книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

металлической линейкой (пишущая линейка). При вращении барабана точка кон­ такта перемещается вдоль линейки, образуя скользящий контакт.

При вращении барабана происходят замыкания цепи конденсатора и обмотки вибратора-излучателя, при этом создается колебательный контур. При разряде конденсатора в контуре возникает колебательный процесс и при этом никелевый пакет вибратора-излучателя посылает ультразвуковые импульсы. Отраженный от дна импульс воздействует механически на никелевый пакет вибратора-приемника, вследствие чего в его обмотке возникает слабый электрический ток. Возбужден­ ный в обмотке импульс поступает в усилитель, а усиленное напряжение подается на пишущую линейку.

За время от момента посылки ультразвукового импульса до поступления уси­ ленного импульса на пишущую линейку точка контакта линейки со струной пе­ реместится на расстояние, пропорциональное глубине. В этом месте происходит прожог белого слоя бумаги. Через каждый оборот барабана в момент прохож­ дения точки контакта линейки со струной через нуль шкалы происходит следую­ щая посылка импульса. В течение работы эхолота на ленте получается ряд то­ чек, образующих сплошную линию, соответствующую профилю дна.

Скорость вращения барабана должна быть согласована со скоростью уль­ тразвука в воде. Это достигается в процессе полевой тарировки с помощью ре­ гулировочных винтов (см. рис. 8.6.).

Э х о л о т ы с у к а з а т е л е м г л у б и н делаются двух типов — стрелочного и страбоскопического. Стрелочный указатель имеет шкалу, по которой непосредственно берется отсчет глубины. Страбоскопический указатель имеет круговую шкалу, отсчет глубин по которой производится по вспышкам неоновой лампочки, укреплен­ ной на вращающемся диске; первая вспышка соответствует нуле­ вому отсчету, вторая—-указывает глубину.

Рассмотрим действие эхолота со стрелочным указателем на примере полупроводникового одновибраторного эхолота ЭПО-10, измеряющего глубины до Ю м [32]. Комплект эхолота состоит из центрального прибора, указателя и вибратора. В качестве источ­

и функции приемника отраженных от дна ультразвуковых коле­ бании. Вибратор монтируется в забортном устройстве, которое де­ лается двух типов: в виде навесного вибратора для моторных ло­

тельных температурах ниже указанной нарушаются свойства ви­ братора.

энергию которого поглощает акустический преобразователь-вибратор 3. Ультра­ звуковая посылка распространяется в направлении дна, отражается и вновь по­ ступает на вибратор.

Одновременно с излучением импульса происходит запуск каскада подавле­ ния нулевой помехи 6, в результате чего триггер 7 перебрасывается в исходное положение. Отраженный от дна импульс проходит через входную цепь 4, уси­ литель 5, детектор 8 и поступает на второй вход триггера 7, вызывая его опро-

79

кпдывание. Поскольку этот процесс периодически повторяется, напряжение на выходе триггера имеет форму прямоугольных импульсов, длительность которых

и водохранилищах при глубинах до 20 м можно применять эхо­

ленте ЭТБ-2 шириной 80 мм; запись сигналов круговая, для опре­

и вес, поэтому применять его можно на сравнительно больших про­ мерных судах.

онные 2

8.3. Способы выполнения промерных работ

Как уже указывалось, для каждой промерной точки при прове­ дении промеров необходимо измерить глубину воды, определить плановые координаты и отметку уровня воды.

Глубина измеряется одним из рассмотренных выше приборов. Координаты промерных точек могут определяться разными спосо­ бами, а именно:

80

1) по натянутому вдоль створа тросу от постоянного начала пли от уреза воды;

2)засечками промерных точек с берега угломерными инстру­ ментами— теодолитом или кипрегелем на мензуле;

3)засечками угломерным инструментом — секстантом — с про­ мерного судна ориентиров на берегу;

4)радиогеодезическими методами.

Отметки уровня воды в месте работ определяются по показа­ ниям водомерных постов, одного или более в зависимости от длины участка реки. На время промеров, выполняемых на длинных уча­ стках рек или на озерах и водохранилищах, устанавливают в до­ полнение к имеющимся временные водомерные посты. В начале и конце каждого промерного хода (поперечника, галса) определяют отметки уровня воды на посту.

В зависимости от целей, желаемой точности и подробности про­ мерных работ, а также от местных условий промерные ходы распо­

определении при известном навыке могут быть отмечены следую­ щие виды грунтов: ил, глина, песок, галька, камень, плита (скала), а также наличие водной растительности.

Результаты промерных работ записывают в промерной книжке стандартного образца или в журнале, форма которого разрабаты­ вается в соответствии с принятым способом промеров. В случае применения эхолотов с самописцами отчетной документацией про­ меров являются эхограммы.

