2.5. Определение положения точек нулевых работ
В точках пересечения проектной линии с линией земли рабочая отметка равна нулю. Поэтому эти точки называют точками нулевых работ. Расстояние от пикетов или плюсовых точек до точки нулевых работ определяем, решая подобные треугольники (рис.2.3.) По формулам:
X1’=|H1|·D / (| H1| + |H2|)
X2’=|H2|·D / (| H1| + |H2|)
Или Х2’ = D—X1’ ,
Где H1, H2 — Рабочие отметки левой и правой точек на профиле, между которыми находятся точки нулевых работ, м; D — Горизонтальное расстояние между этими точками, м.
Рис. 2.3. Схема для расчета точек нулевых работ
Полученные значения X1’ и X2’ округляем до целых метров и выписываем на профиле левее и правее вертикальных линий, проведенных пунктиром из точек нулевых работ до верхней горизонтальной линии сетки профиля. Возможен случай, когда точка нулевых работ попадает на вертикальную кривую. Радиус вертикальной кривой, как правило, значительно больше длины кривой между двумя соседними точками на профиле. Поэтому при вычислении расстояний X1’ и X2’ кривизной проектной линии можно пренебречь.
В нашем случае расстояния от 1-й точки нулевых работ до ПК6+17 И ПК7 Составят:
X1’ =[1,54/(1,54+0,03)]·83=81,41≈81
X2’ =83-81=2м
2.6. Оформление продольного профиля
Продольный профиль лесовозной автомобильной дороги выполняем в туши. Продольный профиль оформляем тушью трех цветов. Красной тушью Оформляем все линии и надписи следующих граф: «Развернутый план дороги», «Проектные данные» и все надписи в этих графах, графы «Прямая и кривая в плане», «Указатель километров», рабочие отметки, искусственные сооружения через водотоки. Синей тушью Записываем все ординаты и надписи точек нулевых работ. Остальные линии и надписи выполняем Черной тушью.
Построение профиля поперечника Трассы
3.1. Обработка журнала нивелирования поперечника
Обработка журнала нивелирования поперечника выполняется аналогично обработке журнала нивелирования трассы с постраничным контролем вычислений превышений и отметок связующих точек.
Исходной отметкой для вычисления отметок точек поперечника является отметка пикета, на котором разбит поперечник. Величину отметки необходимо взять из обработанного журнала технического нивелирования и занести в журнал нивелирования поперечника.
3.2. Построение сетки поперечного профиля, нанесение линии земли и проектной линии
Пользуясь данными обработанного журнала нивелирования поперечника, необходимо вычертить на листе миллиметровой бумаги 297×290 мм профиль поперечника в горизонтальном и вертикальном масштабе 1:500. Для этого вдоль нижней стороны листа нужно построить графу расстояний шириной 1 См И длиной 20 см. Посередине этой графы провести вертикальную линию — ординату, соответствующую оси трассы на пикете, где разбит поперечник. Внизу ординаты, под линией графы расстояний, указать номер пикета поперечника. В графе расстояний проводим ординаты, соответствующие пронивелированным точкам поперечника, для чего от ординаты, обозначающей ось трассы, откладываем в масштабе влево и вправо расстояния от этих точек из пикетажной книжки или журнала нивелирования поперечника. Затем в эту же графу выписываем расстояния между соседними ординатами, т. е. расстояния между соседними точками в целых метрах.
В графу отметок против соответствующих ординат графы расстояний выписываем из журнала нивелирования поперечника отметки пронивелированных точек с округлением до сотых долей метра.
Верхняя графа «Проектные отметки и уклоны» шириной 1,5 см заполняется данными из графы «Отметка бровки земляного полотна». При этом необходимо принять ширину земляного полотна 10 м, а поперечный уклон земляного полотна 30‰. Посередине этой графы проводим вертикальную линию — ось трассы, в масштабе 1:500 от неё вправо и влево откладываем горизонтальные расстояния по 5м, восстанавливаем ординаты, проводим диагонали, показывающие направления поперечных скатов земляного полотна, над ними вписываем поперечные уклоны (30‰), а под ними — горизонтальные расстояния (5 м). В графу «Проектные отметки» вписываем проектные отметки на бровках земляного полотна на пикете, где разбит поперечник, из соответствующей графы продольного профиля. Проектную отметку оси дороги вычисляем и вписываем в графу против оси дороги. В нашем примере: НПК14= 58,84+ (+0,03)·5 = 58,99м
От верхней линии графы «Проектные отметки», которая принимается за линию условного горизонта, напротив всех точек поперечника проводим вверх перпендикуляры (ординаты). За отметку линии условного горизонта принимаем ту же отметку, что была принята на продольном профиле. От линии условного горизонта в вертикальном масштабе откладываем на ординатах вверх разности отметок земли, соответствующих точек поперечника и принятой отметки линии условного горизонта.
