Глава III МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ИЗЫСКАНИЯХ ЧЕРЕЗ ВОДОТОКИ

Главная Учебники - Разные НИМП-72 Наставление по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (1972 год)

поиск по сайту правообладателям

содержание .. 9 10 11 12 ..

Глава III МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ИЗЫСКАНИЯХ ЧЕРЕЗ ВОДОТОКИ - часть 1

§ 16. НАЗНАЧЕНИЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ РАБОТ

1. Условия применения морфометрических работ определяют согласно указаниям п. 5 § 3.

В зависимости от назначения морфометрические работы применяют для определения гидрологического режима реки, русловых расчетов для выбора трассы долинных ходов, на пересечениях конусов выноса и селевых потоков.

Кроме того, морфометрические работы выполняют при проектировании искусственных русел, а также в связи с обследованием существующих мостовых переходов.

2. Морфометрические работы для определения гидрологического режима реки и русловых расчетов включают установление характерных уровней, построение продольного профиля реки, выбор и съемку морфостворов, типа руслового процесса и его расчетных параметров и других гидрологических данных, необходимых для проектирования перехода.

3. При проектировании дороги по долине реки, на поймах или косогорах, подтопляемых высокими водами, целью морфометрических работ является получение продольного профиля поверхности воды при расчетном расходе и определение максимальных скоростей течения.

Морфометрия существующих мостовых переходов предусматривает работы, необходимые для получения расчетных гидрологических характеристик для случаев проектирования, указанных в § 20.

4. Морфометрия конусов выноса включает работы, необходимые для учета специфических условий предгорных и горных районов. Морфометрия искусственных русел предусматривает работы, связанные с пересечением различного вида каналов и устройством спрямляющих, отводных и подводящих русел в районе проектируемых или существующих переходов.

§ 17. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕКИ

Уровенный режим

1. При определении уровенного режима реки по данным Гидрометеослужбы на ближайших водомерных постах устанавливают отметки и даты самых высоких, низких, ранних и поздних уровней ледостава, первой подвижки льда, весеннего ледохода, пика паводка или половодья, межени, осеннего и зимнего ледохода.

Расчетные и характерные уровни со створа водпоста переносят на створ перехода методами, изложенными в §§ 33 и 34, в соответствии с Указаниями по определению расчетных гидрологических характеристик [75].

2. В районе перехода устанавливают отметки и даты появления уровней:

а) высоких вод (УВВ);

б) высокого ледохода (УВЛ);

в) высокой подвижки льда (УВПЛ);

г) низкой подвижки льда (УНПЛ);

д) средней межени (УСМ);

е) низкой межени (УНМ);

ж) первой высокой подвижки льда (УВПЛ).

Эти уровни устанавливают по данным водомерных постов, по аналогии, опросом старожилов, по меткам и местным признакам.

Уровень высокого ледохода можно определить по повреждениям коры деревьев на берегах русла; уровень низкой межени — по минимальной глубине воды на гребне нижележащего переката.

При определении уровня высоких вод (УВВ) устанавливают даты половодий и собирают данные об уровнях за все годы, указанные местными жителями. Если точные даты неизвестны, необходимо установить время прохода паводков сообразно с их происхождением, а также количеством паводковых пиков в году.

Вероятности превышения установленных характерных уровней определяют по данным наблюдений на водпосту-аналоге.

3. Сведения о наивысших уровнях воды на реках СССР собраны в монографии Б. Д. Зайкова [20], а также в СН 435-72 [75].

Наиболее надежны данные водомерных постов, опубликованные в Ресурсах поверхностных вод СССР. При пользовании опубликованными данными необходимо проверять, не изменялись ли в процессе наблюдений нули графиков, отметки реперов и нули реек вод-постов или государственной системы реперов и марок после повторных нивелировок, а также не переносились ли водпосты в другое место. Эти сведения публикуют в гидрологических ежегодниках и проверяют при изысканиях.