Промеры по поперечным профилям. Этот вид промеров позво­ ляет достаточно точно определить положение промерных точек и выявить распределение глубин по заранее установленному направ­ лению.

Недостатком способа является значительная трудоемкость и не­ возможность его применения на больших реках с сильным тече­ нием. Для промеров по поперечникам вдоль реки на одном из ее берегов прокладывают и закрепляют реперами магистраль. Попе­ речники разбивают перпендикулярно магистрали и закрепляют кольями на линии магистрали и урезах берега. Расстояния между поперечниками назначают в зависимости от ширины реки, харак­ тера рельефа дна и требуемых подробностей промеров. Для сред­ них условий поперечники назначают через '/2 —Уз ширины реки при ширине до 100 м и через Уз—'/4 при ширине реки до 1000 м.

Количество промерных точек на поперечнике назначают исходя из цели промерных работ и характера рельефа дна. Для средних условий на реках шириной от 10 до 50 м берут 10—20 промерных точек, на реках шириной от 100 до 300 м — 20—30 точек и при ши­ рине до 1000 м — 40—50 точек. При плавном изменении рельефа дна точки намечают реже, а при неровном дне — чаще в соответ-

ствии с местными особенностями. При промерах по гидрометриче­ ским створам количество промерных точек увеличивают по срав­ нению со средними условиями примерно вдвое.

ками, с которых производят и промеры водного сечения. В этих случаях промерные работы весьма несложны: вдоль мостика от по­ стоянной точки натягивают рулетку или стальную ленту, служа­ щую для определения положения (расстояния) урезов воды и про­ мерных точек от постоянного начала. Глубины в промерных точках измеряют обычно рейкой, штангой или наметкой.

Если створ оборудован люлькой, то для определения положе­ ния промерных точек параллельно ездовому тросу натягивают мер­ ный трос диаметром 2,5—3 мм, размеченный марками через 1— 2 м. Глубины измеряют наметкой, штангой или механическим ло­ том. При измерении глубин с люльки делают два отсчета: пер­

дить с лодки по тросу. В этом случае на створе натягивают сталь­ ной трос диаметром 3—5 мм, размеченный марками через 2—5 м. Один конец троса прочно закрепляют, а другой конец натягивают на противоположном берегу вручную или посредством лебедки.

При ширине реки более 100 м на середине реки необходимо ста­ вить на якоре лодку или поплавок для поддержания троса. Трос должен быть натянут достаточно туго — так, чтобы расхождение значений ширины реки, определенных дальномером и по тросу, бы­ ло не более 2%.

Если трос натянут не от магистрали, то необходимо измерить расстояние от магистрали до места, где закреплен трос.

Промерная лодка перемещается вдоль троса. Наметчик или ло­ товый производит промеры глубин против марок на тросе. По окон­ чании промера на данном профиле трос переносят на следующий.

На реках шириной до 25 м вместо троса на промерном про­ филе можно натягивать размеченную капроновую или пеньковую

шириной более 200—300 м положение промерных точек на про­ филе определяют посредством засечек их с берега кипрегелем на мензуле, теодолитом или с лодки секстантом.

Промерные створы в этом случае должны быть оборудованы створными знаками, которые обычно делают переносными. На ре­ ках шириной до 500 м створные знаки достаточно установить на одном берегу, а на реках шириной более 500 м их устанавливают на обоих берегах.

82

Форма и размеры створных знаков зависят от ширины реки.

тов из легких досок, фанеры или материи, укрепленных на шестах высотой 3—5 м, диаметром 5—7 см.

Для лучшей видимости створные знаки — щиты и шесты — ок­ рашивают в белый и красный цвета. Расстояние между створными знаками назначают исходя из величины допускаемого сноса про­ мерной лодки со створа. Выход лодки из створа обычно становится заметен, когда просвет между шестами створных знаков будет ра­ вен примерно толщине шеста.

иотмечается на плане место

стоянки угломерного инструмента (рис. 8.8 а) чтобы с одной стоянки можно было выполнить поперечников вверх и вниз по реке. Взаимное

Рис. 8.8. Схема засечек промерных точек на створе одним (а) и двумя (б) инструментами.

промерных створов и стоянок инструментов должно быть таково, чтобы углы между направлением поперечника и лучом визирова­ ния были не менее 30°.

При выполнении засечек двумя инструментами на магистрали назначается базис, длина которого должна быть измерена и в мас­ штабе нанесена на план участка реки. Угломерные инструменты устанавливают на концах базиса (рис. 8.8 6).

