Высотное обоснование

Высотная опорная сеть на реках предназначена для использования в течение длительного времени и служит для выполнения периодических съемок и обеспечения гидрологических наблюдений и русловых исследований. Высотное обоснование обеспечивается нивелированием III и IV класса, которое прокладывается по реперам и точкам водной поверхности. Класс нивелирования определяется уклонами водной поверхности. Для сгущения высотной сети применяется техническое и тригонометрическое нивелирование.

Высотная опорная сеть при русловых изысканиях наряду с другими функциями служит для построения продольного профиля свободной поверхности реки. Для этой цели нивелирные ходы, закрепленные постоянными знаками, прокладываются: на реках шириной до 800 м по одному (ведущему) берегу с переходами на другой берег в местах перевала динамической оси потока; на реках шириной более 800 м – по обоим берегам.

В результате проведения однодневной (мгновенной) связки уровней воды по длине судоходного участка реки для каждого репера на перекатах должна быть получена величина превышения над проектным уровнем воды, установленным для данного участка водного пути по опорным гидрологическим постам.

Каждый репер на перекате должен иметь отметку над проектным уровнем воды, установленным для данного участка водного пути по опорным гидрологическим постам. Реперы, по возможности, должны иметь абсолютные отметки в общегосударственной системе высот или условные отметки, принятые для данного участка водного пути.

Состояние высотных реперов на судоходном участке реки проверяется перед началом навигации. В случае утраты репера или невозможности исправления повреждений должен быть установлен новый репер, который привязывается к проектному уровню воды на перекате. По данным нивелировки исправляется отметка репера в каталоге и в паспорте переката, а в примечании указывается причина изменения его отметки.

Рекогносцировка и закрепление пунктов

При рекогносцировке пунктов высотного обоснования выбираются места установки реперов и намечаются наиболее удобные для нивелирования направления ходов. Реперы следует устанавливать в местах их наилучшей сохранности. Если расположение пунктов планового обоснования не удовлетворяет требованиям расположения высотных реперов, реперы высотного обоснования устанавливаются особо и привязываются к плановому обоснованию.

При сгущении высотной опорной сети дополнительно к постоянным реперам устанавливают временные реперы и связывают их нивелировкой с ближайшими постоянными реперами. Ходы нивелирования III и IV классов не реже чем через 5 км закрепляются грунтовыми, скальными или стенными знаками.

На водных путях, на которых систематически производятся путевые работы, сеть высотных реперов создается на всех затруднительных участках. На несложных участках устанавливают по два репера – один в верхней и другой в нижней части переката, на сложных – три репера и более. На перекатах шириной более 300 м реперы устанавливают на обоих берегах реки.

Основным требованием к постоянным знакам закрепления нивелирных сетей является их долговременная сохранность и надежная устойчивость по высоте. Поэтому типы грунтовых реперов и глубина их заложения зависят от глубины промерзания грунта в зонах сезонного промерзания, глубины протаивания грунта в районах вечной мерзлоты и других особенностей района работ.

В районе расположения реперов в прибрежной части русла не должно быть местного подпора воды, создаваемого выправительными сооружениями, береговыми выступами или иными причинами. Лучшим местом для установки грунтовых реперов являются высокие незатопляемые берега, не подверженные разрушению и размыву. Для закладки стенных реперов используют фундаменты каменных зданий, портовые сооружения, устои шлюзов, плотин, мостов и скальные выступы.

По результатам рекогносцировки составляется схема высотного обоснования. На схеме условными знаками указывают исходные постоянные и временные пункты, направления проектируемых ходов, выписывают номера всех пунктов.

Нивелирование III и IV классов,
техническое нивелирование и высотно–дальномерные ходы

При выполнении нивелирования III и IV классов требования к инструментам и методике выполнения работ должны соответствовать Инструкции по нивелированию. Висячие ходы технического нивелирования допускается в порядке исключения прокладывать в прямом и обратном направлении.