В отдельных случаях установить отметку УВВ можно лишь опросом старожилов или по следам паводков. Сведения об УВВ желательно получить в возможно большем числе мест на обоих берегах реки, не ограничивая район обследования. Места показаний уровня выбирают наиболее надежные, например урезные черты на штукатурке домов и т. п.

К следам на местности относятся:

а) наносник (мелкие сучки, обломки тросника, пучки травы, ил и т. п.) на стволах деревьев и пологих берегах;

б) отложения наносов или нефти на коре деревьев и в расщелинах скал;

в) полоса смыва «пустынного загара» на скальных берегах;

г) следы подмыва водой крутых берегов;

д) границы распространения пойменной растительности в засушливых районах;

е) линия изменения цвета и состава травы на склонах пойменной террасы;

ж) линия смачивания оштукатуренных и деревянных стен зданий, а также лёссовой или глинистой незадернованной поверхности древних конусов выноса в пустынных предгорных районах.

При определении отметки УВВ по местным признакам остаются неизвестными год паводка, оставившего следы и период, за который этот паводок был наивысшим. Поэтому надо опросным путем получить сведения об УВВ за различные годы (даже вдали от перехода) для дешифрирования найденных следов во времени.

Определяя отметки УВВ по следам, следует учитывать, что нижняя (наиболее яркая) граница полосы смыва «пустынного загара» может быть отнесена к среднему паводочному уровню, а верхняя (слабо очерченная) к уровню повторяемостью 1 раз в 5—10 лет; следы более редких половодий, если они прошли давно, обычно не сохраняются. То же относится и к многоярусным следам подмыва крутых нескальных берегов.

Следы, оставшиеся на стволах деревьев, а также ботанические признаки, указывающие на затопление пойменных террас, следует отнести к паводкам повторяемостью 1 раз в 10—15 лет.

На горных реках разность отметок УВВ по берегам бывает большой, когда:

а) основная часть потока концентрируется в наиболее разработанной части русла, а на остальной части водной поверхности наблюдаются значительные поперечные уклоны;

б) основная часть потока прорывается на пойменную террасу, и, не выработав нового русла, возвращается в старое; при этом отметки УВВ на поймах оказываются выше, чем в русле;

в) река протекает в древнем конусе выноса, и поймы расположены на более низких отметках, чем бровки русла, при этом отметки УВВ на поймах ниже, чем в русле.

В этих случаях отметки УВВ, определенные для какого-нибудь участка морфоствора, не могут быть использованы для построения зависимости расхода от уровня для всего створа. Если есть данные

о поперечном уклоне водной поверхности на морфостворе, расходы вычисляют по участкам створа с учетом поперечного уклона и косины потока.

Продольный профиль реки

6. Для определения уклона свободной поверхности потока снимают продольный профиль по урезу воды в русле. При этом промеряют глубины по фарватеру в характерных точках дна (гребень переката, плёсовая лощина). В этих же местах определяют отметки бровок берегов и наиболее пониженных участков современных прирусловых валов.

Протяженность съемки продольного профиля устанавливают исходя из следующих соображений:

а) при режиме реки, не нарушенном гидротехническими сооружениями, профиль снимают на протяжении ситуационной схемы перехода, но не менее одного плёса и одного переката для рек при F>50 000 км2, двух плёсов и двух перекатов для рек при 2 000<F <50 000 км2 и трех — пяти плёсов и перекатов для рек с меньшей площадью водосбора;

б) если за пределами ситуационной схемы на расстоянии до

5 км расположен водпост ГМС, то продольный профиль доводят до него, при этом площади водосборов для водпоста и перехода должны различаться не более чем на 25%;

в) если переход находится в зоне подпора другой рекой, профиль снимают вниз от перехода до устья, где определяют отметку УВВ подпирающей реки; вверх от перехода продольный профиль снимают до конца кривой подпора; при длине кривой подпора выше перехода более ~5 км продольный профиль снимают на этом протяжении, а на участке до конца кривой подпора профиль составляют по картографическому материалу;

г) если переход находится на участке реки, зарегулированном в межень каскадом малых плотин, те влияющих на проход весенних паводков, профиль снимают на участке от нижнего бьефа нижерас-положенной плотины до конца распространения подпора вышерас-положенной плотины;

д) при расположении мостового перехода в верхнем или ниж-яем бьефе крупной плотины данные для построения продольного профиля получают в организациях, ведающих проектированием или эксплуатацией плотины.

