Файл: Переходы через водотоки..pdf

§ 14. ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕХОДА

Для получения гидрологических характеристик водотока мето­ дами, рассмотренными в § 13, необходимо выполнить комплекс полевых работ, начиная с определения уровенного режима реки.

Для этого используют наблюдения Гидрометеослужбы на бли­ жайших к мостовому переходу водомерных постах, где устанавли­ вают самые высокие, самые низкие, самые ранние и самые поздние уровни (отметки и даты их наблюдения) ледостава, первой под­ вижки льда, весеннего ледохода, пика паводка или половодья, ме­ жени, осеннего или зимнего ледохода.

Перенос расчетных и характерных уровней со створа водпоста на створ перехода производят по продольному уклону водотока по кривым связи соответственных уровней и другими приемами [141].

Независимо от того, имеется ли в районе мостового перехода водомерный пост или нет, устанавливают отметки следующих ха­ рактерных уровней воды, необходимых для проектирования мосто­ вого перехода: уровня высокой воды, высокого ледохода, высокой подвижки льда, низкой подвижки льда, средней межени, низкой межени.

Эти уровни устанавливают по аналогии, по опросу старожилов, по меткам и местным признакам, по соображению с другими кос­ венными данными. ; Так, например, уровень высокого ледохода может быть опреде­ лен по повреждениям коры на деревьях, растущих по берегам глав­ ного русла; уровень низкой межени может быть определен по отмет­ ке гребня нижележащего переката и минимальной глубине воды

на нем.

При определении уровня высоких вод (УВВ) необходимо воз­ можно точнее установить даты половодий и собрать данные об уровнях за все годы, которые могут быть указаны местными жите­ лями.

Если точные даты половодий или паводков установить невоз­ можно, то необходимо установить примерное время их прохожде­ ния, учитывая тип (ливневой, от снеготаяния, таяния ледников, смешанный), а также количество паводковых пиков в году.

Если на реке есть водомерный пост, то установленные на перехо­ де характерные уровни используют для переноса с водпоста этих уровней заданной вероятности превышения; если водомерного пос­ та нет, то эти уровни, кроме УВВ, будут приняты в качестве рас­ четных.

Сведения о наивысших уровнях воды, наблюдавшихся на реках

СССР, собраны в монографии Б. Д. Зайкова [50], а также в Указа­ ниях по определению расчетных наивысших уровней воды рек и озер (СН 397-69), где также приведены ориентировочные вероятно­ сти их превышения.

Данные водомерных постов являются наиболее надежными. Однако даже опубликованными ГМС данными необходимо пользо-

ватьея только после соответствующего анализа их, так как в процес­ се наблюдений бывают изменения нулей графиков водлостов, из­ менения отметок их после повторных нивелировок, а также перене­ сение в другое место створов водпостов. Эти сведения опубликова­ ны в гидрологических ежегодниках и в ресурсах поверхностных вод

СССР.

Однако во многих случаях установление отметок УВВ опросом старожилов или последам паводков являются единственно возмож­ ными способами. Это относится к большинству малых рек.

Необходимо попытаться определить уровень и год половодья, сведения о котором были получены старожилами от своих отцов и дедов.

Не следует пренебрегать и приближенными данными: часто пожилые люди не могут вспомнить года, однако могут указать свой возраст (или возраст рассказывавшего им лица) во время прохож­ дения исключительного половодья. Такая примерная дата в -сопо­ ставлении с другими данными поможет установить год исключи­ тельного половодья или, во всяком случае, даст представление о периоде N лет, в течение которого данный уровень не повторялся.

Чтобы представить, насколько часто приходится пользоваться косвенными методами при установлении УВВ, приведем следующие цифры: для Верхне-Волжского сравнительно изученного района чис­ ло водотоков длиной более 10 км составляет, по данным Гидроме­ теослужбы, ~4400, а число водотоков, на которых действуют водо­ мерные посты, ~ 500.