Нанесенные точки соединяем прямыми линиями, получая линию фактической поверхности земли на поперечнике. Затем откладываем проектные отметки точек бровки земляного полотна и оси дороги. Полученные точки соединяем прямыми линиями.
Таблица 3.1. — Журнал нивелирования поперечника трассы лесовозной автодороги на ПК12
| Номер станции | Номерточки | Отчеты, мм | Превышения, мм | Средн. превыш.,мм | Hги | Отметки | ||||
| Задн. | Перед. | Пром | + | — | + | — | ||||
| 1 | ПК12 | 212 | 2666 | Пк14 | ||||||
| 304 | ||||||||||
| Л+16 | 2693 | 2667 | +0212 | 0,212-пром= | ||||||
| 2878 | ||||||||||
| Л +37 | 2972 | 2668 | ||||||||
| 2 | Л+37 | 270 | 2523 | Пк14-2,667 | ||||||
| 336 | 2524,5 | |||||||||
| 2793 | ||||||||||
| Л+50 | 2862 | 2526 | -2,5245 | |||||||
| Контроль:∑азадн — ∑BПер = ∑H =2·∑ Hcp 1122-11505= -10383=2·(-5191,5)-10383= -10383= -10383 | ||||||||||
| Правая часть поперечника | ||||||||||
| 3 | ПК12 | 2886 | 2659 | Пк14 | ||||||
| 2969 | ||||||||||
| 2658 | ||||||||||
| 227 | ||||||||||
| П+21 | 312 | 2657 | +2658 | |||||||
| 4 | П+21 | 2923 | 2620 | |||||||
| 2847 | ||||||||||
| 2620,5 | ||||||||||
| 303 | ||||||||||
| П+50 | 226 | 2621 | +2620,5 | |||||||
| Контроль:Контроль: ∑азадн — ∑BПер = ∑H =2·∑ Hcp 11625-1068=10557=2·(2658+2620,5)10557=10557=10557 |
Затем вычисляем отметки фактической поверхности земли на расстоянии 5 м от оси дороги и вписываем их в графу «Отметки земли», заключая в круглые скобки:
НЗЕМВЛЕВО = 58,27- [(58,27-61,17)/16)]·5=59,18м,
НЗЕМВПРАВО = 58,27 — [(58,27-60,93)/21] ·5=58,90м.
После этого вычисляем рабочие отметки и вписываем их у проектной линии на бровке земляного полотна и оси дороги, положительные — на 1 см выше проектной линии, отрицательные — на 1 см ниже проектной линии. Для оси дороги рабочая отметка будет: HPAБ = 59,46 – 58,27 =1,19м. Для левой бровки земляного полотна: HРАБ = 0,13м,
Для правой: HPAБ = 0,41м.
4. Построение поперечного профиля реки
4.1. Краткое описание проводимых работ
Основным назначением геодезических работ при гидрологических изысканиях является создание высотной и плановой основ, проведение русловых съемок, нивелирование водомерных постов и уровней воды, построение продольных и поперечных профилей реки. Наиболее часто встречающимися видами гидрологических изысканий, при которых используются геодезические способы измерений, являются работы, связанные с построением поперечного профиля реки. Такого вида изыскания проводятся для нужд как водного, так и сухопутного транспорта леса.
Варианты пересечения трассы дороги с рекой выбирают с учетом комплекса требований: общего направления дороги, топографических, инженерно-геологических, гидрологических условий, а также особенностей водопользования (лесосплав, судоходство и т. д.). Желательно, чтобы в месте перехода русло было прямолинейным, без резких изменений глубин.
Гидрологические работы на месте перехода начинаются с разбивки гидростворов (поперечников) с последующим промером глубин и построением поперечного профиля реки. Количество устанавливаемых гидростворов зависит от условий протекания потока на участке перехода.
Если эти условия сложные, то назначается несколько створов, один из них является главным и должен совпадать с осью перехода. Расстояние между ними определяется в зависимости от ширины реки.
