2939

УДК 556.18

Р851

Иващенко А.Т., Соболева О.В. Учебная гидрометрическая практика: Метод. указ. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2015. – 35 с.

Составлены в соответствии с программами дисциплин «Инженерная гидрология» и «Гидрология и гидротехнические сооружения», а также с требованиями соответствующих нормативных документов. Содержат необходимые рекомендации по проведению геодезических и гидрометрических работ и указания к выполнению камеральной обработки полученных результатов.

Предназначены для бакалавров направления «Строительство» (профили «Водоснабжение и водоотведение» и «Автомобильные дороги и аэродромы») очной и заочной форм обучения.

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Гидравлика, водоснабжение, водные ресурсы и экология».

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р доц., канд. техн. наук К.Л. Кунц

Р е ц е н з е н т завкафедрой «Водные изыскания и гидроэкология» НГАВТа

д-р техн. наук, проф. В.А.Седых

©Сибирский государственный университет путей сообщения, 2015

©Иващенко Г.В., Соболева О.В., 2015

2

Для прохождения практики студенты обеспечиваются необходимым комплектом геодезических инструментов и гидрометрических приборов.

Продолжительность практики – 6 рабочих дней.

Место проведения практики − р. Иня в районе учебного полигона СГУПСа (о.п. «Геодезическая» Западно-Сибирской железной дороги).

1. Топографо-геодезические работы

1.1. Общие положения

Топографо-геодезические работы выполняются с целью создания планово-высотной опоры для проведения гидрометрических наблюдений.

Эти работы выполняются комплектами геодезических инструментов, среди которых главными приборами являются теодолит и нивелир. Перед работой инструменты должны быть поверены и при необходимости отъюстированы.

Результатом этих работ является создание плана в горизонталях прибрежной полосы русла со всеми подробностями ситуации. На плане обязательно должны быть нанесены опорные угловые точки теодолитного хода, их номера и отметки, магистраль, меженные бровки и урезы воды в реке по обоим берегам. Масштаб плана – 1 : 500 или 1 : 1 000, сечение рельефа − 0,5 м.

1.2. Рекогносцировка местности и проложение магистрали

Рекогносцировка предполагает ознакомление с участком работ путем обхода по берегу или объезда на катере (лодке). При этом на выбранном (более открытом) берегу прокладывается теодолитный ход (магистраль). Положение опорных угловых точек магистрали выбирается так, чтобы с каждой из них хорошо просматривались хотя бы две соседние точки. Если требуется, прорубаются просеки, чтобы открыть видимость на соседние точки. Опорные угловые точки закрепляются кольями и сторожками, на которых подписывается номер опорной точки (угла) и год. Магистраль может разбиваться и на двух берегах (если необходимо).

4

Часто при проведении изыскательских работ, особенно на средних и больших реках, для создания плановой опоры используется микротриангуляция – сеть треугольников, покрывающая весь участок реки.

1.3. Измерение углов и длин линий теодолитного хода

Для измерения углов магистрали применяют теодолиты, соответствующие классу съемки. При проведении гидрометрических работ достаточными по точности считаются съемки 4-го класса, поэтому применяются теодолиты типа ТТ с точностью верньера 30 с или оптические с точностью 1 мин. Измерение углов производится способом полных приемов. При этом теодолит устанавливается и центрируется на опорной (угловой) точке и приводится в рабочее положение. Затем визирная ось трубы наводится на заднюю точку и берется отсчет по горизонтальному кругу. Открепляют алидаду и наводят визирную ось (центр сетки нитей) на переднюю точку и вновь берут отсчет по горизонтальному кругу. Разность отсчетов назад и вперед дает угол вправо по ходу лежащий. Второй полуприем выполняется после поворота лимба примерно на 90°, чтобы отсчеты не повторялись. Труба переводится через зенит, и вновь измеряется угол в той же последовательности. Ошибка в измерении угла двумя полуприемами не должна превышать двойной точности верньера. Для оптического теодолита предельная ошибка составляет 2 мин. Если ошибка допустима, то вычисляется среднее значение угла по двум полуприемам и записывается в журнал. В противном случае необходимо повторить измерение снова.

