Гидравлика, гидрология и метеорология (стр. 31 )

Для фиксации рабочих уровней воды в период промера глубин в каждом створе у уреза воды забивают специальные урезные колья, торцы которых располагают в плоскости поверхности воды.

Расстояния между промерными створами и точками, в которых производят измерение глубин, зависят от ширины реки и точности съемки. Обычно на реках шириной до 50 м промерные створы разбивают через 25–50 м, а на реках шириной 50–200 м – через 50–100 м; расстояния между промерными точками – 5–10 м.

На перекатах, порогах и крутых поворотах реки расстояния между промерными створами уменьшают, а на плёсовых участках они могут быть увеличены, но не более чем до двойной ширины русла.

Расположение промерных точек в створах можно определять:

измерением расстояний от начала створа до промерных точек по размеченному тросу, перетянутому через реку;

дальномером по рейке, установленной в лодке, с которой производят промер глубин;

мерной лентой (в зимний период);

засечкой с берега промерных точек одним или двумя угломерными инструментами (теодолитами, кипрегелями).

На реках шириной до 50 м при скоростях течения на поверхности воды менее 1,5 м/с расстояния от начала створа до промерных точек определяют обычно по размеченному шнуру, натянутому через реку. На реках шириной до 150 м для этой цели используют размеченный стальной трос диаметром около 3 мм, натянутый лебедкой. В журнал записывают расстояния от начала створа до урезов воды на обоих берегах, до промерных точек и до конца створа на втором берегу.

Расположение промерных точек одним инструментом (рис. 11.2, а) определяют на реках шириной более 100 м при скоростях течения менее 1,5 м/с.

Чтобы лодка двигалась правильно в промерном створе, на каждом берегу устанавливают по две переносные створные вехи. Место стоянки инструмента ориентируют не менее чем по двум-трем точкам (А и Б) планового обоснования русловой съемки. Углы пересечения промерного створа засечками должны быть не менее 25°.

а

б

Рис. 11.2. Засечка промерных работ:

а – одним инструментом; б – двумя инструментами

При скоростях течения более 1,5 м/с лодку трудно удержать в промерном створе. В этом случае местоположение промерных точек определяют двумя угломерными инструментами (рис. 11.2, б). Так же работают при промере глубин на устьевых участках крупных рек, в заливах, озерах, а также в тех случаях, когда применение троса малоэффективно, например, при интенсивном судоходстве.

Зимой промерные точки размечают лентой. В намеченных точках пробивают лунки для промера глубин. На горных реках с быстрыми течениями такие работы проводят со специально устроенных висячих мостиков или с люльки, передвигающейся по натянутому несущему канату. Промер глубин на мелких реках в летнее время не вызывает затруднений.

Нивелирование уровней воды. Нивелирование уровней воды по урезовым кольям производят для определения отметок рабочих горизонтов воды, при которых замеряют глубины, и последующего вычисления отметок дна русла. Последние получают путем вычитания глубин в промерных точках из отметки рабочего горизонта воды в промерном створе.

Помимо отметок урезовых кольев по ходу нивелирования необходимо получить отметки уровней воды во всех характерных перегибах продольного профиля водной поверхности (на перекатах, порогах, в местах раздвоения русла и др.). Необходимо производить нивелировку всех гидротехнических сооружений и водомерных постов, имеющихся на снимаемом участке реки.

Не реже чем через 2–3 км нужно установить горизонты и год наибольшего подъема воды по сохранившимся на местности признакам или опросом местных жителей.

При съемке участков рек сравнительно небольшого протяжения (10–15 км) целесообразно произвести нивелировку мгновенного уровня воды, т. е. уровня воды во всех нивелируемых точках в один и тот же момент. Отметки мгновенного уровня могут быть получены двумя способами:

путем нивелировки урезовых кольев, забитых одновременно во всех фиксируемых точках;

путем одновременного измерения уровня воды на урезовых кольях, забитых в разное время, но предварительно занивелированных.

В первом случае отметки мгновенного уровня на момент забивки всех урезовых кольев получают непосредственно в результате их нивелировки. При одновременном измерении уровней на урезовых кольях отметки мгновенного профиля водной поверхности вычисляются путем прибавления к отметкам урезовых кольев отсчетов уровней, снятых на них в один и тот же момент времени.

