геодезия конспект лекций

превышать расчетной, т.е. mhP ³ mh , в противном случае необходимо повысить класс

точности нивелирования.

Одновременно с нивелированием кольев ТОС выполняют промеры глубин по фарватеру , определение высот берегов и съемку обстановки реки.

На реках с большим колебанием уровня воды устраивают свайные посты, состоящие из ряда свай, забитых по гидрометрическому створу на глубину 1-2 м с превышением соседних головок свай на 0,5 - 0,8 м (рис. 228).

Рисунок 228Определение уровня воды

Высота уровня воды определяется над условной плоскостью - условным горизонтом, называемым «0» графика.

Ну.в. = Н0. граф + h0

h0 = Ho.p. - H0 граф. + а

Условную плоскость закрепляют ниже уровня воды:

Но.р. = НRp + h.

Для автоматизации работ по определению уровня воды, можно применять самописцы.

Принцип их действия сводится к передаче перемещения поплавка совместно с уровнем

воды в плоскости к непосредственно пишущему перу барабана (рис. 229).

2.1.8.2.5. Приведение к срезочному уровню.

В журналах продольного профиля реки указывают время установки урезных кольев и время их нивелирования. На водомерных постах ведут наблюдение за уровнем воды в реке. Используя результаты этих наблюдений, простым интерполированием приводят высоты водной поверхности к одному мгновенному (“срезочному”) уровню как внутри участков, так и между отдельными участками на всем протяжении реки.

При расположении уровней, предложенных на рис. 230., приведенная высота H’TOC

некоторой точки будет вычисляться по формуле

где hА , hВ -разности высот уровней на водомерных постах А и В на дату приведения уровней к одному моменту и дату нивелирования урезных кольев; HTOC - рабочая высота точки.

Рисунок 230 - Приведение высот точек реки к “срезочному уровню”

2.1.8.2.6. Составление продольного профиля реки

Продольный профиль реки составляют по данным полевых измерений и результатов их обработки.

Масштаб продольного профиля зависит от его назначения, длины реки, уклонов (обычно принимают горизонтальный масштаб 1:25000-1:100000, вертикальный- 1:100).

На продольном профиле отмечают высоты характерных уровней реки, дна, берегов; поверхностные скорости; падение на 1 км уровней воды, высоты нулей водомерных постов и реперов; береговую речную обстановку; населенные пункты.

Для получения сведений о возможных затоплениях при образовании водохранилищ наносят высоты самых низких точек населенных пунктов и сооружений.

2.1.9. Топографо-геодезические работы на водохранилищах

2.1.9.1. Общие сведения

При возведении на реке плотины бытовой уровень воды поднимается до отметки нормального подпорного уровня (НПУ), образуя в верхнем бьефе водохранилище. Длина водохранилища от плотины до хвостовой части, где выклинивается подпор, может быть

K - коэффициент, принимаемый для плотины с затворами равным 1.5-2.2.

Вода в реке, перегороженной плотиной, имеет неравномерное движение, при этом по мере приближения к плотине глубины и площади живого сечения возрастают, а скорость потока убывает. Вследствие этого поверхность потока в продольном профиле имеет вид вогнутой кривой, называемой кривой подпора (рис. 231). Уровни смежных

поперечных профилей водохранилища будут отличаться между собой на величину h , которая в первом приближении определяется по формуле Шези.

Рисунок 231 - Кривая подпора

Общий объем воды в водохранилище находят путем суммирования элементарных объемов между двумя смежными горизонталями, начиная с самой низкой высоты в чаше водохранилища и кончая горизонталью затопления.

Для уточнения величины объемов следует также учитывать форму склонов долины, речные террасы и т.д.

Рисунок 232 - Схема высотных сетей водохранилища

1-ходы нивелирования II класса; 2-ходы нивелирования III класса;

3-ходы нивелирования IV класса

По топографическим картам объем водохранилища подсчитывается с точностью порядка 3-5%, уточненным способом - 1.5-2%.

