Исходные данные и состав курсовой работы. обработка результатов водных изысканий

Москаль А. В.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ВОДНЫХ ИЗЫСКАНИЙ

Санкт-Петербург

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского

государственного университета водных коммуникаций

Зернов А.В.

Москаль А.В.

Обработка результатов водных изысканий: Методические указания по выполнению курсовой работы. – СПб.: СПГУВК, 2010. – 24 с.

Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Водные пути и гидротехнические сооружения» и предназначены для студентов II курса очной формы обучения, обучающихся на факультете экономики и финансов по специальностям 190701.65 «Организация перевозок и управление на транспорте».

ã «Санкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций», 2010

ã Москаль А.В. 2010

ВВЕДЕНИЕ

Для поддержания и улучшения судоходных условий на внутренних водных путях проводится комплекс путевых работ, в состав которого входят расстановка навигационных знаков, дноуглубительные и выправительные работы. Навигационные знаки должны однозначно определять на местности положение судового хода и информировать судоводителей об особенностях движения на данном участке реки, а прорези и выправительные сооружения проектируются таким образом, чтобы обеспечить создание удобного, безопасного и устойчивого судового хода.

Производство путевых работ на судоходных реках невозможно без проведения водных изысканий, которые осуществляются русловыми изыскательскими партиями. К основным видам работ, выполняемых изыскателями, можно отнести гидрографические работы (промер глубин, съемка урезов воды, надводная съемка русловых образований) и мгновенную (однодневную) связку уровней воды на рассматриваемом участке реки.

Полученные полевые материалы подвергаются камеральной обработке и используются для составления проектов улучшения или поддержания судоходных условий.

Русловые изыскательские партии используют для проживания несамоходные брандвахты и оснащены необходимыми плавсредствами (промерные суда, разъездные катера или мотолодки), приборами и инструментами.

Для измерения глубин на реках могут быть использованы наметка, лот или эхолот.

Наметка представляет собой деревянный или алюминиевый шест длиной 3,5÷6 м, на который нанесены дециметровые деления.

Простейший ручной лот состоит из груза массой до 4 кг, который закреплен на конце капронового или пенькового лотлиня диаметром 6÷8 мм и длиной до 30 м. Лотлинь размечается на деления через 0,1÷0,2 метра.

Наиболее часто при промерных работах применяются эхолоты. Эхолот основан на использовании гидроакустического способа измерения глубин, когда определяется время прохождения ультразвукового импульса от излучателя прибора до дна водоема и обратно к приемнику эхолота. Зная расстояние между излучателем и приемником эхолота, а также скорость распространения ультразвука в воде, можно определить глубину.

Конструкции эхолотов весьма разнообразны. Простейшие эхолоты имеют цифровую индикацию глубин на небольшом табло (экране), причем результаты измерений необходимо записывать в специальный журнал так же, как это делается при промерах наметкой или лотом.

Более сложные и совершенные эхолоты производят непрерывную запись результатов промеров на ленту токопроводящей бумаги - эхограмму, вычерчивая в определенном масштабе глубин линию свободной поверхности воды и профиль дна.

В современных эхолотах измеряемые глубины представляются на дисплее прибора и записываются на сменные карты памяти, которые позволяют оперативно экспортировать результаты промеров в компьютер для их последующей обработки.

Кроме измерения глубин необходимо определять плановое положение промерных точек (промерного судна), т.е. координировать промеры.

На водных изысканиях наиболее часто применяется способ инструментальных засечек с берега одним или двумя инструментами, а также фазовые или спутниковые системы координирования промеров.

При способе инструментальных засечек положение промерных точек определяется при помощи геодезических инструментов (теодолита и мензулы), которые располагаются в пунктах с известными координатами.

Теодолит - это геодезический инструмент, который устанавливается на штатив и позволяет с достаточно высокой точностью измерять на местности горизонтальные и вертикальные углы. Перед началом работы теодолит ориентируется по одному из пунктов с известными координатами.

Мензульный комплект включает в себя штатив, на который устанавливаются мензула и мензульная доска, а также кипрегель. К мензульной доске крепится планшет (лист бумаги, лавсановая пленка и т.п.), на котором производятся необходимые построения. Перед началом работы планшет приводится в горизонтальное положение и ориентируется по странам света. Кипрегель - это оптический прибор, имеющий горизонтальную линейку и колонку, к которой крепится зрительная труба с горизонтальной осью вращения. При использовании мензульного комплекта горизонтальные углы на местности не измеряются, а строятся на планшете. До начала промера на планшет в принятом масштабе наносятся берега реки, геодезические пункты с известными координатами (пункты планового обоснования) и положение промерных галсов - линий, по которым будет двигаться промерное судно.