Основным преимуществом цифровых (электронных) нивелиров служит автоматическое снятие отсчета по рейке со специальным штрих кодом, ускоряющее процесс и повышающее надежность результатов. Материалы нивелирования могут быть обработаны в прикладной программе совместно с данными других геодезических работ. Основные поверки нивелира выполняются ежедневно перед началом работ.

Если нивелирование III класса является самостоятельной сетью, то она строится в виде систем замкнутых полигонов. Нивелирные ходы при замкнутых полигонах прокладываются в прямом и обратном направлениях. Переход от прямого к обратному направлению производится на постоянных знаках, при этом рейки меняются местами.

Нивелирные ходы III класса, опирающиеся на исходные пункты высших классов, прокладываются в одном направлении. Рейки устанавливают на костыли или башмаки, под которыми предварительно удаляется дерн. В момент взятия отсчета рейку устанавливают по уровню в вертикальное положение.

При использовании нивелиров с плоскопараллельными пластинами и инварными рейками применяют способ «совмещения». Нивелирами, не имеющими плоскопараллельных пластин, работу выполняют способом «средней нити». Отсчеты по дальномерным нитям при выводе среднего превышения на станции не учитывают, а используют их только для контроля превышений.

Результаты наблюдений записывают в журнал установленной формы. Прежде чем снять инструмент, на станции производят все контрольные вычисления в журнале.

Если среднее контрольное превышение отличается от превышения по средним нитям черных сторон реек не более чем на 3 мм, а неравенство плеч и высота визирного луча над поверхностью земли не превышает установленных допусков, работа продолжается. В противном случае наблюдения на станции следует повторить, устранив нарушения.

При нивелировании IV класса наблюдения по черным сторонам реек производят по средней и одной из дальномерных нитей. Разность превышений, полученных по черным и красным сторонам реек, не должна превышать ±5 мм. Записи ведут в журнале установленной формы. Все контрольные вычисления должны быть выполнены, прежде чем нивелир снят со станции.

При техническом нивелировании отсчеты по дальномерному штриху не выполняются. Расстояния до реек определяют по нитяному дальномеру или шагами. Порядок работы на станции и контрольные вычисления аналогичны IV классу нивелирования. При взятии отсчета разрешается качать рейку.

При проложении теодолитно–дальномерных ходов высоты точек определяют тригонометрическим нивелированием. Превышение между точками

, (5.1)

где: k – коэффициент дальномера;

l – отрезок рейки между дальномерными нитями;

n – угол наклона линии к горизонту;

i – высота инструмента;

u – высота визирования.

Высотные теодолитно–дальномерные ходы прокладывают с установкой инструмента на каждой точке. Измерение вертикального угла производится одним полным приемом.

Визировать на рейку желательно с наведением средней нити на деление, кратное 1 м, или на высоту инструмента. Все измерения выполняют как на переднюю, так и на заднюю точки. Прямое и обратное превышение вычисляют соответственно по расстояниям, определенным вперед и обратно по ходу. Расхождение превышений, полученных из прямых и обратных наблюдений, не должно быть более 0,04S м, где S – длина линии в сотнях метров.

Нивелирование через водные препятствия

При передаче отметки с берега на берег необходимо закрепить пункты нивелирования на обоих берегах. Условия прохождения визирного луча на переднюю и заднюю рейки должны быть однообразными в топографическом отношении. Для передачи высот выбираются наиболее узкие места реки, используются острова, мели и т.п. Рекомендуется проводить нивелирование при пасмурной погоде при отсутствии резких колебаний температуры воздуха.

Нивелирование III и IV классов через препятствие шириной до 200 м выполняется по обычной методике двумя приемами. Между приемами высота инструмента изменяется на 3–5 см. Расхождение превышений из приемов допускается 4 мм при нивелировании III класса и 7 мм – для IV класса.

