7.3. Морфометрические работы

При изысканиях мостовых переходов выполняют, как правило, 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:

выбор и съемку морфостворов; определение характерных уровней, скоростей течения и расходов воды;

построение продольного профиля реки;

определение типа руслового процесса и его расчетных параметров;

обследование существующих водопропускных сооружений и получение гидрологических данных о водотоке.

Предварительно морфостворы выбирают по крупномасштабным картам или аэрокосмическим снимкам, располагая их нормально к предполагаемому направлению руслового и пойменных потоков. Для этого в ряде случаев назначают ломаные створы.

На обследуемом участке водотока морфостворы разбивают с целью решения следующих 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 групповых 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: вешение морфоствора, закрепление, разбивка пикетажа, двойное нивелирование и т.д., с привязкой в плановом и высотном отношении 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 описанием ситуационно-морфологических особенностей строения русел и пойм, выделяя: пойменные озера, староречья, протоки и т.д.; характеристики пойменной растительности; характеристики грунтов, слагающих русло и поймы; границы участков морфоствора с различными гидравлическими сопротивлениями.

Расчеты морфостворов выполняют в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 16.3. Образец оформления профиля морфоствора представлен на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Профиль морфоствора

Характерные уровни воды в месте перехода устанавливают по данным многолетних наблюдений на ближайших к оси перехода водомерных постах Гидрометеослужбы России с перенесением их на ось перехода по кривым связи водомерных постов, по уклонам свободной поверхности потока, методом аналогии, опросом старожилов 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 обеих берегах реки, выбирая надежные места показаний высоких уровней: стены домов, ступени крылец, колодцы, бани, погреба, отдельно стоящие деревья и т.д. При отсутствии 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:

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 и берегов; точки УВВ, установленные по данным опроса старожилов и по 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 соображениями: необходимостью охвата нескольких плесов и перекатов в зависимости от размера водотока; возможностью включения опорных водомерных постов Гидрометеослужбы России и существующих искусственных сооружений при относительно близком их расположении к оси мостового перехода; возможностью учета подпора от материнской реки, либо заторных уровней, приуроченных к определенным участкам русла; необходимостью охвата точек УВВ, зафиксированным по данным опроса старожилов или по следам на местности и т.д.

Пример оформления продольного профиля реки представлен на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Продольный профиль реки

Тип руслового процесса и его расчетные параметры устанавливают на основе морфометрического обследования русел и пойм рек, данных русловых съемок, материалов аэросъемок, топографических планов и карт, а также лоцманских карт за разные годы.

Целью морфометрического обследования существующих сооружений (малых мостов и труб, мостовых переходов, некапитальных плотин, переходов коммуникаций и т.д.) являются: учет при проектировании 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.

Морфометрические обследования существующих инженерных сооружений осуществляют с использованием как традиционных геодезических методов, так и современных методов наземной стереофотограмметрии, цифровой фотограмметрии, лазерного сканирования, а также наземно-космических съемок с использованием систем спутниковой навигации «GPS».