Определение отметок УВВ по следам на местности производят в малообжитых районах, а также при сомнении в правильности по­ казаний старожилов. Такими следами являются оставшиеся мелкие сучки, обломки тростника, пучки травы, ил и т. п. на стволах деревьев и пологих берегах; отложения взвешенных речных нано­ сов или нефти на коре деревьев и в расщелинах скал; полоса смыва пустынного загара на скальных берегах; следы подмыва крутых не­ скальных берегов течением воды; границы распространения пой­ менной растительности в степных засушливых районах; линия изме­ нения цвета и состава травы на открытых задернованных склонах пойменной террасы; линия смачивания оштукатуренных стен зда­ ний, а также лёссовой или глинистой поверхности древних конусов выноса в пустынных районах и другие признаки.

Следы на коре деревьев, смыв пустынного загара и линия изме­ нения цвета травы лучше видны на некотором расстоянии от этих следов.

Для УВВ, определенного по местным признакам, остаются неиз­ вестными год паводка и период, за который этот паводок был наивы-сшим. Поэтому надо опросным путем получить сведения об УВВ за различные годы (даже вдали от перехода) для установле­ ния времени паводка, оставившего следы на местности.

Когда приходится определять отметки УВВ по следам на мест­ ности, следует иметь в виду, что нижняя граница полосы смыва пустынного загара может быть отнесена к среднему паводочному

уровню, а верхняя — к уровню повторяемостью порядка 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.

Аккумулятивные следы, оставшиеся на стволах деревьев, рас­ тущих на поймах, а также ботанические признаки, указывающие на затопление пойменных террас, следует отнести к сравнительно вы­ соким половодьям повторяемостью порядка 1 раз в 10—20 лет.

Невысокая точность определения отметок УВВ изложенными способами может быть отчасти компенсирована числом таких оп­ ределений, так как при большом числе их легче выявить случайные ошибки.

На крутом повороте русла отметки УВВ на берегах могут зна­ чительно отличаться Друг от друга вследствие перекоса зеркала потока в поперечном направлении.

На горных реках с большими уклонами разность отметок УВВ на различных берегах иногда бывает очень большой. Это может быть в двух случаях: когда основная часть потока прорывается на пойменную террасу и, не сумев выработать новое русло, постепенно возвращается в старое (при этом отметки УВВ на поймах оказыва­ ются значительно выше отметок УВВ в русле) ; когда река меандрирует в древнем конусе выноса и обширные поймы расположены на значительно более низких отметках, чем бровки русла (при этом отметки УВВ на поймах оказываются значительно ниже отметки УВВ в русле).

Для определения уклона свободной поверхности потока снима­ ют продольный профиль русла реки по урезу воды на момент про­ изводства работ.

Продольный профиль, как правило, снимают при низких уровнях іводы в реке; в этот период наибольшие уклоны соответствуют пере­ катным, а наименьшие — плесовым участкам русла. С подъемом уровня воды уклоны на плесах увеличиваются, а на перекатах уменьшаются; при выходе воды на пойму на уклон потока начина­ ют влиять спрямляющие течения между излучинами русла, а так­ же изменения плана и ширины речной долины.

Поэтому протяженность съемки продольного профиля зависит от местных условий и должна обеспечить возможность построения зависимостей i= f ( H ) от межени до УВВ для расчетных створов при условии определения уклона с точностью 10% (52).

При бытовом режиме реки, не нарушенном гидротехническими сооружениями, продольный профиль снимают обычно на протяже­ нии участка ситуационного плана перехода (желательно не менее суммарной длины трех плесов и трех перекатов). Для крупных рек длина профиля может быть сокращена до одного плеса и одного переката при соблюдении указанной выше точности определения уклона.

Если мостовой переход находится в сфере подпора другой рекой, продольный профиль снимают вниз от перехода до устья реки, где определяют отметку УВВ подпирающей реки; вверх от

перехода продольный профиль снимают до конца кривой подпора. При большой длине кривой подпора продольный профиль составля­ ют по картографическому материалу; таким же способом состав­ ляют профиль до ближайшего водпоста, если он расположен вне пределов съемки ситуационного плана.

