1590

Таблица 1.6 Минимальные расстояния между подземными коммуникациями

Исходя из данной таблицы, если допустимое минимальное расстояние от 0,5 до 4 м должно определиться с ошибкой 10 – 13 %, то оно может быть определено с погрешностью md1 = 0,5·0,12 = 0,06 м и md2 = 4·0,12 = 0,5 м. Следовательно, для проектирования газопровода в данном случае требуется план, согласно табл. 1.5 для первого случая 1:200 и для второго 1:2000 соответственно.

При выборе сечения рельефа необходимо, чтобы погрешность определения отметок точек по горизонтали плана соответствовала точности вычисления отметок по проекту.

Например, расчеты позволяют определять уклоны траншеи со средней квадратической погрешностью mt = 0,0016.

Уклон траншеи находится по формуле

где Н1 и Н2 – отметки начала и конца траншеи; l – длина траншеи.

Принимая отметки концов траншеи равноточными со средней квадратической погрешностью mH, можно записать:

50

Отсюда среднюю квадратическую погрешность отметки начала и конца борозды определяют по формуле

Если, например, длину траншеи принять l = 100 м, то средняя квадратическая погрешность отметки каждого конца ее при проектировании не должна превышать

Согласно опытным данным, с такой же средней квадратической погрешностью определяют отметку проектной точки по горизонталям на плане в масштабе 1:10 000 при среднем уклоне местности 0,003. Средняя квадратическая погрешность отметки, рассчитанной по горизонталям, не должна превышать 1/5 сечения рельефа, следовательно, в данном случае сечение следует принять h = 0,11 5 – 0,50 м. Аналогично можно рассчитать необходимую высоту сечения плана для любых работ по газификации.

При расчете точности планового обоснования для съемочных работ по газификации в качестве исходной принимают среднюю квадратическую погрешность планового положения съемочной точки. Рассчитывают ее по формуле:

Для работ по газификации минимальная погрешность исходной точки составляет 40 мм, а максимальная – 40 см.

Для вытянутого хода полигонометрии средняя квадратическая погрешность в положении конечной точки хода выражается формулой

где mS и mβ – средние квадратические ошибки линейных и угловых измерений;

n – число сторон в ходе; L – длина хода.

51

Согласно формулам (1.32) и (1.33) можно рассчитать длину полигонометрического хода для заданной погрешности точек съемочного обоснования, в зависимости от средних квадратических ошибок линейных и угловых измерений.

Взаключение можно сделать следующие выводы:

1.В инженерных изысканиях для проектирования и строительства линейных сооружений геодезические работы занимают важное место.

2.При выборе высоты сечения и масштаба плана необходимо учитывать данные табл. 1.6, на основе которых рассчитана высота сечения 0,5 м и масштабы планов от 1:200 до 1:2 000.

Контрольные вопросы

1.Расскажите о необходимости изучения русловой деформации при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений на реках.

2.Расскажите, что входит в методику работ по изучению овражной эрозии.

3.Назовите основные виды, задачи и состав исследований при определении деформаций речных русел.

4.Перечислите главные факторы, оказывающие воздействие на деформацию берегов рек.

5.Перечислите основные этапы схемы анализа и проведения исследований деформации берегов.

6.Опишите основные способы изучения плановой деформации русел.

7.Приведите формулу для расчета временного интервала между циклами наблюдений за деформацией.

8.Дайте понятие об однодневной связке для определения уклонов водотока.

9.Назовите, от чего зависит необходимая точность нивелирных работ при определении уклонов рек.

10.Перечислите, от чего зависит ошибка определения падения уровня воды.

11.Назовите основные факторы, влияющие на точность фиксирования уреза воды.

12.Опишите основные формы приямка фиксирования уровня воды.

13.Назовите величину точности фиксирования уровня воды на точках однодневных связок.

52

14.Опишите устройство репера свайно-винтовой конструкции.

15.Назовите основные положительные и отрицательные характеристики данных реперов.

16.Перечислите основные выводы, полученные в результате исследования устойчивости реперов свайно-винтовой конструкции.

17.Дайте понятие о дистанционном зондировании для ведения мониторинга различных деформаций.

18.Назовите основные виды линейных сооружений.

19.Расскажите о роли геодезического обеспечения инженерных изысканий.

20.Перечислите три этапа инженерных изысканий для проектирования и строительства.

21.Расскажите о роли масштаба и высоты сечения при топографических съемках.

