2. Аномальное гравитационное поле.

Аномальное гравитационное поле характеризует отклонение действительного гравитационного поля Земли от нормального. АГП=ДГП-НГП

Характеристики НГП – это теоретическое грав. Поле, создаваемое Нормальной Землей. Под нею понимают уровенный земной эллипсоид, масса которого равна массе реальной земли вместе с атмосферой, и с некоторым известным распределением масс внутри него.

Характеристики НГП: нормальная сила тяжести ϒ, нормальный потенциал силы тяжести U, вторые производные нормального потенциала силы тяжести U''.

Характеристики ДГП: действительная сила тяжести g, действительный потенциал силы тяжести W, вторые производные действительного потенциала силы тяжести W''.

Характеристики АГП: аномалия силы тяжести (g-ϒ), уклонение отвеса u, аномалия высот, возмущающий потенциал Т.

Указанные различия обусловлены возмущающими массами (отступление распределения масс реальной и теоретической Земли).

Действительная сила тяжести отличается от нормальной по величине и направлению. Разность величин (g-ϒ), – аномалия силы тяжести.

Аномалии в зависимости от того, какие возмущающие массы вызвали отклонение:

1.Аномалия в свободном воздухе – учитывает все массы на поверхности и внутри земли – никакой поправки не вводится: (g-ϒ)=g-ϒ

2.Топографическая аномалия – убирается эффект возмущающих масс топографического слоя (между уровнем моря и пов. Земли): (g-ϒ)=g-ϒ +Δgтоп.

3.Аномалии Буге – при вычислении аном. Буге топографический слой заменяют плоским слоем бесконечного простирания на высоте точки наблюдения: (g-ϒ)=g-ϒ -2пfбН

4.Аномалия Фая –поправка только за рельеф: . (g-ϒ)=g-ϒ +Δgрельеф.

Геодезистов волнуют аномалии в свободном воздухе и Буге.

Отклонение направления нормальной и действительной силы тяжести приводит к уклонению отвеса.

Угол между направлением действительной силы тяжести и направлением нормали – астрономо-геодезическое уклонение отвеса.

Угол между направлением нормальной силы тяжести и направлением действительной –гравиметрическое уклонение отвеса.

Уклонение отвеса разлагают на: уклонение отвеса в плоскости меридиана и первого вертикала.

Аномалия высоты – разность между геодезической и нормальной высотой: ζ=Н-Ннорм.

Возмущающий потенциал – разность действительного и нормального потенциалов Т=W-U. Он является важнейшей характеристикой АГП.

3. Методы створных измерений (подвижной марки, малых углов и т.Д.)

Створные наблюдения широко применяют для исследования деформаций сооружений прямолинейной формы и определения смещений оползневых пород, т.е. когда смещения достаточно знать по одному направлению.

Сущность створных измерений (оптический створ) заключается в определении величин С1 ,С2 и С3 (рис.), представляющих собой отклонения наблюдаемых точек 1,2,3 от створа опорных знаков А и В. На рис. а - с помощью измерительной рейки; б - путём измерения малых углов.

В способе малых углов теодолит устанавливают на одном опорном пункте, а на втором опорном пункте и на контрольных точках визирные марки.

И змеряют малый угол βi между опорной линией и каждой контролируемой точками. Для определения отклонения деформационной марки от створа при способе измерения малых углов необходимо провести измерение расстояний от пункта стояния инструмента до марки.

Измерение угла отклонения марки от створа следует прово­дить точным или высокоточным теодолитами (Tl, T2 и др.), снабженными оку­лярным или оптическим микрометрами.

Надежность определений зависит от точ­ности измерения малого параллактического угла , а расстояние Si может быть измерено нитяным дальномером.

В способе подвижной марки на определяемых пунктах устанавливается подвижная марка и ее, с помощью микрометренного винта, вводят в створ I-II, заданный оптической линией теодолита, и берут отсчеты по шкале подвижной марки. До начала наблюдений необходимо определить место нуля (МО) подвижной марки. МО является такой отсчет, при котором ось симметрии визирной цели проходит через центр знака. Таких определений необходимо сделать два-три и взять среднее между ними. Нестворность контрольного пункта вычисляется как разность между МО подвижной марки и средним отсчетом по шкале подвижной марки при ее введении в створ

( или ),

Способ подвижной визирной цели следует применять для непосредственного измерения отклонения деформационной марки от створа в линейных величинах. Визирование на подвижную визирную цель, строго центрированную на марке, необходимо осуществлять точными и высокоточ­ными теодолитами, снабженными накладными уровнями.

Измерения способом подвижной визирной цели следует проводить при двух кругах теодолита в прямом и обратном направлениях, при этом, число приемов должно быть не менее 5.Расхождения между отдельными приемами не должны превышать 1 мм.

Способ измерения угла на контрольном пункте.

На опорных пунктах створа устанавливаются визирные марки. Теодолит устанавливается на контрольном пункте и измеряется угол . Способ применяют в тех случаях, когда видимость между опорными пунктами створа отсутствует или неблагоприятна для измерений. Недостаток способа – отсутствие надежного контроля измерений.

БИЛЕТ 4

1. Наблюдения, проводимые на гидрологических постах и станциях( промерные работы, определение направления и скоростей течения, определение расходов воды)

Гидрол. станц. относ. к гидромет.службе, предназн. для обсл. отрасл. народн. хозяйства. На станциях ведутся регулярн. наблюд. Гидролог. наблюдения на ст. проводятся за элементами гидролог. режима: уровень воды (8 и 20 часов по местному), расходы воды соответственно ходу уровня, t воды и ледовые явления, взвешенные и донные наносы на отдельных постах. Т.е. там возник. необх. гидрометр. створа. Его располагают перпендикулярно к направле­нию реки.