Промеры производят с промерного судна, передвигающегося от берега к берегу строго в линии створных знаков данного попереч­ ника. Если ширина реки не превышает 500 м и скорости течения не

скоростях течения необходимы лодки с подвесным мотором, мотор­ ные лодки и катера.

Засечки могут выполняться двумя способами: в одном случае засечки производятся по сигналу, подаваемому с лодки в момент промера; в другом случае мензу-

олпст заранее размечает по линии створа места промеров, в которых

Засечками определяются обы­ чно не все промерные точки, а лишь через известные промежут­ ки. Так, засекают 1, 5, 10-ю точки,

а промежуточные точки определяют без засечки, через равные ин­ тервалы времени. Этот способ может давать хорошие результаты только при равномерном ходе лодки. Моменты засечек промерных точек сигнализируются с промерной лодки отмашками красным и белым флагами поочередно. Мензулист, наблюдая промерную лод­ ку в трубу кипрегеля, засекает положение промерной лодки по на­ метке или лотлиню в момент отмашки. Засечки на линии створа, нанесенного на планшете, снабжаются номерами промерных точек и начальными буквами, обозначающими цвет сигнала. Размещение промерных точек, глубины которых были измерены без засечек,

и рек со значительной шириной и малодоступными берегами для засечек промерных точек удобно применять секстант. Засечки про­ изводят с промерного судна. Положение промерной точки на ство­ ре определяет угол а (рис. 8.9), составленный направлением линии промерного створа АВ и направлением на береговой ориентир О, которым может быть веха или ориентир, имеющийся на местности.

84

Промеры по косым галсам. В тех случаях, когда промеры про­ изводят на значительных по протяжению участках рек, могут приме­ няться способы промеров по косым галсам или продольникам, обеспечивающие ускорение работ по сравнению со съемкой по по­ перечникам. Эти способы оказываются более удобными при значи­ тельных скоростях течения, когда держаться на линии створа труд­ но. При промерах по косым галсам (рис. 8.10) лодка, сносимая те­ чением, пересекает реку под углом 15—30°. При большой ширине реки применяется система перекрестных косых галсов. Галсы рас­ полагают через 'Ai—7г ширины реки.

Засечки положения промерных точек на галсе производят с ба­ зиса двумя угломерными инструментами. Для систематизации за-

базис

Рис. 8.10. Схема промеров косыми галсами и продольниками.

сечек применяют обычно следующий способ: из точки, изображаю­ щей стоянку мензулы, на планшете проводят концентрические полуокружности, каждая из которых используется для засечек про­ меров только па одном галсе. При засечках записывают номер про­ мерной точки и начальную букву цвета сигнала.

Промеры по продольникам. Этот способ удобен при больших скоростях течения и значительных глубинах. Измерение глубин при этом лучше делать лотом. Если требуется одновременно исследо­ вать направление струй поверхностных течений, то лодка с про­ мерным отрядом сплывает вниз лишь под воздействием течения.

так же как при промерах по косым галсам. При промерах по про­ дольникам последние назначаются через Vio — V20 ширины реки. Для лучшего выявления рельефа дна у берегов продольники наз­ начают чаще.

Промеры смешанными способами. Для наиболее полного осве­ щения рельефа дна или в случаях, когда из-за больших скоростей течения и сложного строения русла применить какой-либо один способ невозможно, пользуются смешанными способами. Чаще все­ го комбинируют промеры по косым галсам или поперечникам с про­ дольниками.

85

Особенности промеров со льда. Промеры со льда дают высокую точность измерении. Особенно выгодно применять зимние промеры там, где летом точные промеры делать затруднительно из-за боль­ ших скоростей течения, сильного волнения или сложного рельефа дна. Основным недостатком зимних промеров является большая трудоемкость.

Зимние промеры на реках обычно ведут по способу поперечных профилей, а на озерах также и по способу квадратов.

При промерах на реках по поперечным профилям профили на­ носят на план мензулой с кипрегелем, а расстояние промерных то­ чек от магистрали определяют мерной лентой или по размеченному тросу.

Глубины измеряют наметкой или ручным лотом. Лотлинь для зимних промеров лучше делать из мягкого стального троса, так как длина пенькового линя при резких изменениях температуры силь­ но меняется, кроме того, им неудобно работать в морозы.

При зимних промерах измеряют: глубину воды, толщину снега на льду, толщину льда, глубину погруженного льда и толщу слоя подледной шуги, если она имеется.

Особенности промеров на озерах и водохранилищах. При про­ мерах на водоемах возможны два вида работ: 1) промеры неболь­ ших водоемов и узких водных пространств — заливов, бухт, когда промерные профили опираются на два берега; 2) промеры откры­ тых водных пространств, когда промерные профили опираются только на один берег и могут удаляться на значительное расстоя­ ние от него, что осложняет определение положения промерных то­ чек в плане.

