Д ля этого снимки ориентируют по изображениям урезов воды пра вого и левого берегов, что позволяет обойтись без наземных гео дезических работ. Сначала определяют величину продольного параллакса точки на урезе воды, затем — величину продольного параллакса поплавка и их разность. Это проделывают для каж-
|
|
|
Рпс. 33.2. |
Продольный |
параллакс. |
|
|
|
У\ |
н |
!Л> — координаты точки А |
на |
первом п |
втором |
|
|
|
снимках; р=У2 |
— у\— |
продольный параллакс . |
|
дого поплавка. |
|
Величины |
поверхностных |
скоростей |
находят |
по |
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
Ар— разность |
продольных |
параллаксов; |
— интервал вре |
мени между снимками; т—-знаменатель |
численного масштаба. |
|
Направления |
скоростей |
определяют |
по направлениям |
скорост |
ных векторов, получаемых по нанесенным на план последователь ным положениям поплавков.
Стереоскопический способ отличается более высокой точностью
по |
сравнению со способом одиночных снимков. По имеющимся |
данным, погрешность |
измерения скоростей составляет 0,05— |
0,06 |
м/с. |
|
|
33.2. |
Измерение расходов воды |
Наиболее целесообразно производить измерения расходов воды аэрометодами на больших реках. Наибольшие преимущества аэро методов выявляются при необходимости производить измерения в отдаленных и труднодоступных районах. Благодаря большой
скорости выполнения работ измерения расходов воды с самолета с успехом применяют в экспедиционных условиях при исследова ниях длинных участков рек. На постоянных гидростворах на боль ших реках применение описываемых методов эффективно в пе риоды половодий и крупных паводков, а также при ледоходах,
когда |
обычные |
измерения расходов затруднительны |
или |
невоз |
можны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Применяют два способа измерения расходов |
воды |
аэромето |
дом: |
1) |
с предварительным |
промером |
глубин |
на гидростворе, |
2) без промеров |
глубин. |
|
|
|
|
|
П е р в ы й |
с п о с о б можно применять, если |
река |
на |
участке |
измерений |
имеет |
достаточно |
устойчивое, |
неразмываемое |
русло. |
В таком случае поперечный профиль створа может быть составлен заблаговременно при низком уровне воды; в дальнейшем он ис пользуется для вычисления расхода воды по поверхностным ско ростям течения, определяемым аэрометодом. Если же русло реки неустойчивое, то рассматриваемый способ может применяться при условии, что съемка поперечного профиля реки по створу произ водится одновременно с измерением скоростей течения; это не всегда возможно из-за ледохода, больших скоростей и пр. В по
|
|
|
|
|
|
|
|
добных |
случаях для промеров используют эхолот с |
самописцем, |
установленный на специально оборудованном судне. |
|
Для |
определения |
поверхностных |
скоростей |
течения делают |
аэрофотосъемку |
поплавков |
о д и н о ч н ы м и |
с н и м к а м и при |
двух залетах, как |
это |
было |
описано |
в предыдущем |
параграфе. |
На местности линия створа должна быть обозначена хорошо опо
знаваемыми на снимках знаками. Кроме того, на местности |
должны |
иметься |
хорошо |
опознаваемые, |
привязанные к геодезической |
основе |
ориентиры, |
необходимые |
для трансформирования |
снимков. |
При производстве аэрофотосъемки необходимо, чтобы на пер вом снимке плывущие по воде поплавки были бы выше створа, а на втором — ниже створа, что имеет значение для последующей обработки — определения скоростей и расходов воды.
Полученные аэрофотоснимки трансформируют — приводят к од ному масштабу, затем на чертежной бумаге вычерчивают план участка, проводят линию створа и переносят со снимков положе ния поплавков, как это показано на рис. 33.3.
Соединяя точки двух последовательных положений каждого поплавка, получают векторы путей поплавков. Для вычисления расхода воды необходимо определить величины проекций поверх ностных скоростей на нормаль к гидроствору. Для этого делают графические построения с соблюдением необходимой точности.