Створ закрепляется двумя вехами на каждом берегу. Установка вех проводится при помощи теодолита. При этом одна веха от другой должна отстоять на расстоянии 10 — 20 м. За пределами разлива воды на гидростворах устанавливают реперы. Для измерения глубины применяют различные простейшие приспособления (рейки, наметки, лоты), механические и ультразвуковые приборы (эхолоты). Водомерная или нивелирная рейка применяется для промера глубин малых рек (до 2 м). На каждом створе в момент промера забивают урезный кол, верх которого устанавливают точно по урезу воды (УВ). Определяется его отметка при помощи нивелирного хода от ближайшего пункта высотного геодезического обоснования или же от временного репера. Отметка верха уреза кола соответствует отметке уровня воды на момент начала проведения промеров. В конце промеров вновь определяют отметку уровня воды. Разность между этими отметками характеризует изменения уровня воды на данном створе за время проведения измерений. Если изменение уровня не превышает 5 см при измерении глубин с помощью наметки и 10 см при измерении лотом, то вычисляют среднюю из двух отметок. Эта отметка НР Будет соответствовать рабочему уровню воды (РУВ), т. е. тому уровню, который река имела при промерах. Если разность между отметками получилась больше, то глубины относят к нижнему из двух уровней, вводя соответствующую поправку к измеренным глубинам. Определение отметки уровня воды в начале и в конце промеров связано с тем, что промерные работы на широких реках требуют продолжительного времени, в течение которого уровень воды может значительно колебаться.
Точки на гидростворе, в которых измеряют глубины и скорости течения воды, называют промерными точками или — вертикалями. На реках шириной до 100 м положение вертикалей по ширине определяют по натянутому канату. При ширине более 100 м, а также когда нельзя натягивать канат (на судоходных реках) — лучше всего использовать способ угловой засечки. В этом случае работы начинаются с разбивки базиса под углом 90° к гидроствору. В конце базиса устанавливают теодолит (см. рис.4.1). Промер глубин с засечкой промерных точек одним прибором проводят на реках любой ширины при скоростях течения до 1,5 м/с. Промер с засечкой точек двумя приборами проводят при скоростях течения более 1,5 м/с. Базисы при этом разбиваются по обе стороны от поперечника.
Расстояние от точки пересечения базиса с гидроствором, принятое за постоянное начало, до определяемой точки вычисляют по формуле:
Li = B·Tgai
Где B — Длина базиса, м;
A — угол, измеряемый между направлением базиса и визирным лучом на точку.
Рис. 4.1. Схема к определению расстояний по Гидроствору
1- Теодолит, 2 — гидроствор, 3 – вехи.
Длину базиса B рекомендуется устанавливать такой, чтобы углы между поперечником и лучом визирования были не менее 30°.
Засечки могут выполняться двумя способами. В первом случае засечки (измерения углов) производятся по сигналу, подаваемому с лодки в момент промера.
Во втором случае наблюдатель, стоящий у теодолита, размечает по линии створа место промеров путем установки определенных отсчетов по горизонтальному кругу, в этих местах и делаются промеры по его сигналу, когда лодка выйдет по створу в место промерной точки.
При первом способе имеется возможность размещать промерные точки сообразно с характером рельефа дна, что невозможно во втором случае. При втором способе получается более равномерное расположение промерных точек на створе. Промеры глубин производят с лодки, передвигающейся по линии створных вех данного поперечника. Количество промерных точек назначают исходя из ширины реки, характера дна русла. Расстояние между промерными вертикалями обычно составляет 1/10 — 1/15 от ширины реки.
Точность отсчетов глубин зависит от применяемых для этого приборов и инструментов, скорости течения, наличия волн, грунта дна, для глубин до 10 м она составляет ± 0,01 — 0,10 м.
Результаты примеров глубин А и углы А Заносят в «Журнал промеров глубин».
4.2. Обработка журнала промеров глубин
Камеральная обработка материалов измерений начинается с обработки журнала промеров глубин (табл. 4.1).
Таблица 4.1 — Журнал промеров глубин
| Берег левый, b = 140 м. Отметка рабочего уровня воды НР = 57,40 м. | |||||
| Точка промера | Угол А | Расстояние, L | Расстояние между точками | Глубина, h | Отметка дна, НД |
| М | |||||
| УВ лев. б. | 5°30′ | 13 | 2122181820
19 18 17 18 24 14 19 |
0,00 | 78,10 |
| 1 | 13° 48′ | 34 | 0,51 | 77,59 | |
| 2 | 21° 47′ | 56 | 1,20 | 76,90 | |
| 3 | 28° 01′ | 74 | 1,83 | 76,27 | |
| 4 | 33° 19′ | 92 | 2,50 | 75,60 | |
| 5 | 38° 40′ | 112 | 3,16 | 74,94 | |
| 6 | 43° 12′ | 131 | 4,79 | 73,31 | |
| 7 | 46° 52′ | 149 | 4,06 | 74,04 | |
| 8 | 49° 47′ | 166 | 3,68 | 74,42 | |
| 9 | 52° 41′ | 184 | 2,97 | 75,13 | |
| 10 | 55° 30′ | 208 | 2,19 | 75,91 | |
| 11 | 57° 45′ | 222 | 1,72 | 76,38 | |
| УВ прав. б. | 59° 51′ | 241 | 0,00 | 78,10 |
По формуле Li = B·Tgai определяем расстояние от постоянного начала до каждой точки промера. Полученное расстояние округляем до целого метра Например, L1 = 140 · Tg 3°10′ =8м.