2.1.9.2. Определение на местности проектного контура водохранилища

В стадии изысканий для рабочих чертежей на территории будущего водохранилища отбивают в натуре горизонталь затопления, которая служит юридической границей для изъятия земель сельскохозяйственных и лесных угодий.

Вынос контура водохранилища состоит в обозначении на местности точек с высотой НПУ. На крупных водохранилищах его контур обозначается в натуре по высотам кривой подпора, при этом кривая разбивается на отдельные участки, в пределах которых ее можно принять за горизонтальную и назначить одну высоту (например, 100,00; 100,50; 101,00 и т. д.). Высоты этих горизонтальных участков и устанавливают в натуре. Работу выполняют техническим нивелированием.

Нивелирный ход начинают от ближайших к контуру водохранилища реперов нивелирной основы и прокладывают его в район расположения горизонтали затопления, вычисляя в поле высоты связующих точек. Когда высота связующей точки окажется

близкой к проектной (в пределах ±1 м), определяют горизонт инструмента Нj. Вычитая затем из горизонта инструмента проектную высоту Нпр находят отсчет по рейке b, при котором ее пятка будет находиться на искомой горизонтали затопления, b=Нj- Нпр .

Рейку передвигают по склону до получения по средней нити требуемого отсчета b (в пределах 3 - 5 см). С этой же станции намечают через 30 - 50 м еще ряд точек, фиксируя их кольями. Затем нивелируют следующую связующую точку, близкую по высоте к проектной и, опираясь на нее, находят точки горизонтали затопления этого участка и т. д. Через 3-5 км ходы технического нивелирования по отбивке горизонтали затопления привязывают к реперам высотной основы.

Через 200 - 300 м отбиваемую линию спрямляют (рис. 233), допуская стрелы прогиба до 10 м, а в горных районах и до 30 м. Углы поворота спрямленных линий закрепляют столбами.

Рисунок 233 - Вынесение контура водохранилища в натуру

В горных районах отбивка горизонтали затопления может быть выполнена тахеометрическим способом. В залесенных труднодоступных районах для этой цели можно применить барометрическое нивелирование.

При наличии крупномасштабных фотопланов с горизонталями, на которых по проектным высотам нанесена граница затопления водохранилища, последняя может быть вынесена в натуру с достаточной точностью промерами от четких контуров.

На территориях населенных пунктов и промышленных предприятий контур водохранилища устанавливается с ошибкой по высоте не более 0,10 м. На территориях пустынь, тундры, болот, а также на незалесенных горных участках с крутыми склонами горизонталь затопления в натуре не фиксируется.

В пределах контура водохранилища выполняются крупномасштабные инвентаризационные съемки населенных пунктов и предприятий для их переселения, а

также съемки зданий и сооружений вблизи водохранилища для проектирования инженерной защиты.

В наиболее низких местах чаши водохранилища производят разбивку трасс судовых ходов, установку створных знаков и речной обстановки, а также ведут изыскания для строительства портовых сооружений.

Одновременно с отбивкой на местности контура водохранилища ведут гидрологические изыскания по выявлению кривой подтопления местности грунтовыми водами.

2.1.10. Русловые съемки 2.1.10.1. Обоснование и масштабы съемок

При воднотранспортных изысканиях важнейшим вопросом являются русловые съемки рек, выполняемые для целей гидротехнического строительства и эксплуатации водных путей. Особое значение русловые съемки имеют для исследования руслового режима: глубин потока, уклонов водной поверхности, движения наносов, состояния берегов. На основании периодических русловых съемок устанавливают общее изменение русла реки и деформацию берегов за многолетний период.

Съемка русла реки и поймы ведется до границы уровня высоких вод, при этом

главное внимание обращают на полноту и точность промеров глубин реки и отображение всех характерных особенностей русла. Съемка береговой ситуации может быть выполнена обобщенно. В связи с этим несколько понижаются требования к точности построения планового обоснования.

Для рек шириной 200 - 500 м планы составляют в масштабе 1: 2000 -1: 5000 с изображением рельефа дна горизонталями или глубины реки изобатами через 0,25 - 0,5 м. Для ширины более 500 м масштаб съемки уменьшается до 1: 10 000 при высоте сечения

0,5 - 1 м.

