Файл: Методические рекомендации по измерению расходов воды рек аэрометодами..pdf

в высотном отношении на одно деление таким образом, чтобы чер­ ному делению одной рейки соответствовало белое другой.

При аэрофотосъемке реек оптимальным масштабом является масштаб 1 : 1000; предъявляются повышенные требования к опре­ делению и установке «угла сноса» самолета.

Деления рейки величиной 9,9 см читаются на аэрофотоснимке даже невооруженным глазом, что объясняется увеличением их длины за счет «смаза» фотоизображения. Точность дешифрирова­ ния повышается при использовании луп различной кратности. Ве­ личина линейного сдвига изображения не должна превышать 0,3— 0,4 мм, что в заданном масштабе съемки и скорости полета само­ лета порядка 180 км/ч обеспечивается при величине выдержки не более 1/150—1/250 с.

Большое влияние на точность отсчета уровня по аэрофото­ снимку с направленным сдвигом изображения оказывает прозрач­ ность воды, так как при очень высокой прозрачности воды деле­ ния рейки, расположенные под водой, изображаются на снимке почти такой же плотности, формы и размеров, как и надводные.

§ 2. Определение переходных коэффициентов для вычисления средних скоростей в живом сечении по измеренным поверхностным скоростям

В Методических указаниях, № 72 вопрос об определении пере­

по средней скорости потока, a Q<j,—-фиктивный расход, вычислен­ ный по поверхностным скоростям потока) рассмотрен в зависимо­ сти от наличия или отсутствия в конкретном створе детальных вертушечных измерений. При этом рекомендации по выбору К даны применительно к беспойменным створам, тогда как для пой­ менных отсеков и рукавов этот вопрос рассмотрен отдельно.

Все рекомендации, изложенные в Методических указаниях, № 72, не потеряли своей силы и ими можно продолжать пользо­ ваться. Некоторое исключение составляет вопрос о выборе коэф­ фициента К при отсутствии вертушечных измерений.

За последнее время довольно широкое распространение, осо­ бенно в нормативных документах МПС (инструкциях, руковод­ ствах), получила формула для коэффициента К, предложенная Г. В. Железняковым. Ее преимущество по сравнению с формулой, приведенной в Методических указаниях, № 72 (т. е. формулой Д. Е. Скородумова), состоит в том, что она выведена из теоре­ тических предпосылок и, кроме того, учитывает влияние на коэф­ фициент К неравномерности распределения глубин по поперечному профилю. В равных условиях, т. е. при неучете характера измене­ ния глубин в поперечном сечении, формула Железнякова дает

40

Ниже приводится краткое изложение способа определения ко­ эффициента К, по Железнякову.

Пример определения коэффициента К• Пусть известно, что Лср/Лмакс = 0,50 = ац- Коэффициент шероховатости русла, по визуаль­ ной оценке, а также по данным таблицы М. Ф. Срибного, составил

п= 0,05. Средняя глубина русла hcР = 3,0 м. Вычисляем коэффициент С по формуле Маннинга

41

В случае если значение коэффициента шероховатости К оце­ нить затруднительно, а имеется лишь характеристика русла (поймы) и величина средней глубины реки, то приближенно ве­ личину К можно оценить на основании следующей табл. П-6, так­ же предложенной Г. В. Железняковым.

Таблица П-6

В последние годы в ГГИ в результате обобщения большого на­ турного материала И. Ф. Карасев [17] предложил следующую эмпи­ рическую формулу для коэффициента К

Следует иметь в виду, что данные гидрометрических наблюде­ ний, нанесенные на график K = f(C), дали весьма существенный разброс, особенно в диапазоне значений С от 20 до 50. Поэтому осредненная кривая проведена по этим данным в значительной мере условно.

Формула справедлива для значений С> 12 м°’5/с, когда она дает минимальные значения /С=0,77. Это несколько выше значе­ ния, рекомендованного Железняковым для того же С (/( = 0,73). Вообще эта формула дает наиболее высокие значения К по срав­ нению с двумя другими формулами (например, при С = 60, по Скородумову, К = 0,91; по Железнякову К = 0,88, по Карасеву К = 0,94). Сложность скоростного поля в естественных водотоках и влия­ ние на него целого ряда факторов, таких, как неравномерность по­ тока, наличие подпоров, деформаций русла и других не позво­ ляют в настоящее время оценить величину переходного коэффи­ циента К с точностью, большей чем ±10% . В связи с этим выбор той или иной формулы для определения коэффициента К не имеет принципиального значения.

