5.2. Технология инженерно-гидрометеорологических изысканий

Инженерно-гидрологические изыскания для разработки проектов автомобильных дорог и мостовых переходов осуществляют в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный. Инженерногидрологические изыскания проводят с учетом наличия и размещения сети опорных станций и постов гидрометеослужбы России, с использованием материалов многолетних наблюдений.

Вподготовительный период инженерно-гидрологических изысканий выполняют следующие работы:

- изучают, анализируют и обобщают материалы гидрометеороло-

гических изысканий, выполненных на предшествующих стадиях проектирования; И

- осуществляют сбор, систематизацию и обработку материалов многолетних наблюдений ГидрометеослужбыДРоссии по станциям и водомерным постам в районе проектирования объекта, которые могут

быть привлечены для его гидрометеорологического обоснования. Сбору и обработке подлежатАрезультаты многолетних наблюде-

ний за характерными уровнями, расходами воды, скоростями течения, продольными уклонами бсво одной поверхности, расходами руслоформирующих наносов, толщинами снега и льда, осадками за различные интервалы времении, скоростями и направлениями ветров, ходом температур воздуха;

- осуществляютСзучен е района изысканий на основе картографических, фондовых, л тературных и архивных данных, а также материалов изысканий прошлых лет других организаций.

Впроцессе изучения этих материалов должны быть собраны сведения о:

- геоморфологических особенностях района изысканий; - гидрологических условиях; - метеорологических условиях;

- размерах существующих водопропускных и других гидротехнических сооружений;

- характеристике и условиях судоходства и сплава; - сети станций и постов Гидрометеослужбы РФ в районе изыска-

ний.

На основе изучения собранных материалов составляют задание и программу выполнения инженерно-гидрологических изысканий.

145

Состав и технология полевых инженерно-гидрологических изысканий несколько различны при традиционном и автоматизированном проектировании. Эти различия связаны, прежде всего, с объемом собираемой в поле информации и используемыми для этих целей техническими средствами. Если при традиционном проектировании сбор гидрометеорологической информации приурочен к конкретной трассе или створу (створам), то при автоматизированном проектировании в период изысканий положение трассы или конкретных створов перехода еще не известно и гидрометеорологическая информация должна быть собрана в пределах полосы размещения (варьирования) конкурентных вариантов трассы. Это обстоятельство накладывает определенные особенности на технологию и используемые технические

Независимо от принятой в каждом конкретном случае технологии проектно-изыскательских работ в полевой период надлежит выполнять рекогносцировочные обследованияДвдоль оси предполагаемой трассы либо в пределах полосы варьирования.

Рекогносцировочные обследования могут быть наземными и аэровизуальными. ИспользованиеАаэровизуальных обследований является обязательным при изысканиях на полосе варьирования для системного автоматизированногобпроектирования. Основными задачами рекогносцировочных о следований являются выбор пригодных мест перехода через большие водотоки и конкурентных направлений трассы с учетом гидрометеоролог ческих особенностей района изысканий либо уточнениеСгран ц полосы варьирования при автоматизированном проектирован . В результате рекогносцировочных обследований уточняют программу и состав полевых работ.

При системном автоматизированном проектировании большую часть необходимой информации о водосборах получают камеральным путем с использованием аэрофотоснимков, крупномасштабных планов и цифровых моделей местности (ЦММ) на полосе варьирования.

Комплекс работ, выполняемых при обследовании малых водосборов по всем вариантам трассы на пересечениях водотоков, следующий:

-установление мест пересечений логов и малых водотоков;

-определение положений водоразделов и геоморфологических характеристик бассейнов;

-морфометрические работы;

-определение высоких уровней паводков прошлых лет;

146

- определение уклонов логов на расстоянии размеров ожидаемого распространения пруда и уклонов свободной поверхности на малых водотоках;

- определение характеристик ледохода, карчехода и образования наледей;

- определение характеристик формирования максимального стока на малых водосборах (залесенности, заболоченности, озерности, поч- венно-грунтовых условий, искусственной зарегулированности и т.д.); - выполнение топографических съемок для проектирования ма-