При ширине препятствия 200–400 м нивелирование выполняется с применением щитков с белыми штрихами способом «подвижной марки», одним сдвоенным приемом. Через препятствия шириной более 400 м нивелирование III и IV классов выполняется методами и инструментами, предусмотренными для нивелирования II класса.

Передачу высот через препятствие шириной 200–400 м при нивелировании IV класса и техническом нивелировании можно производить по горизонтам воды. Для этого выбирается прямолинейный участок реки со спокойным течением. Вблизи уреза на обоих берегах выкапывают сообщающиеся с рекой отводные каналы Г–образной формы и одновременно забивают в них колья так, чтобы их верхние срезы были точно совмещены с уровнем воды. Колья связывают нивелированием с репером соответствующего берега. Нивелирование по уровню воды повторяют дважды в тихую и безветренную погоду. Расхождение между приемами допускается не более, чем мм.

В исключительных случаях передача высот через водные препятствия производится по льду с соблюдением методики соответствующего класса нивелирования. Нивелирование по льду выполняют по деревянным кольям, вмороженным в лед для установки реек и каждой ножки штатива. Нивелирование производят дважды, в прямом и обратном направлении. Расхождения между значениями превышений между реперами не должны превышать допусков, установленных для соответствующего класса нивелирования.

При нивелировании через водоемы, где наблюдается изменение положения поверхности льда, производят наблюдения за ее колебаниями. Для этого с помощью нивелира, установленного на берегу, производят через каждые 10–15 мин отсчеты по рейке, установленной на расстоянии 60–80 м от берега на вмороженном в лед столбе.

Выполнение работ цифровыми нивелирами

Цифровые нивелиры позволяют выполнять нивелирование с высокой точностью и сохранять данные измерений во внутренней памяти или на карте памяти. Внутренняя память рассчитана на хранение измерений 8000 точек. Цифровое изображение кода нивелирной рейки обрабатывается с помощью программы обработки изображения.

Все цифровые нивелиры являются высокоточными, поэтому при работе с ними используются инварные рейки. Для менее точных работ применяются фиберглассовые рейки, имеющие несколько больший температурный коэффициент линейного расширения, и поэтому являющиеся менее точными.

Точность цифровых нивелиров зависит от большого числа внутренних факторов, учтенных при конструировании прибора. Однако при работе с цифровыми нивелирами встречаются факторы, которые необходимо учитывать непосредственно наблюдателю.

Так хорошая фокусировка зрительной трубы прибора и хорошая освещенность рейки сокращают время измерений. При цифровом нивелировании атмосферная турбулентность сильно уменьшает контраст в изображении рейки вследствие мерцания (мигания) и искажает местоположение рейки. Вибрация компенсатора при измерениях вблизи транспортных магистралей по своему влиянию на процесс корреляции идентичны дрожанию атмосферы.

При высокоточном нивелировании необходимо учитывать такие факторы как ветер, движение автомобилей и другие, которые вызывают дрожание компенсатора и таким образом влияют на стабильность положения визирной оси. По программе «Повторные измерения» выполняются несколько измерений подряд. Их число и полученная средняя квадратическая погрешность указываются на табло. Повторные измерения позволяют минимизировать вышеназванные влияния и оценить качество измерений.

В последние годы для определения отметок точек при инженерно–геодезических работах используются лазерные нивелиры. В отличие от оптических нивелиров они не применяются для определения отметок точек при прокладке нивелирных ходов.

Привязка к реперам и нивелирование репера поста

Все находящиеся вблизи от нивелирных ходов стенные или грунтовые реперы, пункты триангуляции и полигонометрии, а также другие знаки должны быть включены в ход, как связующие точки нивелирования.

При привязке реперов и пунктов висячим ходом нивелирование выполняется в прямом и обратном направлениях. При привязке к грунтовым реперам рейку устанавливают на головку репера. Отсчеты по рейке, установленной на репер, производят по методике для соответствующего класса нивелирования. Расположенные в районе работ постоянные и временные гидрологические посты всех ведомств должны быть включены в ходы высотного обоснования.

