содержание   ..  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

§ 10. ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОМЕТОДОВ ДЛЯ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ, ПРИ ИЗЫСКАНИЯХ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

В результате исследований, проведенных в ЦНИИСе в 1962— 1965 гг., был разработан новый метод получения гидрологических характеристик пересекаемой реки с самолета или вертолета путем обработки аэрофотосъемочного материала [80, 132].

К характеристикам, получаемым аэрометодом, относятся скорости и направления поверхностных течений, расходы воды, глубины и отметки уровней воды, направления судовых ходов и движения льдин.

Материалы аэрофотосъемки районов мостовых переходов можно использовать для выявления характера и интенсивности руслового процесса.

Аэрогидрометрические работы выполняют при ширине русла менее 100—150 м с использованием вертолета Ми-4, а при ширине разлива до 1,5 км самолета Ан-2. При более широком разливе используют самолет Ан-2 и вертолет.

Поверхностные скорости определяют на основе измерения смещений мелких плывущих по реке предметов (специально пущенные поплавки, струи жидкости, видные на снимке, пена, щепки и др.). Смещения измеряют по специальным перекрывающимся аэроснимкам (рис. III-3).

Разность расстояний х'—х представляет собой смещение точек поверхности воды в масштабе аэрофотоснимков за интервал времени между снимками.
 

Практически поверхностные скорости определяют на основе измерения кажущихся повышений или .понижений водной поверхности в зависимости от скорости течения и направления .полета, определяемых при стереоскопическом рассмотрении аэроснимков.

Смещения точек на аэрофотоснимках под воздействием течения (рис. III-4) аналогичны разностям продольных параллаксов АРП при отличии фотографируемой поверхности от плоскости. Следовательно, при восстановлении стереоскопической модели по такой паре аэроснимков пересечение лучей, проектирующих смещенные точки, произойдет в зависимости от лаправления съемки выше (рис. III-4, а) или ниже (рис. Ш-4, б) действительной поверхности воды. Поэтому при стереоскопическом рассматривании пары снимков поверхность воды будет казаться выпуклой или вогнутой тем больше, чем больше скорость течения.

В этом случае разности продольных параллаксов Рп, измеренные вдоль направления течения, соответствуют смещению дайной точки поверхности воды за интервал времени между моментами съемки t.
 

Определение поверхностной скорости описанным способом возможно, если на перекрывающихся аэрофотоснимках изображены оба берега реки или какие-либо опорные точки (острова, бакены, буйки и Др.). Точность определения скорости составляет ±0,05 м/сек.

Определение расходов воды аэрометодом основано «а принципе работы поплавков-интеграторов.
 

В реальных условиях в результате влияния пульсационных возмущений связь между элементарным расходом и расстоянием Ln будет иной и может быть выявлена экспериментальным путем.

Если выпустить ряд поплавков-интеграторов из ряда точек живого сечения по створу и соединить кривой точки выхода поплавков на поверхность воды, то получим эпюру элементарных расходов в некотором масштабе (рис. III-5, б). Площадь эпюры дает расход воды в том же масштабе.

Следовательно, чтобы получить расход воды аэрометодом, нужно разместить по створу устройства для выпуска поплавков. При применении аэрометода для определения расхода используют в качестве поплавков жидкость, состоящую из смеси отработанного авиационного масла с керосином в пропорции 1 : 1.
 

Удельный вес жидкости составляет 0,86. Жидкость наливается в сосуды (рис. III-6), сбрасываемые с самолета по створу измерений.

Сосудом для индикатора служит бутыль емкостью 0,75 л с пластмассовой пробкой, в которой по окружности имеются три отверстия диаметром 5 мм и одно отверстие на верхней поверхности пробки. К нижней трети бутыли прикрепляется бетонный балласт.

Чтобы бутыль не прилегала плотно ко дну, к верхней части бутыли прикрепляют крестообразно два металлических стержня.

При определении расходов воды летносъемочные работы производят в следующем порядке: самолет пролетает вдоль створа наблюдений и сбрасывает сосуды с жидким индикатором. Одновременно со сбрасыванием фотографируют точки падения сосудов на поверхность воды. Затем ведут плановую аэрофотосъемку исследуемого участка в период выхода на поверхность воды жидкого индикатора из сброшенных по створу сосудов. Эту съемку выполняют через 3—4 мин после окончания сбрасывания, чтобы установился выход индикатора и отчетливо были бы видны струи жидкости на водной поверхности. Съемки производят продольными маршрутами.

При наличии живых сечений по створам наблюдений аэрометодами определяют только поверхностные скорости и направления поверхностных течений на обследуемом участке.

Перед аэрофотосъемкой для определения поверхностных скоростей и направлений течения, если на поверхности нет плывущих предметов, что возможно на спаде, так как на подъеме и на пике паводка обычно много плывущих предметов, производят маркировку водной поверхности. Для целей маркировки служат бутылки или колбы из тонкого стекла, заполненные жидкостью-индикатором (обычно отработанным машинным маслом) или листы белой бумаги.

В процессе камеральной обработки материалов по определению расходов строят эпюру элементарных расходов исходя из замеренных значений Ln.

Связь между элементарным расходом q и Ln установлена по результатам экспериментов, проведенных автором настоящего параграфа в натурных условиях на ряде рек. На данной вертикали определяли элементарный расход путем промера глубины и измерения средней скорости течения вертушкой, затем здесь же погружали на дно реки сосуд с жидкостью-индикатором и .наблюдали выход индикатора на поверхность. Расстояние Ln измеряли мерным шнуром, который держался на поверхности специальными поплавками. Кроме того, был проделан опыт на р. Оке. На створе наблюдений, где на вертикалях) были предварительно определены элементарные расходы, поставили лодки на якорях.

Вычисление глубин по последнему выражению исходя из скоростей и расходов, определенных аэрометодом, недостаточно точно. Поэтому профиль живого сечения получают как среднюю линию дна, проведенную между нанесенными точками всех измерений.

При изысканиях долинных ходов аэрометодом снимают приближенный шрофиль водотока «а основе аэронивелирования, а также составляют уточненный продольный профиль водотока при различных уровнях воды на основе измерения аэрофотоснимков и наземной геодезической привязки.

Маршрутную аэрофотосъемку с аэронивелированием вдоль речкой долины выполняют .прямолинейными маршрутами, ось которых должна располагаться по осредненному направлению фотографируемого участка реки. Для обеспечения необходимой точности аэронивелирования высота полета должна быть не меньше 1000—1500 м.

При использовании данных аэронивелирования следует учитывать, что точность отметок продольного профиля речной долины составляет ±1,0 м.

Все урезные точки, имеющие аэронивелировочные отметки, наносят на профиль по расстояниям, полученным с фотосхемы. По нанесенным отметкам находят среднее положение профильной линии.

Целесообразность применения аэрометодов определяется при необходимости получения натурных гидрометрических данных полным использованием летных средств. Для этого необходимо проводить аэрогидрометрические работы на ряде мостовых переходов или если количество переходов мало и летные средства ;не могут быть полностью использованы, аэрогидрометрические работы должны выполняться лишь попутно с основной работой летных средств (аэрофотосъемка вариантов трассы, транспортирование грузов и др.).

Попутное использование летных средств для выполнения аэро-гидрометрических работ на одном-двух переходах всегда возможно, так как затраты времени на наблюдение исчисляются всего несколькими десятками минут.