7. При наличии фотопланов и карт масштаба не мельче

1 :25 000, на которых водоток имеет ширину русла не менее 2 мм в масштабе карты, продольный лрофиль реки снимают нивелированием с определением расстояний между точками урезов воды дальномером.

Точки для нивелирования урезов берут в характерных местах, определяющих переломы свободной поверхности воды; в начале и

конце перекатов и плёсов, в устьях притоков и крупных логов, у мостов, гидротехнических сооружений и т. д.

Опознавая эти точки на фотоплане или карте, определяют расстояния между ними для составления продольного профиля.

Если картографической основы нет, то прокладывают теодолитный ход на участке съемки профиля: к нему привязывают урезные точки и с него снимают план русла.

При съемке продольного профиля устраивают временные водомерные посты и отмечают время при нивелировании урезов, отметки которых приводят к одному моменту времени введением поправок по наблюдениям на водомерном посту.

На протяжении продольного профиля (рис. 1) устанавливают возможно большее число отметок УВВ за различные годы, отметки заторов, зажоров, навалов льда на берега и заломов лесосплава. Места определения УВВ и других уровней привязывают к продольному профилю реки и наносят на ситуационную схему перехода (рис. 2). Рекомендуемые масштабы профиля приведены в табл. 1.

8. На продольном профиле реки наносят линии свободной поверхности и очертания берегов, определяют уклоны потока при УВВ.

Рис. 1. Продольный профиль реки по руслу

Рис. 2. Ситуационно-гидрологическая схема мостового перехода:
1 — автомобильная дорога III категории; 2 — автодорожный мост: 3— морфоствор Na 1;
6 — спрямляющие течения; 7 — трасса проектируемого перехода
4 — морфоствор № 2; 5 — начало выхода воды на пойму; 8 — роза скоростей ветра в м/сек

Таблица 1

Продольный профиль свободной поверхности в межень отличается от профиля ее при паводках. До уровня выхода воды на пойму уклоны на плёсах увеличиваются, а на перекатах уменьшаются. Если поймы имеют однообразную ширину и глубину и уклон их поверхности мало отличается от среднего уклона дна русла, то при дальнейшем подъеме уровня уклон свободной поверхности обычно не изменяется.

Если ниже по течению долина расширяется, уклон при УВВ увеличивается; если долина сужается или резко поворачивает, то уклон уменьшается.

Для определения паводочного уклона используют следы наносов прошедших паводков.

9. Построение линии свободной поверхности производят по. участкам продольного профиля водотока, имеющим примерно однообразный уклон уреза воды или дна на момент съемки.

Построение линии свободной поверхности при расчетном расходе воды контролируют подбором уровней для известного расхода по морфосгворам.

Выбор и съемка морфостворов

10. Морфостворы намечают предварительно по картографическому материалу и располагают нормально к направлениям руслового и пойменного потока. Морфостворы в необходимых случаях делают ломаными (рис. 3).

На меандрирующих реках морфоствор располагают в наиболее узком месте поймы с наименьшим числом стариц и проток на участках, где направления руслового и пойменного потоков параллельны.

На полугорных реках, где русло приподнято над долиной и поток образует выпуклую поверхность с более высокими отметками по фарватеру, морфоствор намечают по плану перехода в горизонталях. Русловая часть пересекается нормально, а на поймах створы намечают параллельно горизонталям. На реках с блуждающим руслом морфостворы назначают 'В местах наименьшей ширины зоны блуждания.