лых водопропускных сооружений; - выявление ожидаемых изменений гидрологических и гидравли-

ческих условий в течение расчетного срока службы сооружений в результате антропогенных изменений характеристик водосборов;

- обследование существующих искусственных сооружений;

проведение краткосрочныхАводомерных наблюдений для установления связи уровней по оси перехода с опорным водомерным по-

выполнение топографических и русловых съемок для проектирования подходов, мостов, регуляционных и укрепительных сооружений;

выявление ожидаемых изменений гидрологических, гидравлических и русловых условий в течение расчетного срока службы мостового перехода;

обследование существующих искусственных сооружений, расположенных вблизи проектируемого мостового перехода.

147

Следует иметь в виду, что при системном автоматизированном проектировании гидрометеорологическую информацию о больших и средних водотоках собирают в пределах довольно широкой полосы варьирования при отсутствии конкретных створов перехода. Поэтому в таких случаях обязательным является использование высокопроизводительных и точных методов сбора информации:

-аэрокосмических съемок различного назначения;

-методов аэрогидрометрии;

-наземной стереофотограмметрии;

-электронной тахеометрии;

-цифровой фотограмметрии;

-лазерного сканирования;

-наземно-космических съемок с использованием систем спутниковой навигации «GPS»; И

-ультразвукового эхолотирования и т.д.Д

ров;

 определение расчетных максимальныхА расходов и объемов стока ливневых и талых вод,ба при автоматизированном проектировании расчетных гидрографов стока;

 обработка материалов водомерных, морфометрических и гид-

рометрических работ с построением водомерных графиков, кривых связей уровнейСи расходов, продольных профилей реки, морфоство-

 определение характерных уровней воды и расходов расчетной вероятности превышения;

 определение характеристик судоходства, лесосплава, ледохода и карчехода;

 определение характеристик руслового процесса (тип руслового процесса, количественные показатели, измеренные расходы и т.д.);

 обработка результатов обследований существующих искусственных сооружений;

 подготовка крупномасштабных планов и ЦММ при автоматизированном проектировании.

148

5.3. Морфометрические работы

При изысканиях мостовых переходов выполняют морфометрические работы, дополняя их в необходимых случаях данными гидрометрических работ. Морфометрические работы обычно выполняют в межпаводочный период. На основании морфометрических работ определяют количественные соотношения между морфометрическими и гидравлическими характеристиками русла и пойм, а также другие необходимые для проектирования данные.

Морфометрические работы служат для определения гидрологического режима водотоков и русловых характеристик и включают в себя:

картам или аэрокосмическимбАснимкам, располагая их нормально к предполагаемому направлению руслового и пойменных потоков. Для этого в ряде случаев назначают ломаные створы.

На обследуемомСучастке водотока морфостворы разбивают с целью решения следующ х задач:

определения распределения расчетного расхода между элементами речной долины (рустом и поймами);

определения уровней, скоростей течения и расходов воды;построения интегральных кривых расходов при расчетах груп-

повых отверстий;построения профиля свободной поверхности потока при уровне

расчетной вероятности превышения.

Во всех случаях главным является морфоствор, расположенный непосредственно в месте перехода. Дополнительные морфостворы (если они необходимы) размещают выше и ниже оси перехода.

Морфостворы при изысканиях больших мостовых переходов снимают, выполняя обычный комплекс полевых геодезических работ при линейных изысканиях: вешание морфоствора, закрепление, раз-

149

бивка пикетажа, двойное нивелирование и т.д. с привязкой в плановом и высотном отношениях к трассе мостового перехода.

Морфостворы на средних и малых мостовых переходах обычно снимают теодолитами методом тригонометрического нивелирования и привязывают в плановом и высотном отношениях к трассе мостового перехода. При автоматизированном проектировании морфостворы обычно снимают методами аэрокосмической либо наземной фотограмметрии, а также наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации «GPS».

Границами размещения морфостворов являются высоты (отметки) земли, превышающие на 1 – 3 м наивысшие расчетные уровни воды.