Нивелирование постовых устройств (свай, реек) производится в прямом и обратном направлениях с привязкой к постоянным знакам нивелирования. Одновременно с нивелированием постовых устройств нивелированием определяют уровень водной поверхности с указанием даты и времени, а также снимают показания уровня воды по рейке или сваям поста с точностью 1 см.

Привязка постовых устройств к реперу поста и связь репера поста с постоянными знаками нивелирования осуществляется нивелированием IV класса.

Камеральная обработка

По окончании полевых работ производится проверка записей в полевых журналах и выполняется постраничный контроль. После проверки полевых журналов составляется ведомость превышений, в которую включаются все постоянные и временные пункты в ходах нивелирования III и IV классов и все пункты в ходах технического нивелирования.

В ведомостях превышений вычисляются невязки в нивелирных ходах и производится их уравнивание.

После уравнивания нивелирных ходов составляется Каталог высот марок и реперов. В каталог включаются все постоянные знаки, а также надежные по закреплению временные реперы. Кроме того, в каталог помещают высоты реперов, послуживших исходными для уравнивания ходов нивелирования на данном участке.

К каталогу прилагаются: схема расположения нивелирных ходов; пояснения к каталогу, в которых указывается качественная характеристика ходов нивелирования, организация, выполнявшая работы, материал, из которого изготовлены реперы, год выполнения работ и другие сведения.

Для сокращения времени и повышения качества камеральной обработки материалов по созданию высотного обоснования применяется программное обеспечение. Программное обеспечение позволяет обрабатывать материалы нивелирования, выполненного как обычными, так и цифровыми нивелирами. Состав и полнота программного обеспечения зависят от фирмы – производителя и используемых приборов.

4.4. Создание планового и высотного обоснования
с использованием спутниковых геодезических систем

Для автоматизации геодезических полевых измерений и съемок с целью планирования и производства путевых и картографических работ на ВВП применяются, в основном, следующие геодезические приборы:

– спутниковые геодезические приемники систем ГЛОНАСС и GPS;

– электронные тахеометры;

– электронные теодолиты;

– лазерные дальномеры, в том числе безотражательные;

– электронные (цифровые) нивелиры.

Спутниковые геодезические приемники предназначены для определения координат точек местности по принятым от навигационных спутников радионавигационным сообщениям. С их появлением полностью автоматизирован комплекс полевых геодезических работ при построении новых и сгущении существующих опорных геодезических сетей (ОГС).

Электронные тахеометры применяются для сгущения ОГС, построения сетей съемочного обоснования, тахеометрической съемки, межевания земель, инвентаризации строений, а также в прикладных геодезических работах.

В электронных теодолитах автоматизированы считывания с горизонтального круга (ГК) и вертикального круга (ВК) и регистрация результатов угловых измерений. В лазерных дальномерах автоматизированы линейные измерения. При этом на больших расстояниях используются системы отражателей, а на малых расстояниях измерения возможны в безотражательном режиме.

Электронные (цифровые) нивелиры позволяют применять цифровые технологии при измерении превышений. Они автоматически считывают отсчеты со специальных реек, регистрируют их в памяти и проводят полевую обработку. Выпускаются высокоточные, точные и технические цифровые нивелиры. В строительных и монтажных работах используются лазерные нивелиры, обеспечивающие построение видимыми лучами горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей и направлений.

Геодезические электронные приборы имеют встроенное программное обеспечение, с использованием которого выполняется начальная обработка информации, полученной прибором при автоматическом считывании с лимбов, нивелирных реек, а также с радионавигационных сообщений от спутников. Кроме того, встроенное программное обеспечение (далее – ПО) позволяет быстро решать целый ряд задач непосредственно на станции в режиме реального времени.