Промерные профили назначаются в зависимости от формы озе­ ра в виде одной или нескольких систем параллельных профилей, располагаемых приблизительно нормально к продольной оси про­ меряемого объекта. Профили первоначально проектируют на плане водоема, затем разбивают и закрепляют на местности и привязы­ вают к плановой основе.

Число промерных точек на единицу площади озера зависит от сложности рельефа дна и от масштаба съемки. Так, при сложной конфигурации ложа промерные профили назначают не более чем через 50 м, а при ровном дне — через 200—500 м. Расстояние меж­ ду промерными точками на профиле на малых озерах со сложным рельефом принимают 5—10 м, а на озерах с плавным очертанием дна 10—20 м и более.

При промерах необходимо вести наблюдения за уровнем. Ко­ личество водомерных постов и частота наблюдений на них зависят от режима уровня. При промерах необходимо вести наблюдения за состоянием погоды и водной поверхности.

При промерах небольших озер, водохранилищ и узких водных пространств промерные профили разбивают от одного берега к дру­ гому приблизительно перпендикулярно продольной оси водоема. Для более подробного обследования мелководной прибрежной зо-

86

ны в промежутках между основными профилями назначаются до­ полнительные (рис. 8.11).

Промеры на озерах и водохранилищах в настоящее время про­ изводятся в основном эхолотами. Только на прибрежных участках и в проливах, а также на маленьких водоемах промеры делают наметкой или лотом.

т N2 Л/3 л-4 HS ыб

Рис. 8.11. Схема промеров на неболь­ шом озере.

8.4. Выполнение промерных работ эхолотами

Перед началом промерных работ требуется подготовить эхолот к действию. Необходимо установить эхолот и вибраторы на про­ мерном судне. Если для промеров используют эхолот с самопис­ цем, то надо заправить в лентопротяжный механизм бумажную ленту. Следует подключить питание, проверить действие всей схемы эхолота. Затем производят полевое тарирование, сущность

в обязанности которого входит включение прибора в начале про­ мерного галса, выключение по окончании галса и нанесение на эхограмму оперативных отметок в моменты производства засе­ чек, координирующих промеры. Отметки наносят посредством на­ жатия кнопки «Оперативная отметка», причем на эхограмме по­ лучается вертикальная прямая линия, проходящая по всей ширине ленты. При проведении эхолотного промера необходимо вести во­ домерные наблюдения, чтобы затем определить отметки уровня воды на каждом промерном галсе.

Координирование эхолотных промеров может производиться геодезическими и радиогеодезическими методами. Рассмотрим эти методы.

Координирование эхолотных промеров геодезическими мето­ дами. Эхолотные промеры могут производиться теми же системами галсов, что и промеры механическими промерными приборами, т. е. по поперечным и продольным профилям, косым галсам и пр. На нешироких реках или озерах промеры можно производить вдоль натянутого размеченного троса; при прохождении промер­

87

стантом береговых ориентиров с промерного судна. Момент за­ сечки отмечается на эхограмме оперативной отметкой.

Для координирования промеров можно использовать аэрофото­ снимки. На них намечают линии промерных галсов с учетом наи­ более характерных мест подводного рельефа водоема. За опозна­ вательные точки при проектировании галсов принимают хорошо

Эхолотный промер можно производить также «свободным хо­ дом», т. е. без инструментальных засечек; точность такого про­ мера ниже, чем при координировании.

Координирование эхолотных промеров радиогеодезическими методами. Радиогеодезическне методы координирования промеров применяют при работах на больших водных объектах —крупных водохранилищах, озерах. Особую ценность эти методы представ­ ляют при промерах открытых водных пространств при отсутствии прямой видимости берегов.

Радиогеодезнческая аппаратура может применяться в двух вариантах — радиолаг и фазовый зонд. При работе в варианте радиолага производится непрерывная автоматическая регистра­ ция приращений расстояний от базовых радиостанций до промер­ ного судна (в биполярной системе координат). При работе в ва­ рианте фазового зонда производится непрерывная автоматическая регистрация приращений разностей расстояний от базовых стан­ ций до промерного судна. Для координирования эхолотных про­

вают две радиостанции, называемые отражающими (ОРС). Третья радиостанция — задающая (ЗРС)—устанавливается на промер­ ном судне, на котором установлен эхолот с самописцем. Промер­ ное судно выходит в начальную точку промера; координаты этой

должают ее в течение всего времени промеров. Они ведут непре­ рывное излучение на строго стабилизированных когерентных ча-

88