При съемках морфостворов снимают прилегающую ситуацию по 100 м в каждую сторону от оси с Иописанием ситуационно-

морфологических особенностей строения русел и пойм, выделяя пой-

менные озера, староречья, протоки иДт.д.; характеристики пойменной

растительности; характеристики грунтов, слагающих русло и поймы; границы участков морфоствора с различными гидравлическими сопротивлениями. А

Образец оформления профиля морфоствора представлен на рис. 5.1. б

Характерные уровни воды в месте перехода устанавливают по данным многолетн их на людений на ближайших к оси перехода водомерных постах Г дрометеослуж ы России с перенесением их на ось перехода Спо уклонам свободной поверхности потока методом аналогии, опросом старож лов и по следам на местности.

Наиболее надежными являются данные многолетних наблюдений за уровнями и расходами на водомерных постах Гидрометеослужбы России, перенос которых на ось перехода осуществляют с использованием кривых связей соответственных уровней и расходов, построенных по результатам краткосрочных водомерных наблюдений и измерений уровней, скоростей и расходов воды по оси главного морфоствора, выполняемых в период изысканий.

Уровни высокой воды (УВВ) прошедших выдающихся паводков устанавливают также по данным опроса старожилов, охватывая возможно большее их число на обоих берегах реки, выбирая надежные места показаний высоких уровней: стены домов, ступени крылец, колодцы, бани, погреба, отдельно стоящие деревья и т.д.

150

При отсутств населенного пункта вблизи мостового перехода, а также в сомнительных случаях уровни высоких паводков определяют по следам на местности, к которым относят: наносник (обломки тростника, пучки трав, ветки, ил и т.д.) на стволах и ветвях деревьев; отложения наносов или следы нефти; следы «загара» на скальных берегах; следы подмыва крутых берегов; границы распространения пойменной растительности и т.д.

Точки уровней высокой воды УВВ, показанные старожилами и установленные по следам на местности, фиксируют соответствующими знаками и привязывают в высотном и плановом отношении к оси мостового перехода. При этом крайне важным является установление даты (года) прохода соответствующего выдающегося паводка.

Чтобы определить уклоны свободной поверхности, необходимые при выполнении морфометрических расчетов, снимают продольный профиль по руслу реки. Для этой цели:

151

-снимают продольный профиль реки по урезным кольям в русле. При изысканиях в период паводков профиль свободной поверхности снимают несколько раз при различных уровнях на разных фазах паводка (на подъеме, на пике и на спаде паводка);

-промеряют глубины по фарватеру;

-определяют высоты (отметки) бровок берегов и пониженных участков современных прирусловых валов;

-на продольный профиль наносят: линии свободной поверхности

иберегов; точки УВВ, установленные по данным опроса старожилов

ипо следам на местности; положение створа перехода, морфостворов, водопостов и существующих искусственных сооружений; линию свободной поверхности по точкам УВВ.

Протяженность съемки продольного профиля реки устанавливают, руководствуясь следующими соображениямиИ: необходимостью охвата нескольких плесов и перекатов в зависимости от размера водотока; возможностью включения опорныхДводомерных постов Гидрометеослужбы России и существующих искусственных сооружений

при относительно близком их расположении к оси мостового перехода; возможностью учета подпораАот материнской реки либо заторных уровней, приуроченных к определенным участкам русла; необходимостью охвата точек УВВб, зафиксированных по данным опроса старожилов или по следам на местности и т.д. Пример оформления продольного профиля рекиипредставлен на рис. 5.2.С

ровании опыта эксплуатации существующих мостовых переходов; учет взаимодействия проектируемого и существующих сооружений при близком их расположении; оценка вредного влияния проектируемого сооружения на другие сооружения и объекты (например, оценка возможного размыва попадающих в зону влияния проектируемого мостового перехода существующих переходов коммуникаций); учет экстремальных расчетных условий при проектировании (например, учет последствий прорыва расположенной выше перехода плотины некапитального типа); сбор дополнительных данных о гидрологическом режиме водотока, природных деформациях русел, а также данных об общих и местных размывах под существующими мостами и т.д.

152

Рис. 5.2. Продольный профиль реки

153