Наземные съемки целесообразно дополнять аэрофотосъемкой, дающей наглядное представление о морфологических особенностях реки.

Плановое обоснование русловых съемок строится в виде рядов триангуляции 1 разряда, линейно-угловых сетей из базовых треугольников, полигонов светодальномерной полигонометрии, которые сгущаются теодолитными ходами или цепочками микротриангуляции.

При больших участках съемки плановое обоснование привязывается к государственным сетям, при этом средняя квадратическая ошибка в положении пунктов в слабых местах уравненного обоснования не должна превышать 0,5 мм в масштабе составляемого плана, а сетей сгущения (съемочных сетей) -1 мм. Общая ошибка в

положении промерных точек и контуров речной обстановки и береговой ситуации не должна превышать 1,5 мм.

Высотная основа русловых съемок равнинных рек создается в виде ходов и полигонов нивелирования III класса, сгущаемых ходами нивелирования IV класса и технического. Длины этих ходов рассчитывают из условия, чтобы невязки fh ходов и

замкнутых полигонов на исследуемых участках были

где h- падение реки.

2.1.10.2. Промерные работы

Детальное изображение рельефа дна реки или глубины потока производят по поперечным профилям, называемым галсами, которые, как правило, располагаются перпендикулярно к оси потока на расстоянии один от другого через 1-2 см в масштабе плана. Промерные точки на галсах назначают в 2-4 раза чаще.

В состав промерных работ входит измерение глубины реки, определение планового положения промерных точек, наблюдение за высотой уровня воды в реке в момент промерных работ.

Измерение глубины потока можно проводить следующими методами:

1)с помощью наметки - деревянного шеста длиной 4-6 м, размеченного с через 0,1

ми раскрашенного;

2)с помощью ручного лота - пенькового троса, к которому прикреплен свинцовый груз весом 3-6 кг; применяется при скорости воды в реке 1 м/с и менее;

3)с помощью гидрометрической лебедки - троса, прикрепленного на лотке; при этом, лебедка снабжена счетчиком, показывающим длину выбранного троса;

4)с помощью эхолота - ультразвукового прибора, измеряемый глубину до 40 м.

Эхолот основан на принципе ультразвуковой локации и определяет глубину потока h путем измерения времени прохождения ультразвукового импульса от излучателя А до дна реки В и обратно к приемнику С (рис. 234). Зная скорость распространения

ультразвуковой волны в воде (υ ≈ 1500 м/с) и время t прохождения звука до дна и обратно с учетом глубины осадки катера, имеем

где b- половина базы эхолота; ho - осадка катера;

a- расстояние от плоскости излучателя АС и приемника до поверхности воды; d- расстояние от днища катера до плоскости АС.

В речном эхолоте использован эффект магнитострикции, возникающий в пакетах из никелевых пластинок при прохождении по ним электрического тока.

Основными частями прибора являются:

∙центральный прибор с индикаторным устройством в виде самописца для автоматической записи глубин на равномерно движущейся графитовой ленте (батиграмме);

∙блок образования звуковых колебаний в электрическом поле;

∙вибратор-излучатель ультразвуковых колебаний заданной частоты;

∙вибратор-приемник ультразвуковых колебаний после отражения их от дна реки;

∙усилитель вновь преобразованных звуковых колебаний в электрические импульсы;

∙фильтр.

Точность измерения глубин эхолотом составляет 10 - 15 см при глубине до 5 м и с увеличением глубины понижается до 1- 2%. Случайные ошибки измерений связаны с неравномерной работой самописца и отсчетами по батиграмме. Для уменьшения влияния

систематических ошибок в показания эхолота вводят поправки: 1 - за отклонение реальной скорости распространения ультразвука в воде от расчетной; 2 - за отклонение

суммарную поправку эхолота за влияние систематических ошибок.

Глубина погружения вибраторов при движении катера определяется по шкале, нанесенной на штангах забортового устройства.

При промерах на батиграмме фиксируются оперативными отметками: ∙ начало и конец промерного галса;