Глава 2. Геодезические методы при определении русловой де-

формации и овражной эрозии рек Западной Сибири

2.1. Точность определения количественных характеристик плановых деформаций русел рек методом разности площадей

При проектировании инженерных сооружений на реках или вблизи них значительное место занимает изучение направленности плановых смещений русла, а также определение количественных характеристик этих деформаций. Количественные характеристики плановых деформаций относятся к категории таких параметров, которые ложатся в основу проектов различных сооружений и в значительной степени определяют оптимальные варианты размещения, стоимости, а также эффективность работы их в период эксплуатации. Определение данных характеристик является ответственным делом потому, что при их занижении возникает угроза разрушения сооружения, а при завышении – необоснованные затраты.

Особенно велика роль оценки плановых деформаций при проектировании и строительстве водозаборных сооружений с целью орошения земель. Водоприемники, обычно строящиеся непосредственно в русле реки или у ее берегов, и насосные станции, проектирующиеся в непосредственной близости от русла (часто на поймах рек), могут быть неудачно расположены, если не будут учтены плановые деформации речных русел и коренных берегов. Без учета

53

этих деформаций нельзя разработать системы наиболее эффективных защитных мероприятий по обеспечению нормальной работы водозабора в случае, если месторасположение его оказалось вынужденным.

Без учета русловых и береговых деформаций, всегда связанных с процессами переотложения наносов, нельзя быть уверенным в надежности проектируемых на пойме осушительных и оросительных каналов, подверженных деформациям своих русел (занесению и заилению).

Приведенные в литературных источниках данные о скорости плановых деформаций (10 – 15 м/год) - явление не исключительное, а достаточно широко распространенное на реках России, и не считаться с ним нельзя. Действительно, если многие сооружения проектируются на безаварийную работу в течение 25 – 30 лет, то даже смещение на 1 м/год приобретает существенно важное практическое значение.

Обычно на полевые изыскания под проектирование отводится очень мало времени и главным источником получения данных о плановых деформациях являются съемки прошлых лет. В настоящее время применяется несколько методов определения количественных характеристик плановых деформаций по данным съемок разных лет.

Указанные методы хотя и дают представление о количественных характеристиках плановых деформаций, но при этом требуют значительных затрат труда и специальных приборов, а ошибки определения величин деформаций зачастую превышают величину самой деформации.

Нами предлагается более эффективный метод определения деформации по планам (картам или аэрофотосъемкам) разных лет способом разности площадей, позволяющий получить достаточно точные среднемноголетние величины плановых деформаций при сравнительно малых затратах труда [16].

Сущность способа заключается в том, что на картах или аэрофотоснимках между двумя точками, которые хорошо опознаются, проводятся опорные базисы. Исследуемая площадь заключается между базисами и перпендикулярами, опущенными с концов базиса до бровки берега, и самой бровкой и измеряется с помощью планиметра. Курвиметром или другим способом (линейные измерения) определяется длина бровки берега между перпендикулярами на всех используемых планах. По формуле

54

Приняв mt=0,05 см, M=10000, P=300 га, n=20, K=4,

получим m1=0,65 га.

m2 – средняя квадратическая ошибка определения площади планиметром, согласно (2.2),

Приняв М=10000, Р=300 га, получим m2=0,39 га.

Подставляя полученные значения m1 и m2 в формулу (2.5), а затем и в (2.4), получим среднюю квадратическую ошибку разности площадей m P 1,1га. Подставив найденное значение m P в формулу (2.3) при принятых значениях, определяем среднюю квадратическую ошибку скорости плановой деформации, равную mV =0,055 см плана. Данные иследования приводятся в табл. 2.1.

Ей можно пользоваться для выбора масштаба картографического материала в зависимости от числа лет между съемками, учитывая при этом, что m1=0,05V.

Например: если скорость деформации равна 11,0 м/год, то при числе лет между съемками, равном 10 годам, масштаб съемок должен быть не меньше чем 1:10000. Если имеются материалы съемки 1:25000, то временной интервал между съемками должен быть не менее 25 лет.

Таблица 2.1

Средние квадратические ошибки определения величин плановых деформаций в зависимости от масштаба картографического материала

и числа лет между съемками

Предложенный способ более прост по сравнению с существующими и обеспечивает достаточную точность величин скорости плановых деформаций.