Результаты измерений регистрируются и записываются в рабочие файлы. Геодезические приборы имеют внутреннюю и внешнюю память, объем которой достаточен для проведения большего числа измерений (до 10000 точек и более). Кроме памяти прибора может использоваться память контроллера. Контроллер является дополнительным к прибору электронным полевым журналом и портативным компьютером.

Результаты измерений, записанные в файлы прибора или контроллера, передаются на компьютер для дальнейшей обработки. При наличии специализированного ПО автоматизация процессов геодезических измерений и обработки становится непрерывной.

Спутниковые геодезические приемники ГЛОНАСС/GPS, предназначенные для производства работ по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа, должны быть сертифицированы для геодезического применения в Российской Федерации и иметь свидетельства о поверке. Поверку необходимо выполнять ежегодно.

При выборе значения интервала регистрации необходимо руководствоваться эксплуатационной документацией используемого типа приемника с учетом применяемого метода спутниковых определений. Значение интервала регистрации должно быть одинаковым для всех приемников, используемых в сеансе.

По условиям организации работ могут быть необходимы также устройства хранения, передачи и обработки информации – внешние носители данных, ноутбук, модем и принадлежности к ним, а также – зарядное устройство и (или) набор аккумуляторов.

Назначение и содержание съемочных рабочих планшетов

Геодезической основой при создании съемочного обоснования или при съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем могут служить следующие геодезические построения:

– государственные геодезические сети: триангуляция и полигонометрия 1, 2, 3 и 4 классов; нивелирование 1, 2, 3 и 4 классов;

– геодезические сети сгущения: триангуляция 1 и 2 разрядов, полигонометрия 1 и 2 разрядов; техническое нивелирование;

– съемочное обоснование: плановые и планово–высотные съемочные сети или отдельные пункты (точки).

При создании съемочного обоснования с применением спутниковой технологии геодезические сети сгущения, как правило, вновь не создают, а используют имеющиеся государственные геодезические сети. Высоты пунктов съемочного обоснования вычисляют в принятой Балтийской системе высот 1977 года.

Съемка с применением глобальных навигационных спутниковых систем позволяет изображать на отчетных рабочих планшетах масштабов 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 и 1:500 с необходимой достоверностью и точностью следующие объекты:

– пункты триангуляции, полигонометрии, трилатерации, грунтовые реперы и пункты съемочного обоснования, закрепленные на местности (наносятся по координатам);

– промышленные объекты;

– береговые линии рек, озера водохранилищ, площади разливов, приливно–отливные полосы и т.д. (наносятся по фактическому состоянию на момент съемки или на межень);

– объекты гидротехнические и водного транспорта – каналы, водоводы и водораспределительные устройства, плотины, пристани, причалы, молы, шлюзы и др.;

– объекты водоснабжения – водозаборы, водовыпуски, естественные источники и др.;

– рельеф местности с применением горизонталей, отметок высот и условных знаков пойменных и коренных бровок, обрывов, оврагов, оползней и др.;

– растительность кустарниковая, травяная, культурная растительность и их границы, отдельно стоящие кусты и деревья;

– грунты и характер берега (песчаный, глинистый и др.);

– границы – административные, заповедников, различные ограждения.

На отчетных рабочих планшетах помещают собственные названия населенных пунктов, пристаней, причалов, урочищ, перекатов, перевалов, островов и других географических объектов.

Основные положения спутниковой технологии создания
планового и высотного обоснования. Съемочное обоснование

Работы по созданию планового и высотного обоснования начинают с получения технического задания, анализа топографо–геодезической изученности территории, определения системы координат, требуемой точности работ. Проводится рекогносцировка и обследование пунктов опорной сети, составляется план работ. Определяется ПО, с использованием которого будет проводиться обработка результатов, и составляется каталог координат существующих пунктов действующей опорной сети.

