, что, организовав на них непрерывную регистрацию уровней воды (запись), можно получить и непрерывные значения расходов воды, а это не только повышает точность учета стока, но и дает возможность проследить за его формированием во времени в зависимости от различных определяющих факторов. Поэтому в состав гидрологического расходомера всегда входит и установка самописца уровней воды (УСУВ).
        Еще одно достоинство гидрологических расходомеров по сравнению с другими способами измерения расходов воды состоят в меньшей трудоемкости и более высокой точности измерений, которую обеспечивают эти сооружения. Однако расходомеры, как впрочем и любые сооружения, имеют определенные технические ограничения в их строительстве и применении. В частности, на гидрологической сети Госкомгидромета в настоящее время рекомендуется использовать гидрологические расходомеры (водосливы) для измерения расходов воды, не превышающих 50 м3/с, чтобы избежать значительных размеров и высокой стоимости таких сооружений. Поэтому гидрологические расходомеры иногда называют средствами учета воды на малых и средних водотоках. Вместе с тем нет никаких принципиальных ограничений для строительства в будущем расходомеров значительно большей пропускной способности.
        По условиям и характеру протекания воды через гидрологические расходомеры они разделяются на водосливы (пп. 32.2, 32.3), гидрометрические лотки (п. 32.4) и контрольные русла (п. 32.5).
        Водослив образуется путем устройства в водотоке порога или стенки с определенной формы вырезом, через который и переливается вода. Именно эти элементы придают названным расходомерам водомерные свойства. Однако, учитывая, что в настоящей книге водосливы рассматриваются как сооружения, мы этим термином (водослив) будем определять не собственно порог или стенку, а всю конструкцию целиком, в которую входит еще ряд составных частей, необходимых для сопряжения водомерных элементов с руслом и водным потоком.
        Высота слоя воды над порогом или напор на гребне водослива Н (при отсутствии их подтопления) однозначно определяет расход Q через водослив. Разработано много различных типов водосливных порогов, некоторые из них используются только в водомерных целях, другие - главным образом в технических, но попутно могут выполнять и водомерные функции, например, водосливы, применяемые для пропуска воды через плотины.
        Зависимости Q = f(H) для всех современных водосливов известны. Многие из них были получены теоретическим путем (с привлечением эмпирических коэффициентов), а для некоторых водосливов выведены чисто эмпирические формулы.
        Принципиальное различие между отдельными водосливами заключено в форме и размерах поперечного сечения их порогов (стенок)

. Здесь выделяют водосливы с тонкой стенкой (рис. 32.1 а), когда

(01 0,5)H, водосливы с широким порогом (рис. 32.1 б), у которых 2Н

8Н и водосливы практического профиля (рис. 32.1 в), какими являются все водосливы, отличные от водосливов с тонкой стенкой и с широким порогом.

Рис. 32.1. Схемы водосливов.
a — с тонкой стенкой; б — с широким порогом; в — практического профиля.

        Гидравлические особенности различных водосливов подробно изучаются студентами гидрологами в курсе «Общая и речная гидравлика». Поэтому в следующих разделах настоящего пособия будут приведены только те сведения, которые необходимы для иллюстрации подхода к расчету габаритов водосливов как инженерных сооружений. При этом учитывается, что в полевой гидрометрии преимущественное распространение получили тонкостенные водосливы и водосливы практического профиля.
        Гидрометрические лотки представляют собой вытянутые по направлению потока сооружения, в пределах которых поток плавно сжимается специальными выступами со дна или с боков или одновременно и со дна, и с боков. Образующийся в результате такого сжатия подъем воды в начале лотка (напор Н) служит параметром, по которому вычисляется расход воды Q, проходящей через лоток. Функциональные зависимости Q = f(H) для одних лотков были получены теоретически, для других — тарировкой сооружений с некоторыми «стандартными» типоразмерами (см. п. 32.4).
        Контрольным руслом называется короткий участок реки, ложе которого закреплено по всему периметру тем или иным способом (бетонной облицовкой, каменной отмосткой, деревом и т. д.). Назначением контрольного русла является создание фиксированной формы поперечного сечения створа, исключающей деформации. Это позволяет повысить точность измерений расхода воды гидрометрической вертушкой и обеспечить удобство их выполнения. Кроме того в контрольном русле оказывается более устойчивой, чем в естественном створе, зависимость Q = f(H) (кривая расходов), а это облегчает подсчет стока. Однако здесь необходимо подчеркнуть, что в отличие от водосливов и лотков зависимость между расходом и уровнем для контрольных русел не носит функционального характера. Она должна строиться индивидуально для каждого сооружения посредством его градуировки и в процессе эксплуатации периодически проверяться для внесения в нее возможных изменений.
        По количеству расходоизмерительных устройств, входящих в одно сооружение, различают элементарные (одно устройство) и комбинированные гидрологические расходомеры (п. 3.6). Большинство расходомеров являются элементарными, т. е. выполненными в виде одного водослива, одного лотка или одного контрольного сечения, естественно в комплекте с УСУВ. Однако встречаются такие водотоки, на которых элементарный расходомер в силу присущих каждому сооружению технико-экономических ограничений не может измерить весь диапазон расходов, проходящих по данному водотоку. Для таких условий приходится строить комбинированные расходомеры, объединяя в одно сооружение два и более устройств, из которых одни предназначены для учета малых и средних расходов воды, а другие - для средних и максимальных.

Применяемые для учета воды в промышленности водосливы и лотки, укомплектованные приборами, преобразующими изменения уровня в выходной сигнал, пропорциональный расходу, принято называть «расходомерами переменного уровня».