Расстояния между промерными точками определяем как разности расстояний от постоянного начала до соседних промерных точек.
Например, для первой промерной точки от уреза воды левого берега расстояние будет равно: 24-8=16 м.
Отметки дна в точках промера вычисляем по формуле:
HД = HР — H.
Например, отметка дна первой промерной точки будет
НД1 = 57,40– 0,92 = 56,48 м.
Отметки дна остальных промерных точек вычисляем аналогично.
4.3. Построение сетки и поперечного профиля реки
На профиль наносим только один из уровней — РУВ. Все расчеты выполняем с его использованием. Уровень меженных или низких вод (УМВ), уровень высоких вод (УВВ) и другие уровни, которые обычно учитываются при проектировании различных инженерных сооружений, рассматриваются в специальных курсах.
Профиль вычерчиваем на листе миллиметровой бумаги форматом 297×420 мм. Построение профиля начинаем с вычерчивания сетки. По оси абсцисс в масштабе 1:1000 откладываем расстояния между промерными точками. Первой наносится точка, соответствующая урезу воды левого берега, от нее откладываем расстояние до следующей вертикали и т. д. По оси ординат в масштабе 1:50 откладываем глубины H. Вместо глубин по этой оси можно откладывать отметки дна. Высоту ординаты в точке уреза воды левого берега рекомендуется принимать равной максимальной глубине по результатам промеров (выраженной в масштабе) с прибавлением к ней 3-4 см. Например, если максимальная глубина составляет 5 м, то высота ординаты будет 13 — 14 см. Верх ординаты следует совместить с утолщенной горизонтальной сантиметровой линией на листе миллиметровой бумаги. От полученной точки вправо, параллельно линии сетки на всем ее протяжении, проводим линию. Отметка этой линии будет соответствовать отметке РУВ. От линии вниз по ординатам откладываем глубины. Полученные точки соединяем прямыми линиями.
4.4. Вычисление морфометрических характеристик
Для поперечного профиля вычисляем следующие основные морфометрические характеристики: площадь водного сечения W, ширина реки В, Длина смоченного периметра Х, Гидравлический радиус R, Средняя глубина HCР, Наибольшая глубина Hмакс.
Площадь водного сечения может быть определена с помощью планиметра или путем вычисления площадей фигур ее составляющих.
Промерные вертикали разбивают водное сечение на трапеции, а участки, примыкающие к урезам воды, имеют форму прямоугольного треугольника. В этом случае:
n
W = ∑(Hi+1+ Hi)·D/2
I=1
Hi+1 И Hi — Глубины на соседних вертикалях, м; D, — Расстояние между соседними вертикалями,
В нашем примере (см. рис.4.2) Площади первой и второй фигур соответственно будут:
W1 = 0,92·16/2=7,36 м2
W2 = (1,44+0,92) ·18/2=21,24 м2
Площади остальных фигур находятся аналогично.
Просуммировав полученные значения и округлив результат до 1,0 м2, найдем площадь водного сечения.( W=498 М2)
Средняя глубина HCP — Частное от деления площади водного сечения на ширину реки.
HСР = W /В,
Где В- Ширина реки, которую находим как разность расстояний между урезами воды :
В = 225-8= 217м ; HCP = 498/217 = 2,29 м.
Периметр смоченной поверхности Х — Это длина линии дна реки на профиле, заключенная между урезами воды. При широком и неглубоком русле, как в нашем примере, когда разница между длиной смоченного периметра Х и шириной становится малой (условно при В>10·HCP), Считают Х ≈ B. Гидравлический радиус R —Частное от деления площади водного сечения на длину смоченного периметра:
R = W/ х
Для равнинных рек при значительной ширине русл и сравнительно небольшой глубине значение гидравлического радиуса близко к средней глубине (R =Hcp).
Наибольшая глубина hмакс устанавливается по данным журнала промеров глубин : hмакс = 4,32 м.
Отметка уровня воды НР и вычисленные основные характеристики для профиля записываем на чертеже в форме таблицы, которая располагается слева от профиля над указанием масштабов.
Полученные морфометрические характеристики используются в дальнейшем для технологических и проектных расчетов. Продольный профиль реки вычерчиваем в туши.
Список использованных источников
1. Стандарт предприятия. Документы текстовые, учебные курсовые и дипломные проекты (работы). Общие требования и правила оформления. СТП ПетрГУ 001-89.Петрозаводск, 2000
Григоренко А. Г., Кисилев М. И. Инженерная геодезия.3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. Шк., 1988. – 264 с.: ил. Селютин В. П., Кочанов А. Н. Методические указания по выполнению курсовой работы «Инженерно – геодезические работы при изысканиях и проектировании объектов лесного транспорта» Петрозаводск 2000. 92с.