Работу на станции начинают с установки и приведения прибора в рабочее положение. При прокладке ходов полигонометрии используют трехштативную систему. В этом случае штативы устанавливают над точкой начального ориентирования и над следующей за станцией точкой хода. Подставки центрируют и горизонтируют по оптическому центриру. Отражатели направляют на тахеометр, измеряют высоту до центра отражателя.

Для съемки, прокладки теодолитного хода, построений засечками призму отражателя можно устанавливать на веху, которая в отвесное положение приводится по круглому уровню. Для привязки к пунктам опорной сети ось вехи отражателя устанавливают над центром марки пункта. Если проводится только угловая (азимутальная) привязка к пункту опорной сети, то достаточно поставить на веху визирную марку без отражателя. Ее можно использовать в безотражательном режиме для измерения коротких расстояний.

Для реализации относительных спутниковых определений используют два или более приемников, один из которых является базовой станцией, а другие – подвижными. Наблюдения спутников базовой и подвижными станциями осуществляют приемами, объединенными в сеансы.

Различают следующие методы относительных спутниковых определений:

Статический – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью не менее 1 часа.

Быстрый статический – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют одним приемом продолжительностью 5–20 минут.

Реоккупация – метод, при котором наблюдения подвижной станцией на точке выполняют двумя приемами продолжительностью не менее 10 минут каждый с интервалом между выполнением приемов от 1 до 4 часов. Приемы должны быть выполнены одним и тем же приемником.

Кинематический – метод, при котором подвижная станция находится в режиме непрерывной работы как во время выполнения приема на точке, так и во время перемещения между точками.

Его разновидностями являются способ «стой–иди» и способ непрерывной кинематики. Работа способом «стой–иди» складывается из выполнения подвижной станцией приема, называемого инициализацией (продолжительностью около 15 минут), и выполнения связанных с этой инициализацией приемов на определяемых точках продолжительностью до 1 минуты. При реализации способа непрерывной кинематики остановок на точках для выполнения приема не требуется. Однако точность этого способа для производства топографических съемок недостаточна, и использовать его для этих работ не рекомендуется.

В общем случае для развития съемочного обоснования применение спутниковой технологии (аппаратуры и методов) не имеет существенных ограничений, поскольку точность этой технологии удовлетворяет предъявляемым требованиям, а при выборе местоположения пунктов съемочной сети почти всегда легко обеспечить возможность беспрепятственного проведения спутниковых наблюдений. Поэтому для масштабного ряда 1:10 000, 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 и 1:500 развитие съемочного обоснования может проводиться спутниковой аппаратурой.

При обеспечении съемок масштаба 1:10 000 спутниковая технология может быть применена для развития съемочного обоснования (планово–высотной привязки топознаков). При крупномасштабных съемках эта технология может быть применена как для развития съемочного обоснования, так и для съемки ситуации и рельефа с высотами сечения рельефа 5,0; 2,5; 2,0; 1,0; 0,5 м.

Камеральная обработка материалов съемки

Электронным тахеометром выполняются различные виды работ по назначению, сложности построений, требованию к точности, типу конечной продукции. Поэтому математическая обработка может отличаться по объему и применяемому модулю ПО в каждом конкретном случае.

Можно выделить три основных этапа обработки:

– первичная обработка результатов непосредственных измерений на основе встроенного ПО тахеометра;

– передача информации с тахеометра на компьютер;

– окончательная обработка результатов измерений с использованием универсальных программных пакетов с выдачей требуемой информации, в том числе в графическом виде.

Первичная обработка измерения углов и расстояний тахеометром выполняется автоматически после входа в соответствующий режим меню или режим работы прибора и сопровождает измерения. Встроенное ПО входит в техническое оснащение электронного тахеометра и обеспечивает ввод информации, настройку (установки) прибора, вычисление элементов привязки, определение координат и других геодезических величин, решение прикладных задач, настройку интерфейса.