Из конечных точек |
векторов путей поплавков проводят линии пер |
пендикулярно створу, а из начальных точек |
этих векторов — ли |
нии, параллельные |
створу (см. рис. 33.3). В |
каждом полученном |
таким путем треугольнике определяют длину катета, перпендику лярного створу. Разделив полученную величину на продолжитель ность интервала времени между снимками, получают величину поверхностной скорости течения по нормали к створу. Положение
скоростных вертикалей находят, проектируя на линию створа точки, лежащие на серединах векторов путей поплавков. При ветре
вводят поправки |
в |
величины |
скоростей |
по |
формуле |
(33.1). |
|
Расход воды |
вычисляют |
аналитическим |
способом, |
так же как |
и при |
измерении |
расхода |
поверхностными |
поплавками |
(см. |
главу |
14). Для |
перехода от |
фиктивного |
расхода к |
действитель |
ному |
применяют |
переходный |
коэффициент |
ku |
определяемый, |
как |
указано |
в главе |
14. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В т о р о й |
|
с п о с о б , не |
|
|
|
|
|
|
требующий |
промеров |
глу |
|
|
|
|
|
|
бин, разработан Б. К. Ма- |
|
|
|
|
|
|
лявским |
[39]. |
Этот |
способ |
|
|
|
|
|
|
основан |
на |
применении |
по |
|
|
|
|
|
|
плавков-интеграторов. |
Тео |
|
|
|
|
|
|
рия |
поплавка-интегратора |
|
|
|
|
|
|
•была |
|
изложена |
|
в |
раз |
|
|
|
|
|
|
деле |
11.3, где выведена |
фор |
|
|
|
|
|
|
мула |
(11.25) |
|
|
|
|
|
|
|
|
/// |
|
|
|
|
|
|
vji, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где I — расстояние |
от ско |
ростной вертикали |
до |
точки |
всплытия |
поплавка; |
V\ — |
скорость |
вертикального |
подъема |
поплавка, |
|
прини |
маемая при выводе формулы
за постоянную; |
vB |
— средняя |
скорость |
течения |
на |
вер |
тикали; |
h — глубина па вер |
тикали. |
|
|
|
|
Так как vji |
= q— элемен |
тарный |
расход воды, |
то из |
предыдущей |
формулы |
по |
лучаем |
q = |
vxl. |
|
(33.4) |
|
|
IV
^ 4
Рис. 33.3. Графическое построение для опре деления поверхностных скоростей течения.
1—5 — поплавки; I—V — скоростные вертикали.
Величина полного |
расхода воды |
|
может |
быть |
выражена |
фор |
мулой |
|
Q = j " |
|
|
|
|
|
|
|
q |
dx, |
|
|
(33.5) |
где В — ширина |
реки; |
х— координата |
расстояния |
вдоль створа. |
|
в |
|
|
|
|
|
|
Выражение |
\ qdx |
определяет |
собой |
также |
величину |
пло- |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
щади эпюры элементарных расходов. Следовательно, расход воды можно определить, измерив площадь эпюры элементарных расхо дов (как это делается при графическом вычислении расхода воды).
Если принимать величину v\ за постоянную, то эпюру элементар ных расходов можно заменить эпюрой величин /, которые мы бу дем называть расходными отрезками. Тогда расход воды можно
выразить формулой
I |
|
Q = |
vlml, |
(33.6) |
|
|
|
где со; — площадь |
эпюры |
|
расходных |
отрезков |
|
(рис. |
33.4). |
|
|
|
Из последней формулы |
|
х видно, |
что |
задача |
сво |
|
дится |
к определению ве |
|
личин расходных отрезков |
Рис. 33.4. Эпюра расходных отрезков. |
на |
гндростворе. |
Это |
|
делается |
аэрометодами. |
В качестве поплавков-интеграторов |
используют масляные |
капли |
(смесь машинного масла с керосином), выпускаемые из специаль ных сосудов на дне. Капли всплывают на поверхность и растека
ются в пятна, хорошо заметные на |
снимках. При |
измерении рас |
хода |
воды |
подготовленные |
сосуды |
сбрасывают с самолета |
при по |
лете |
вдоль |
линии створа (рис. 33.5). Одновременно |
делают |
съемку |
с минимальными |
интерва- |
|
|
|
|
лами |
между |
отдельными |
|
N |
|
|
снимками |
для |
определе |
|
|
|
ния |
по всплескам |
мест |
|
\ |
|
|
падения сосудов. В даль |
|
|
|
|
нейшем |
эти |
точки |
опо |
|
1*> |
|
|
знают |
на |
снимках |
и от |
|
|
|
них производят измерения |
\ |
|
|
|
длин |
расходных |
отрезков. |
\ |
Аэрофотосъемка |
|
|
Масло |
выливается |
из |
|
|
|
сосудов в течение 7—8 ми |
|
|
|
|
нут. За |
это |
время |
само |
|
|
|
|
лет |
успевает |
сделать |
не |
|
|
|
|
менее двух заходов и вы |
|
|
|
|
полнить |
основную |
аэро |
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фотосъемку. На |
снимках |
|
|
|
|
фиксируются |
река, |
|
оба |
|
|
|
|
берега |
с |
опознаватель |
|
|
|
|
ными знаками |
направле |
Рис. 33.5. Схема полетов |
для измерения |
ния |
гидроствора |
и |
места |
|
расхода воды. |
|
выхода |
масляных |
пятен |
|
|
|
|
на поверхность |
воды. |
|
|
|
|
|
Аэрофотоснимки, сделанные при сбрасывании сосудов (вспомо гательные) и при всплытии масла на поверхность воды (основ ные), подвергают обработке с целью определения длин расходных отрезков. На основных снимках проводят линию створа, пользуясь для этого береговыми ориентирами. С вспомогательных снимков