11.3. Обработка материалов промерных работ

Приведение уровней и глубин к срезочному горизонту. Уровни воды в период производства нивелировочных и промерных работ на водных объектах называют  р а б о ч и м и. Поскольку нивелировка и измерение глубин в разных створах реки ведутся неодновременно, то рабочие уровни на них относятся к разным горизонтам воды.

Для удобства пользования материалами съемки все данные об уровнях, глубинах и очертании уреза воды в плане должны быть приведены к одному (лучше низкому) условному горизонту, имевшему место в реке в определенный момент времени. Такой горизонт называют  с р е з о ч н ы м.

Для приведения уровней и глубин к срезочному горизонту весь период работ разбивают на расчетные интервалы времени. При сравнительно небольших колебаниях горизонта воды за расчетный интервал можно принять рабочий день, а при интенсивном изменении уровней – меньший отрезок времени, например 1–2 ч.

Для каждого интервала устанавливают величину так называемой срезки уровня, т. е. разность между рабочим и срезочным горизонтами воды:

ДН = Н – Н0,                                (11.1)

где ДН – величина срезки уровня;

Н – среднее показание водомерного поста в интересующий интер-

тервал времени;

Н0 – срезочный горизонт.

Исправленные значения уровней и глубин, приведенных к срезочному горизонту, определяются по зависимостям:

z исп = z – ДН                                (11.2)

и

hисп = h – ДН,                        (11.3)

где z исп и hисп – исправленные отметки уровней воды и глубин, приведенные к срезочному горизонту;

z, h – фактически измеренные отметки и глубины при рабочих горизонтах.

Заметим, что срезка ДН может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Составление плана участка реки. Результаты обработки материалов береговой съемки и русловых промеров представляют в виде плана участка реки. Масштабы, объемы и степень детализации планов зависят от характера изучаемого участка реки и целей изысканий.

Для характеристики рельефа берега на план наносят линии равных высотных отметок – горизонтали. Рельеф дна показывают горизонталями или линиями равных глубин (изобатами). При проектировании гидротехнических сооружений (плотин, мостов и др.), а также при изучении русловых деформаций более удобны планы русла в горизонталях. Для транспортной оценки судоходных рек целесообразнее составлять планы русла в изобатах, так как они дают более наглядное представление о глубинах на водном объекте.

Для составления плана в горизонталях на планшет выписывают все отметки берега и дна русла, в которых производили нивелировку и промер глубин. Отметки дна русла устанавливают вычитанием измеренных глубин из отметок уровня воды, наблюдавшихся во время промера.

В зависимости от рельефа снимаемого участка реки и масштаба плана горизонтали проводят через 0,5; 1 или 2 м.

На план наносят линии урезов воды при срезочном горизонте и линию наибольших глубин – стрежень реки. На урезовых линиях выписывают отметки уровней воды при срезочном горизонте и дату, к которой этот горизонт относится. По стрежню размечаются километры от устья реки. Кроме того, показываются все точки планового и высотного обоснования русловой съемки, промерные створы, водомерные посты, различные образования в русле реки, бровки берегов, названия различных урочищ на реке, знаки береговой и плавучей обстановки, гидротехнические сооружения, границы населенных пунктов, выходы дорог, характер лесной и кустарниковой растительности.

Построение поперечных профилей. Поперечные профили строят для характеристики отдельных створов изучаемой реки. Необходимость в составлении поперечных профилей возникает при устройстве водомерных постов и гидрометрических створов, производстве изысканий для строительства гидротехнических сооружений, выполнении русловыправительных работ, а также при изучении гидравлических характеристик речных потоков. Поперечные профили строят или непосредственно по материалам нивелировки берега и промера глубин в интересующих створах, или по данным, снятым с плана реки.

В зависимости от ширины реки и амплитуды колебания горизонта воды горизонтальный масштаб принимается в пределах от 1:200 до 1:1000, а вертикальный – от 1:20 до 1:100.

Пользуясь поперечным профилем (рис. 11.3), можно определить площадь живого сечения потока при любом уровне воды. Для этого живое сечение разбивают на простейшие геометрические фигуры (трапеции и треугольники).

Рис. 11.3. Поперечный профиль створа реки

Общую площадь находят суммированием площадей этих фигур по формуле

,                (11.4)

где h1, h2, … , hn–1, hn – глубины в промерных точках;

b1, b2, … , bn – расстояния между смежными промерными точками.

Если расстояния между промерными точками одинаковы (b1 = b2 = = bn = b), площадь живого сечения можно вычислить по более простой формуле

щ = b (h1 + h2 + … + hn–1).                        (11.5)