Результаты спутниковых наблюдений передаются с приемника или его контроллера на компьютер для постобработки. Постобработка информации, полученной приемниками от навигационной станции (далее – НС), проводится в два этапа: предварительная обработка и уравнивание геодезического построения (окончательная обработка).

Предварительная обработка включает: обработку файлов спутниковых наблюдений, оперативный контроль и оценку качества выполненных построений, выявление пунктов, на которых необходимо повторить наблюдения, подготовку данных для уравнивания.

Программы предварительной обработки проводят автоматическую отбраковку данных, если они содержат недопустимые погрешности. Все это позволяет выполнять оперативный контроль качества спутниковых наблюдений.

Окончательная обработка включает совместное уравнивание измерений на пунктах на основе метода наименьших квадратов, вычисление уравненных координат пунктов с оценкой их точности, преобразование в требуемую систему координат.

Окончательная обработка материалов наблюдений включает в себя: уравнивание полученных геодезических построений, преобразование координат в требуемую систему координат (далее – СК), оценку точности построения по материалам уравнивания, составление каталогов, их экспорт в ПО автоматизированного промерного комплекса.

С использованием программы «Кредо» можно выполнить преобразование между системами WGS–84, ПЗ–90, СК–42, СК–95, а также перейти из государственной системы в местную по известным параметрам связи. Все современные геодезические программные пакеты вычисляют данные в геоцентрических, геодезических, государственных и местных системах координат.

После выполнения преобразований координат производятся окончательные вычисления всех пунктов объекта и формируется файл отчета, координаты в котором приводятся в системе пользователя в соответствии с техническим заданием. Материалы обработки можно экспортировать с помощью сервисного модуля в ПО АПК.

4.5. Проектный уровень и однодневная связка
уровней воды. Проектный уровень воды

За проектный уровень воды на внутренних водных путях принимается низкий уровень с заданной обеспеченностью.

От проектного уровня на каждом конкретном участке пути должны быть обеспечены гарантированные глубины судового хода. Для каждого судоходного плеса один из гидрологических постов Роскомгидромета с многолетним периодом действия принимают за опорный пост плеса. Для опорного поста судоходного плеса устанавливаются проектные уровни воды (над нулем графика гидрологического поста и в абсолютных отметках).

Проектный уровень воды является исходным при составлении планов русловых съемок, гидрологических и русловых исследованиях, выполняемых с целью проектирования и производства путевых работ. Все измеренные глубины на планах отдельных участков и картах водных путей приводят к проектному уровню. От проектного уровня дают превышение берегов, бровок, островов, осередков, сухих побочней и т.п.

На шлюзованных участках рек и каналов проектный уровень совпадает с нормальным подпорным уровнем. На водохранилищах при обработке материалов изысканий для путевых работ за проектный принимается минимальный уровень навигационной сработки (УНС), а для составления карт внутренних водных путей – нормальный подпорный уровень (НПУ) наполнения водохранилища.

В зоне переменного подпора водохранилища проектный уровень реки определяется по заданной обеспеченности до границы с участком, где отметка проектного уровня совпадает с отметкой уровня навигационной сработки (точка 4 на рис. 5.1).

Рис. 5.1. Зона переменного подпора водохранилища:

1, 2 – условная граница выклинивания подпора в половодье;

3, 4 – то же, в межень

В нижнем бьефе гидроэлектростанций за проектный принимается минимальный из низших суточных уровней, зарегистрированных на уровенных постах, расположенных в зоне влияния суточного регулирования.

На реках, где проектный уровень и гарантированные глубины не установлены, материалы русловых исследований и изысканий приводятся к уровню воды, имеющему многолетнюю обеспеченность 85%.

Для составления карт водных путей и планов отдельных перекатов, используемых для судоходства только в период половодья, за проектный принимается уровень прекращения судоходства на данном участке реки.