11. На обследуемом участке реки разбивают морфостворы для:

а) построения профиля свободной поверхности при расчетном уровне;

б) определения расходов и уровней воды;

в) распределения расчетного расхода воды между руслом и поймами на мостовом переходе.

Морфоствор для распределения расчетного расхода между руслом и поймами располагают непосредственно выше трассы перехода.

12. Морфостворы снимают тахеометром и привязывают к продольному профилю реки. Границами морфоствор а являются отметки земли, превышающие отметки, установленные УВВ на 1—2 м для уровней весенних половодий и на 2—3 м для ливневых паводков (см. рис. 4).

При съемке морфоствора снимают ситуацию по 100 м в каждую сторону, а также описывают ситуационно-морфологические особенности русла и поймы.

К последним относятся:

а) пойменные озера, староречья, протоки, спрямляющие течения, прорывы перешейков излучин русла, постоянно действующие водотоки.

б) густота пойменной растительности, трава и ее высота выше и ниже створа перехода, насыпи и другие сооружения;

в) характеристика грунтов в русле реки и на незадернованных участках поймы;

г) границы участков морфоствора, имеющих различное сопротивление течению, частота затопления поймы.

13. Об интенсивности течения и направлении струй на пойме судят по оставшимся после половодья коряжнику и поваленным деревьям, по крупности аллювия, отложенного в виде вытянутых по течению кос, по воронкообразным размывам у крупных деревьев.

14. На крупных реках 2—3 раза измеряют скорости течения в русле поплавками или вертушкой (см. гл. II) с измерением уклонов по урезным кольям. Это позволяет установить начальную точку для построения кривой расходов, а также значения коэффициентов шероховатости при межени.

15. При съемке морфостворов на горных водотоках берут пробы для гранулометрического анализа руслового аллювия и визуально определяют размеры наиболее крупных камней и среднюю крупность русловых отложений согласно приложению 2.

Крупность аллювия, отложенного на повороте русла, может не соответствовать крупности влекомых в паводок наносов, так как на плёсах при спаде воды откладываются мелкие фракции, покрывая крупные, двигавшиеся при высоком уровне.

Рис. 3. Расположение ломаных морфостворов:
1 и 2—морфостворы; 3 — направления течений; 4 — старые прирусловые валы

Рис. 4. Профиль морфоствора

§ 18. ОБСЛЕДОВАНИЕ ДЛЯ РУСЛОВЫХ РАСЧЕТОВ
1. Данные для русловых расчетов получают по материалам русловых съемок на участке перехода. Минимальные их размеры (см. гл. VII) в зависимости от типа руслового процесса приведены в табл. 2.

Таблица 2

2. Если при побочневом типе руслового процесса русло периодически расширяется в пойменных бровках, то выбирают однородный участок реки и на нем измеряют по 15—20 створам ширину русла в бровках. Однородным считается участок реки без крупных притоков

с однородным геологическим строением, на протяжении которого площадь водосбора изменяется не более чем на 15%. Створы выбирают в местах наибольшего расширения русла. К расчету принимают наибольшую ширину русла.

3. При блуждающем русле определяют расчетную ширину зоны блуждания, для чего выбирают морфологически однородный участок русла, на котором по 15—20 створам определяют ширину зоны блуждания; к расчету принимают наибольшую ширину. Максимальные глубины, которые могут образоваться в одной из проток при свале в нее большей части расхода на спаде паводка, определяют аналогично. Для этого используют промеры глубин за ряд лет на гидростворе у водомерного поста на выбранном участке реки (см. гл. VII).

4. При свободном меандрировании прорывы перешейков между развитыми излучинами происходят в разное время и на однородном участке реки можно наблюдать излучины, находящиеся в различных стадиях развития. Это позволяет получить морфометрические связи для прогнозирования. По имеющимся картографическим

содержание .. 9 10 11 12 ..