Первые гидрологические исследования рек Беларуси начались в начале XVIII столетия, когда начали осваиваться водные пути и строиться судоходные каналы. В основном они проводились на судоходных реках Днепр, Березина, Припять, Западная Двина, Неман. В 1876 г. были начаты стационарные гидрологические наблюдения в Бобруйске, Мозыре, Могилеве, Гродно, Витебске, Слониме, Белице, Столбцах, Мостах, Орше, Жлобине, Лоеве, Борисове.

Современные наблюдения за гидрологическим режимом рек и водоемов проводятся на 137 постах (123 речных и 14 озерных) и 2 болотных створах.

На постах опр. уровни воды в водоёмах относительно неподвижной плоскости, называемой нулем на­блюдений (самый низкий уровень воды, когда-либо наблюдавшийся).Кроме нуля наблюдений, для каждого водомерного поста устанавли­вают нуль графика - условную плоскость, к которой приводятся результа­ты измерений уровня воды. За нуль графика принимается наиболее низкая отметка дна в створе поста или ниже его.

По способу опр. уровня воды и применяемых приспособле­ний различают простые и передаточные водпосты. Простые посты делятся на реечные, свайные и смешанные. Передаточные посты бывают мостовые и с автоматической непрерывной передачей.Для каждого водпоста составляется техн. список поста, к ко­торому приводятся подробные сведения о водпосте.Каждый пост имеет 1 - 2 репера, которые необходимы для определения отметки нуля набл., отметок свай, реек и др.

На водомерных постах производят нив. и промерные работы, выполняют русловые съемки.

Промерные работы ведут для составления планов водоемов, попереч­ных профилей русла реки, вычисления площадей живых сечений, изучения рельефа их дна, построения изобат, определения подводных навигационных опасностей, выявления удобного для прохода судов фарватера, мест подхода судов к берегу, определения объема дноуглубительных работ и выбора мест Расположения гидротехнических сооружений. Они включают измерения глу­бин, скоростей и направления течения; координирования точек промеров.

Измерения удобнее производить в период низких вод.

Для изм. глубины используются:

• деревянный шест до 6 м

• размеченный шнур с грузом

• эхолоты (позволяют получить эхограмму)

Плановое положение промерных вертикалей опр.:

- опт. дальномером по перекинотому через реку тросу

- зимой промерами по льду

- прямой угловой засечкой

- с помощью тахеометра

Скорость опр. по гидрометр. створам. В этих местах лучше, если русло прямолин. Для измер. скорости используют поплавки(поверхн. и глуб), через опр пром. расстояния и время находим скорость.Также для изм. скорости могут исп. батометры-тахиметры.

Более точное и ср-во для опр. скоростей - гидрометрическая вертушка

Опред направления и скорости течения.

Скорости течения определяют по гидрометрическим створам. В местах створов желатель­но чтобы русло было прямолинейным. Створы закрепляют реперами и вехами.Для измерения скор. и направлений течения используется спо­соб поплавков, где применяются поверхностные и глубинные поплавки.Поплавковые измерения ведут в безветрен­ную погоду в утренние или вечерние часы. Измерения скорости воды ведут с некоторого створа, в мо­мент пуска поплавка включают секундомер и фиксируют прохождение по­плавка через другой створ. Створы закрепляют кольями и ставят вехи. Расстояние между створами выбирают, чтобы макс. поплавок проходил это расстояние за 30 - 40 сек. Тогдаv = L/ t. При переходе от поверхностной скорости к средней используют коэффициент к - 0,80 - 0,85.Фиксацию местоположения поплавка производят с помощью теодоли­та прямой угловой засечкой. Расстояние до поплавка S=h/tgν, где h - превышение горизонта инструмен­та над рабочим уровнем воды в створе засечки; v - вертикальный угол.

Глубинные- поплавки-интеграторы, с помощью которых опр. средняя скорость течения воды по вертикали. При измерениях поступают так: штангу с поплавком устанавливают на дно реки; рейку кладут на водную поверхность по направлению течения; при помощи шнура или троса поплавок отводят от штанги, и он всплывает на поверхность. Всплывая, поплавок проходит слои воды с разными скоростями те­чения и как бы интегрирует их, получая тем самым среднюю скорость v = L/t, где L - отсчет по рейке в месте всплытия поплавка, время засекают секундомером.

Более точное и средство для определения скоростей - гидрометрическая вертушка. Для измер. скорости вертушку опускают в воду на различную глубину либо на штанге, либо на тросе. Скорость водного потока, опр-тся в зависимости от числа точек на вертикали по формулам:

Также для измерения скоростей могут использоваться спец.приборы - батометры-тахиметры.

Определение расходов воды

Определение расходов воды Q (м3/с) выполняюn: графомеханическим, графоаналитическим и объемным способом .

При графомеханическом способе на миллиметровой бумаге вычер­чивают профиль живого сечения в крупном масштабе. Наносят кривую средних скоростей, затем строят график элементарных расходов. Площадь, ограниченная линией уровня воды и кривой элементарных расходов, равна секундному расходу в данном сечении, ее измеряют планиметром.

В графоаналитическом способе расход воды получают как сумму частичных расходов по формуле:

где q1,q2,..qn - элементарные расходы в м2/с; b1,b2,..bn - расстояния между вертикалями в м; kl,k2 - коэффициенты, зависящие от характера берега.

Объемный способ применяется для небольших источников. Вода по­ступает в мерный сосуд, объем которого известен. Измеряя по секундоме­ру время, в течение которого наполняется сосуд, определяют расход воды.