56

2.2. Графоаналитический метод определения плановых смещений речных русел и береговых оврагов

При проектировании инженерных сооружений на реках значительное место занимает вопрос изучения и прогнозирования плановых смещений бровок речного русла. Количественные характеристики плановых деформаций относятся к категории таких параметров, которые ложатся в основу проектов различных сооружений и в значительной степени определяют оптимальные варианты размещения, стоимости, а также эффективность работы этих сооружений в период эксплуатации. Определение таких характеристик является ответственным делом, потому что в разной мере опасно как их занижение, так и завышение: при занижении возникает угроза разрушения сооружения, а при завышении – необоснованные затраты, приводящие к омертвлению средств.

Всвязи с ограниченными сроками, отведенными на натурные исследования гидроморфологических характеристик заданного участка реки, одним из основных методов определения количественных характеристик плановых деформаций является анализ имеющегося топографического и аэрофотосъемочного материала за разные годы.

Внастоящее время известны несколько методов определения количественных характеристик плановых деформаций, которые позволяют оценить общий характер деформации, их направленность. Размер плановых смещений русла и выявление темпов развития руслового процесса – это методы:

– восстановления прежних положений речного русла по дешифровочным признакам аэроснимком;

– сопоставления карт различных лет съемки;

– совмещения планов изучаемых участков рек разных лет съем-

ки;

– натурных исследований;

– расчета смещений бровки вогнутого берега излучин. Указанные методы хотя и дают представление о количествен-

ных характеристиках плановых деформаций, но при этом требуют значительных затрат труда (приведение к одному масштабу, чертежные работы), специальных приборов (репродукционные камеры, фототрансформаторы, копировальные приборы и т.п.), что в конечном итоге понижает точность получаемых результатов – ошибки

57

расчетов зачастую могут превысить получаемые значения количественных характеристик.

Поэтому нами разработан и предлагается графоаналитический метод [14]. Метод позволяет:

1)получать надежные данные о количественных характеристиках плановых деформаций участков рек по топографическим и аэрофотосъемочным материалам крупного и среднего масштабов без приведения их к одному масштабу;

2)решать задачу по учету и прогнозу плановых деформаций по исходным материалам за небольшой период между съемками (2 – 5 лет) с достаточной степенью точности;

3)производить оценку точности полученных результатов. Сущность метода состоит в том, что на имеющейся паре топо-

графического или аэрофотосъемочного материала разных лет съемки опознаются одноименные, не изменяющиеся во времени твердые точки в количестве не менее двух пар. Опознанные пары точек соединяются опорными линиями (базисами). Желательно, чтобы соблюдалось условие параллельности базисов между собой и изучаемого участка русла реки. При сложной конфигурации изучаемого участка базисы могут иметь ломаную форму или к основному базису строится дополнительная опорная линия, подчиняющаяся вышеуказанному условию. Полученные базисы являются рабочими и разбиваются на равные отрезки в зависимости от контура бровки участка русла: при сложном контуре отрезков больше, при ровном меньше. К концам отрезков восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с бровкой русла. Эти перпендикуляры тщательно измеряются (при необходимости в результаты измерений вводится поправка на деформацию исходного материала). Затем определяется среднегодовая скорость смещения линии (или при необходимости отдельных точек) бровки изучаемого участка русла по формуле

где Vср – среднегодовая скорость смещения линии (точек) бровки участка русла, м/год;

li, li´ - длины одноименных перпендикуляров от базиса до пересечения с бровкой русла соответственно на материалах последующей и предыдущей съемок, м;

58

M,M´ – знаменатели масштабов используемых материалов; n – количество одноименных перпендикуляров;

t – интервал между съемками;

К,К´ – коэффициенты деформации основы материалов. Описанные операции повторяются и со вторыми парами точек

для контроля полученных результатов.

Теперь определим, с какой средней квадратической ошибкой получается среднегодовая скорость смещения линии бровки изучаемого участка русла. Для этого формулу (2.1) представляем в виде

Примем, что масштабы, интервал лет между съемками и число перпендикуляров определены безошибочно, а ошибки коэффициентов деформации основы используемых материалов минимальны и ими можно пренебречь. Все линии измерены с одинаковыми ошибками в масштабах используемых материалов, т.е. ml1 mln ml1 mln . С учетом сказанного запишем:

где mVср – средняя квадратическая ошибка определения среднегодовой скорости смещения линии бровки участка русла, м/год;

mL–cредняя квадратическая ошибка измерения перпендикуляров, м.

При использовании материалов одного масштаба формула (2.10) примет вид

Найдем среднюю квадратическую ошибку измерения перпендикуляров на плане, которая выражается формулой

59