Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

геодезия конспект лекций

.pdf
Скачиваний:
109
Добавлен:
28.02.2016
Размер:
4.85 Mб
Скачать

m =

η2 L + 2η2l + 2m2

.

(13’)

h

1

2

ф

 

Согласно формуле (8) расчетная величина ошибки падения

mh

= 0.072h,

(14)

 

P

 

 

 

 

где h -величина падения между смежными ТОС1 и ТОС2 .

Вычисленная по

формуле (13)

реальная величина

ошибки падения не должна

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).

Рисунок 229 - Применение самописцев для определения уровня воды

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

H'

TOC

= H + (−h ) +

(−hA ) − (−hB )lB

,

(15)

 

 

TOC

B

lAB

 

 

 

 

 

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

подсчитана по приближенной формуле

 

L=KH/J

(1)

где H- высота напора;

 

J - средний продольный уклон бытового потока;

 

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

При расстоянии между поперечными профилями l величина

h = l i , где i -

уклон потока в водохранилище.

 

Подставляя значение уклона i из формулы Шези и,

выражая скорость

υ2 = Q2 / ω 2 , где Q - расход воды, ω -площадь живого сечения , имеем:

h =

 

lQ2

 

.

 

C2ω 2 R

 

 

 

Т.к. гидравлический радиус R = ω

h =

 

lQ2

.

 

C2ω 3

 

 

 

 

(2)

/ p , где р -смоченный периметр, то

(2’)

При проектировании водохранилища решаются следующие задачи:

установление контура водохранилища при заданном НПУ и отбивка при необходимости этого контура в натуре;

определение площади затопления и объема воды в водохранилище;

установление подлежащих затоплению населенных пунктов, путей сообщения , ЛЭП и других объектов; подсчет стоимости убытков от затопления; разработка проектов новых населенных пунктов, путей сообщения , ЛЭП и т.д.;

разработка проектов инженерной защиты от затопления и подтопления городов

идругих населенных пунктов , предприятий, ценных угодий и др., а также проектов берегоукрепительных работ;

подсчет площадей лесосводки; выявление мест, требующих проведение санитарных и противомалярийных мероприятий, разработка проектов организации рыбного хозяйства;

Трассирование в чаше водохранилища судовых ходов , выбор мест расположения портов , пристаней, убежищ для судов.

Для проектирования водохранилищ используют топографические карты различных масштабов.

Отдельные участки водохранилища для проектирования инженерной защиты , перенесения населенных пунктов и предприятий , выбора портов и др. снимают в крупных масштабах (1:1000-1:2000).

Съемка водохранилища производится комбинированным или стереофотограмметрическим методом. В качестве плановой основы служит триангуляция и полигонометрия. Высотная основа создается в виде полигонов нивелирования III и IV классов. При проектировании плановых и высотных сетей учитывают, что они будут служить основой не только для съемки, но и для вынесения контура водохранилища в натуру (пункты стараются закреплять вне зоны затопления). Типовая схема высотной основы для водохранилища приведена на рис. 232. Площадь водохранилища в пределах

контура затопления определяют по топографическим картам при помощи планиметра (точность определения площади mp / p = 1/ 100 ).

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

f

hп ре д

£ 1

2

× h ,

(1)

 

 

 

 

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

l = υt / 2

 

 

 

(2)

и

h = h + a =

υ2t2

b2 + (h d),

(2’)

1

4

0

 

 

 

 

 

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

скорости вращения электродвигателя от расчетной;

3 -

за глубину погружения

вибраторов и базы между ними.

 

 

Перед работой эхолоты тарируют (эталонируют) путем сравнения глубин,

измеренных непосредственно (hн) и эхолотом (hэ). Разность

h = hн-hэ характеризует

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;

точки на галсе, определяемые в плане засечками;

привязки к пунктам радиогеодезического обоснования и др.

Рисунок 234 - Схема измерения глубины

Рисунок

235

Определени

эхолотом

«чувствительности створа»

 

2.1.10.3. Плановая привязка промерных точек

Плановое положение промерного катера, двигающегося по галсу, может быть определено инструментальными засечками, радиодальномерными системами, фотограмметрическими методами.

Плановая привязка промерных точек на галсах производится не реже чем через 10 мм в масштабе плана, при этом обязательно определяют точки начала и конца галсов, резкого изменения скорости хода катера и глубин потока, перерыва хода промера.

А) Прямые засечки

Прямые засечки промерных точек проводят по команде, подаваемой с катера отмашками флага или по радиотелефону, с пунктов геодезического обоснования или с некоторого базиса, измеренного на берегу или острове и привязанного к пунктам обоснования, В момент засечки положение точки фиксируется (прожигается) на батиграмме и делается пояснительная надпись.

Катер при измерениях движется в створе галса по выставленным на берегу вехам, и от точности выдерживания створа(чувствительности створа) зависит качество съемки рельефа дни.

Допустим, А и В - опорные вехи на створе II (рис. 2), отрезок CD=р - отклонение

промерного судна от створа, ϕ и

ψ - углы, с помощью

которых определяется

чувствительность створа а, тогда

 

tgϕ − tgψ

 

 

tgα = tg(ϕ -ψ ) =

 

(3)

1 + tgϕ × tgψ

 

 

Обозначим AB=l; AC=L. Тогда

tgϕ = (L + l) / p;

tgψ = l / p

(а)

 

и, следовательно

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.