Измерение длин линий хода производится стальной лентой в прямом и обратном направлениях с предельной относительной ошибкой 1/2000 или 5 см на 100 м измеряемой линии. При допустимой ошибке вычисляется средняя величина из прямого и обратного измерения и записывается в ведомость.

При съемках 5-го класса допускается измерение длин линий по специальным маркам, устанавливаемым на штативах в горизонтальном положении с предельной ошибкой не более 1/700.

5

1.4. Ориентация съемки

Для ориентации съемки по сторонам света необходимо измерить азимут одной из сторон магистрали. Для этого теодолит устанавливают на одной из опорных точек хода, приводят в рабочее положение, устанавливают буссоль и совмещают нули лимба и алидады. Далее открепляют лимб и его поворотом совмещают визирную ось трубы с направлением на север магнитного меридиана по магнитной стрелке буссоли, после чего закрепляют лимб. Затем открепляют алидаду, наводят центр сетки нитей на вторую точку данной линии (стороны) магистрали и отсчитывают по горизонтальному кругу магнитный азимут линии. В результате проведенных измерений на план участка наносится стрелка север-юг.

1.5. Нивелирование магистрали

Нивелирование выполняется с целью создания высотной опорной сети, для чего необходимо определить отметки угловых опорных точек магистрали. Они вычисляются на основе нивелирования 4-го класса из середины нивелиром типа НВ прямым и обратным ходом. Этим самым магистраль как бы превращается в замкнутый нивелирный ход. Нивелирование из середины предполагает примерное равенство плеч, т.е. установку нивелира на равном расстоянии от нивелируемых точек. Отсчеты по нивелирным рейкам берутся с точностью ±2 мм. Сумма превышений замкнутого нивелирного хода равна нулю. Из этого условия вычисляется невязка хода f.

При камеральной обработке результатов нивелирования вы-

занное условие не выполняется, то нивелировка повторяется. Если условие выполняется, то производится уравнивание хода, при этом в каждое превышение вводится поправка с обратным знаком невязке (сумма поправок равна невязке), и вычисляются исправленные превышения.

6

Затем одной из точек хода (чаще самой верхней по течению) придается относительная отметка, например 100,000 м, и по исправленным превышениям вычисляются отметки всех опорных точек. Если требуется вычисление абсолютных отметок, то осуществляется привязка нивелирного хода к госреперу. Она выполняется нивелированием 3-го класса, тем же нивелиром из середины, при этом отсчеты по рейкам берутся по трем нитям сетки нитей и предельная ошибка в три раза меньше, чем при нивелировании 4-го класса.

Порядок увязки нивелирного хода представлен в табл. 1. Таблица составлена для короткой магистрали, имеющей четыре опорных точки.

где n – число измерений.

Сумма исправленных превышений должна быть равна нулю:hi 0.

7

1.6. Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съемка выполняется теодолитом при готовом планово-высотном обосновании, т.е. когда проложена магистраль, вычислены и подписаны на плане отметки угловых точек. Целью съемки является создание плана прибрежной полосы в горизонталях с подробностями ситуации, соответствующими масштабу будущего плана. Границы съемки определяются размерами поймы и целями изыскательских работ. Тахеометрическая съемка состоит в наборе планово-высотных и ситуационных точек. Для этого теодолит устанавливают, центрируют и приводят в рабочее положение на одной из угловых точек, совмещают нули лимба и алидады горизонтального круга и, открепив лимб, ориентируют прибор по дальней точке магистрали, а также определяют место нуля вертикального круга по формуле

где КП – отсчет по вертикальному кругу при круге «право»; КЛ – отсчет по вертикальному кругу при круге «лево».

Вертикальный угол вычисляется по формулам:

α = КП – МО, α = МО – КЛ. (4)

Перед началом съемки на тахеометрических рейках отмечается высота инструмента и реечники устанавливают их на характерные точки местности.