Производство однодневной связки уровней воды

Положение мгновенной поверхности уровня воды на участке водного пути может быть определено методом однодневной связки уровней. На небольших по длине участках реки, а также в условиях переменного подпора и резких суточных колебаниях уровня воды производится мгновенная связка уровней. Она заключается в определении положения мгновенного профиля водной поверхности нивелированием кольев, забитых вровень с уровнем воды в заранее обусловленный момент времени.

Определение положения мгновенной поверхности уровня воды на участке реки позволяет провести передачу проектного уровня с опорных гидрологических постов в пункты, которые расположены у реперов высотного обоснования.

Однодневная связка выполняется в период наиболее устойчивого стояния уровней воды, близких к проектному, но не превышающих его более, чем на 0,8 м. Урезовые колья должны располагаться напротив реперов. Нельзя забивать колья в затонских частях, выбоинах верхних плесовых лощин, побочневых протоках и заводях, а также там, где возможно засасывание или выпучивание кола. В разветвленных руслах урезовые колья забивают по судоходному рукаву. Допустимое время забивки урезовых кольев определяется в зависимости от суточных колебаний уровней воды: при колебаниях не более 3 см/сут – 20 ч; до 5 см/сут – 10 ч; до 10 см/сут – 2 ч.

В каждом пункте определения проектного уровня воды одновременно забивают два кола на расстоянии до 5 м друг от друга. Колья забивают вертикально срезом точно вровень с поверхностью воды, при этом необходимо следить, чтобы верхний срез не был поврежден. На берегу недалеко от урезовых кольев забивают сторожок и записывают на нем номер репера, к которому относятся данные урезовые колья (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Расположение урезовых кольев

Для участка реки, на котором проводится однодневная связка уровней, составляют ведомость забивки урезовых кольев с указанием реперов и соответствующих им урезовых кольев и времени забивки каждого кола с точностью до 5 мин.

В период проведения однодневной связки, включая два дня до нее и два дня после, на опорных гидрологических постах и всех действующих промежуточных постоянных гидрологических постах проводятся регулярные четырехразовые (в 8; 12; 16; 20 ч) водомерные наблюдения.

Все урезовые колья привязывают к соответствующим реперам нивелированием IV класса в прямом и обратном направлении. В каждом пункте нивелируют основной и контрольный колья. Нивелирование урезовых кольев должно быть выполнено не позже 2–3 дней после их забивки.

Допустимое расхождение между прямым и обратным ходом не должно превышать мм, где n – число станций обоих ходов.

Вычисление проектного уровня воды и высоты реперов над ним

Полевые журналы нивелирования урезовых кольев однодневной связки уровней воды обрабатываются в соответствии с установленными требованиями. На основании имеющихся плановых материалов составляют схему расположения гидрологических постов, реперов и урезовых кольев. Превышение реперов относительно проектного уровня воды по однодневной связке выписывают в ведомости.

Срезка у реперов

, (5.2)

где: Dh_Rp, Dh₁, Dh₂ – срезка у реперов верхнего и нижнего опорных гидрологических постов соответственно;

L – расстояние между опорными гидрологическими постами;

l_Rp – расстояние от верхнего опорного поста до репера.

Абсолютная отметка проектного уровня у реперов (рис. 5.3)

Рис. 5.3. Определение отметки проектного уровня у реперов

, (5.3)

где: H_Rp – абсолютная отметка репера;

h_о.с – превышение репера над головкой урезового кола в момент однодневной связки.

Вычисленные отметки проектного уровня выписываются в Каталог высот, марок и реперов.

Контрольные проверки отметок проектного уровня производятся, как указано выше, один раз в 3–5 лет в зависимости от устойчивости русла. Кроме того, внеочередные контрольные проверки производятся при значительных естественных русловых деформациях, после крупных дноуглубительных и выправительных работ, разработки русловых карьеров по добыче НСМ, при измерении гидрологических режимов притоков и т.п.