Если мостовой переход находится на участке реки, зарегулиро­ ванном в межень каскадами малых ГЭС, мельничных плотин или колхозных прудов, не влияющих на прохождение весенних павод­ ков, съемку продольного профиля производят на участке от нижне­ го бьефа нижерасположенной плотины до конца распространения подпора вышерасположенной плотины. Такое протяжение съемки необходимо для расчета прорыва некапитальных плотин.

При расположении мостового перехода в верхнем или нижнем бьефах капитальной плотины ГЭС съемку продольного профиля не производят и все данные для его построения получают в организа­ циях, ведающих проектированием или эксплуатацией ГЭС.

При съемке продольного профиля реки необходимо использо­ вать картографическую основу (фотопланы и карты масштабов не мельче 1 : 25 000), на которой данный водоток выражен достаточно детально (имеет ширину русла не менее 2 мм в масштабе карты).

При съемке продольного профиля русла производят промеры глубин по фарватеру в характерных точках дна (гребень переката, плесовая ложбина). В этих же местах определяют отметки бровок обоих берегов реки; кроме этого, определяют отметки наиболее по­ ниженных участков современных прирусловых валов.

Урезы воды нивелируют в характерных местах, определяющих переломы свободной поверхности воды: в начале и конце перекатов и плесов, в устьях притоков и крупных логов, впадающих в реку, в местах перегибов между двумя излучинами и в их серединах,- а также у населенных пунктов, пристаней, мостов, запаней, у мелких плотин и других гидротехнических сооружений, расположенных на участке съемки.

Пользуясь этими характерными точками и опознавая их на фотоплане или карте, определяют расстояние между ними по фар­ ватеру русла для составления продольного профиля реки.

Если необходимой картографической основы нет, то проклады­ вают теодолитный ход на протяжении участка съемки профиля, к которому привязывают урезные точки и от которого снимают план русла реки.

На время съемки продольного профиля открывают временный водомерный пост и при нивелировке урезов отмечают время ее. Отметки урезов воды приводят к одному моменту времени введени­ ем соответствующих поправок по наблюдениям на водомерном пос­ ту. Места определения УВВ привязывают к продольному профилю реки. Пример оформления продольного профиля реки приведен на рис. ІѴ-3.

На конусах выноса горных водотоков, вся поверхность которых является действующей или покрыта сетью мелких русел, переформирующихся при больших паводках, продольные профили снимают

Рис. ІѴ-3. Пример оформления продольного профиля реки:

1 — установленные на местности отметки УВВ 1969 г.; 2 — то же, УВВ 1971 г.

(или составляют по картографическим материалам) от горловины ущелья до подошвы конуса по прямым, проходящим через точки, в которых намечено устройство водопропускных сооружений.

Бели большая часть поверхности конуса выноса является недей­ ствующей, а паводки проходят в выраженной зоне блуждания пото­ ка или во врезанном в конусе русле, то продольный профиль снима­ ют на том же протяжении, что и в первом случае по наиболее по­ ниженным местам зоны блуждания или русла.

На продольном профиле реки производят построение линии сво­ бодной поверхности и определение уклонов потока при УВВ.

Продольный профиль свободной поверхности воды при межени, как сказано выше, значительно отличается от профиля ее при па­ водках. На уровне выхода воды на пойму уклон потока приближа­ ется к среднему уклону дна русла на данном участке реки. Если поймы имеют примерно однообразную ширину и глубину, уклон их поверхности мало отличается от среднего уклона дна русла и нет спрямляющих течений, то при дальнейшем подъеме уровня воды уклон свободной поверхности, как правило, не изменяется. Если же поймы резко сужаются или расширяются вниз по течению, то это влияет на уклон свободной поверхности, соответственно уменьшая или увеличивая его; спрямляющие течения на пойме также увеличи­ вают уклон. Часто бывает, что в паводочных условиях на данном участке реки наблюдается подпор водами другой реки, незаметный при меженном уровне воды. Подпирающее влияние может оказать