Центр сетки нитей теодолита наводится на высоту инструмента на рейке, отсчитывается угол по горизонтальному кругу и по дальномеру измеряется расстояние до точки. Уровень при вертикальном круге приводится в горизонтальное положение, и берется отсчет по вертикальному кругу. Затем прибор наводят на другую точку. Число реечных точек определяется сложностью рельефа и ситуации, но в любом случае оно должно быть таким, чтобы на плане между ними было не более 1–2 см. Данные измерений записываются в журнал, и здесь же ведутся кроки, где отмечается точка стояния и ее номер, указываются направления на реечные точки и их номера. Реечные точки набираются в радиусе 200–250 м, затем меняется точка стояния инструмента. Каме-

8

ральная обработка состоит в вычислении превышений реечных точек над точкой стояния, их отметок и нанесении на план высотных и ситуационных точек. Опорные точки закрепляются на плане кружками диаметром 2 мм, а реечные – 1 мм. Проводятся горизонтали, в разрывах которых подписываются отметки. Цифры пишут головой в сторону повышения отметок местности. Все остальные надписи располагаются параллельно координатной сетке.

Таким образом, план подготовлен к проведению гидрометрических наблюдений.

2. Гидрометрические работы

2.1.Наблюдения за уровнями воды

Впервый же день практики устраивается временный водомерный пост. Для устройства водпоста выбирают участок берега с плавным увеличением глубины и спокойным течением. Вблизи уреза в дно реки забивается стальной уголок длиной 1,5–2 м с полкой 50–60 мм, с нанесенными на полочки сантиметровыми делениями и назначается 0 графика водпоста. Это может быть любой отсчет по рейке. Такой водпост называется реечным (рис. 1).

Репер

Рейка

H0

Z

Свая

hпр

Ноль графика

0 0

водомерного поста

Рис. 1. Реечный водомерный пост:

hпр – высота приводки к нулю графика водомерного поста; H0 – отсчет по рейке; Z – отметка

Отсчеты по рейке берутся каждый день в одно и то же время. Частота отсчетов определяется скоростью изменения уровней во-

9

ды. При скорости до 10 см/сут отсчеты по рейке берутся один раз в сутки, при большей скорости – два и даже три раза. Результаты наблюдений записываются в журнал водомерных наблюдений, и выводится среднее за сутки значение уровня воды.

По результатам водомерных наблюдений строятся графики колебаний, а также повторяемости и обеспеченности уровней воды.

2.2. Съемка урезов воды

Урезом называется линия контакта поверхности воды в водоеме с берегом. Съемка урезов может производиться одним или двумя инструментами. Одним инструментом снимается урез во время тахеометрической или мензульной съемки. При этом должны быть охвачены все изгибы уреза воды, но в любом случае урезовые точки должны располагаться на плане не более чем через 1–2 см. Использование двух инструментов упрощает и ускоряет производство полевых работ. Съемка производится в следующем порядке:

−два теодолита или два мензульных комплекта устанавливаются на удобных точках, в том числе и произвольных, центрируются, приводятся в рабочее положение и ориентируются. У теодолитов совмещаются нули лимба и алидады. При расположении в произвольных точках каждый раз решается обратная геодезическая задача для определения их положения на плане;

−человек с вешкой и двумя флажками двигается по урезу, на первой точке устанавливает вешку на урез и делает отмашку двумя флажками, следующие отмашки выполняются одним из флажков, которые чередуются в произвольном порядке;

−наблюдатели наводят инструменты на вешки и берут отсчеты по горизонтальному кругу или делают засечки направлений на вешки на планшетах мензул;

−в журнал заносятся номера точек, углы и цвет флажков. Съемка урезов производится по обоим берегам, а также по

островам, если они имеются на участке реки. По данным полевых измерений на план наносятся урезы воды пунктирной линией голубого цвета, толщиной 0,4 мм.

10