При способе инструментальных засечек можно использовать либо один инструмент (обычно мензулу), либо два (мензулу и теодолит или две мензулы). В первом случае на местности обязательно закрепляется положение промерных галсов с помощью створных вех, по которым ориентируется моторист промерного судна. Тогда плановое положение промерного судна в любой момент времени будет определяться пересечением двух линий: направлением галса и направлением визирной оси кипрегеля в момент засечки с одного из пунктов планового обоснования с известными координатами.

При использовании двух инструментов промерное судно может двигаться свободными галсами, а его положение в любой момент времени будет определяться пересечением двух линий - визирных осей теодолита и кипрегеля (или двух кипрегелей).

Инструментальные засечки с берега выполняются в момент отмашки флагом (белым или красным) с промерного судна (соответствующая команда может также подаваться по рации). При этом мензулист ставит засечку на соответствующем промерном галсе на планшете, а наблюдатель за теодолитом - записывает в журнал отсчет по горизонтальному кругу, т.е. измеряет угол от начального направления на промерное судно.

Радиогеодезический (фазовый) способ координирования промеров глубин основан на использовании радиоволн для установления местоположения промерного судна. Фазовая система - радиолаг состоит из трех радиостанций: задающей, находящейся на промерном судне, и двух отражающих, расположенных на берегу в пунктах с известными координатами. Нанесение промерных точек производится с помощью автоматического прокладчика курса, который воспроизводит в масштабе все перемещения промерного судна.

В последние годы на водных изысканиях все более широко применяются спутниковые системы координирования промеров. При этом используются комбинированные приборы, совмещающие функции приемника спутниковых сигналов и цифрового эхолота. Такая система обычно включает в себя два спутниковых приемника, один из которых располагается на движущемся промерном судне (комбинированный прибор), а другой (так называемая базовая станция) - на берегу в пункте с известными координатами. С береговой станции осуществляется непрерывная передача собственных координат на бортовой комплекс, что позволяет значительно повысить точность определения планового положения промерного судна.

Результатом камеральной обработки результатов промерных работ является план участка реки в изобатах (линиях равных глубин).

Для характеристики уклонов свободной поверхности на заданном участке реки строится ее продольный профиль по данным однодневной связки уровней воды.

При выполнении однодневной связки уровней воды в дно реки недалеко от берега забиваются урезовые колья (точки однодневной связки или сокращенно ТОСы) вровень с водной поверхностью. Время забивки кольев зависит от интенсивности суточных колебаний уровней воды в реке и изменяется в пределах от 2 до 20 часов. Затем урезовые колья привязываются к имеющемуся на участке реперу (геодезический знак с известной высотной отметкой) нивелирным ходом, после чего определяются их высотные отметки, которые используются для построения продольного профиля.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Исходные данные к курсовой работе включают в себя:

1. Мензульный рабочий планшет с нанесенными пунктами планового обоснования, точками однодневной связки уровней воды (ТОСами), промерными галсами и засечками промерных точек в масштабе 1:5000.

2. Журнал промера глубин, содержащий значения измеренных глубин, данные о направлении движения промерного судна и отмашках флагами при координировании промерных точек.

3. Величина срезки на день промера глубин (ΔH₁, м) и на день выполнения однодневной (мгновенной) связки уровней воды (ΔH₂, м).

4. Данные однодневной (мгновенной) связки уровней воды (высотные отметки ТОСов).

5. Гарантированная глубина судового хода (Т_г , м).

6. Коэффициент шероховатости русла ( , с/м^1/3).

7. Скорость хода судна в спокойной воде ( , км/ч).

Требуется выполнить обработку материалов промера глубин и составить план русловой съемки; построить продольный профиль дна и свободной поверхности воды на заданном участке реки; построить профиль поперечного сечения русла, вычислить среднюю скорость течения и расход воды, определить значение эксплуатационной скорости течения и скорость судна относительно берега при движении вверх и вниз по течению.

Срезкой называется разность между рабочим и проектным уровнями воды. Под рабочим понимается уровень, при котором выполнялись какие-либо работы (в данном случае - промеры глубин и однодневная связка уровней воды).

В качестве проектного уровня воды на внутренних водных путях принимается один из низких навигационных уровней заданной обеспеченности. Проектный уровень воды является исходным для составления технической документации русловых съемок, гидрологических и русловых исследований, выполняемых с целью проектирования и производства путевых работ. Все измеренные глубины для планов отдельных участков и карт водных путей приводят к проектному уровню. От проектного уровня воды на каждом конкретном участке пути отсчитываются гарантированные глубины судового хода. Проектные уровни воды устанавливаются для всех опорных гидрологических постов.

Расходы воды - это объем воды, протекающий через поперечное сечение водотока за единицу времени. Расход воды является одной из основных количественных характеристик речного стока.

Под эксплуатационной скоростью течения понимается скорость течения воды в пределах судового хода. Зная ее, можно определить скорость судна относительно берега при движении вверх и вниз по течению.