42

Раздел III

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ С САМОЛЕТА ПО ПОВЕРХНОСТНЫМ ПОПЛАВКАМ

Г Л А В А I

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЙ С САМОЛЕТА

§ 1. Сущность способа

При наличии большого количества опорных (неподвижных) то­ чек на гидростворе может быть применен комбинированный ва­ риант съемки, при котором поплавки сбрасывают и дважды фото­ графируют сразу же на всей длине створа (как при маршрутной съемке), но при камеральной обработке по аэрофильму первого залета развивается плоская фототриангуляция и на полученную основу (планшет с опорными точками) трансформируется от­ дельно каждый кадр второго залета.

Определение поверхностных скоростей течений осуществляется путем двукратного фотографирования специальных поплавков, сбрасываемых с самолета'.

Наиболее просто скорости течения с самолета определяются в тех случаях, когда на одном снимке можно получить изображе­ ние обоих берегов реки. Тогда, производя дважды, через интер­ вал времени At, аэрофотосъемку сброшенных с самолета поплав­ ков, можно, пользуясь неподвижными ориентирами, нанести на один из аэроснимков второе положение поплавков и, зная мас­

Однако такие измерения возможны только на небольших ре­ ках, захватываемых одним аэроснимком. Подробно эта методика изложена в Методических указаниях, № 72.

Для измерения скоростей течений на широких реках (не покры­ ваемых одним аэроснимком) или на пойменных створах применя-

1 В отдельных случаях в качестве поплавков могут использоваться льдины, бревна и другие плавающие предметы.

43

ется съемка отдельными отсеками, или маршрутная аэрофото­

съемка.

Съемка поверхностных скоростей течений отдельными отсеками по существу ничем не отличается от проведения работ на узких реках, когда поток захватывается одним аэроснимком. Разница заключается лишь в том, что самостоятельными потоками в дан­ ном случае рассматриваются отдельные отсеки створа, т. е. уча­ стки реки или поймы, захватываемые одним аэроснимком. В ка­ честве границы между двумя соседними отсеками принимается линия, проходящая через две неподвижные точки, располагаю­ щиеся в зоне перекрытия аэроснимков. Размеры отсеков створа выбираются с учетом масштаба съемки и надежного захвата их отдельными кадрами. При этом сброс и съемка поплавков может выполняться одновременно на нескольких отсеках с последующей раздельной обработкой каждого отсека. Взаимная привязка аэро­ снимков двух последующих залетов осуществляется по любым не­ подвижным объектам, изобразившимся на снимках. Заметим, что отдельные точки привязки могут быть созданы и непосредственно с самолета, путем сброса якорных буйков.

Способ измерения расходов воды в отдельных отсеках приме­ ним главным образом на пойменных участках рек, где, как пра­ вило, имеется большое количество различных неподвижных объ­ ектов для привязки отдельных снимков.

Маршрутная съемка выполняется одновременно на всем створе с привязкой к опорным пунктам уже не отдельных кадров, а пол­ ностью всего съемочного маршрута непосредственно к противопо­ ложным берегам реки. Маршрутная съемка может производиться также и на отдельных участках створа с привязкой к любым не­ подвижным точкам или буям, только конечных аэроснимков марш­ рута.

Процесс выполнения летных работ при маршрутной съемке также начинается с разброса поплавков, но в данном случае он производится одновременно по всему маршруту. Затем весь марш­ рут дважды фотографируется. При этом интервал времени между съемками выбирается в зависимости от скорости течения, длины маршрута и требуемой точности получения результатов.

Для обеспечения в последующем монтажа маршрутов поплавки сбрасываются с таким расчетом, чтобы в перекрывающиеся части снимков попадало не менее трех поплавков. Конечные кадры маршрутов вместе с поплавками должны захватывать и опорные пункты.

В процессе обработки материалов аэрофотосъемки выполняется монтаж маршрутов по изображениям идентичных поплавков. Мон­ таж производится на кальке непосредственно по фильму, без ис­ пользования контактных отпечатков. На эти же кальки наносятся изображения опорных пунктов. Кальки монтажа маршрутов сов­ мещаются друг с другом по изображениям неподвижных опорных пунктов, после чего путь L, пройденный поплавками за время At, определяется как расстояние между изображениями идентичных

44

поплавков. Нанесение маршрутов на отчетную карту производится по опорным пунктам.

Маршрутная съемка может быть применена главным образом на прямолинейных руслах больших рек и на поймах с относи­ тельно ровным рельефом ложа, где поток не имеет резких изги­ бов и относительно равномерен. Съемка короткими маршрутами (из 4—7 кадров) может быть использована значительно шире, как в руслах небольших рек, так и на отдельных участках пойм.

Вполне понятно, что описанные выше приемы съемок отдель­ ными отсеками или маршрутами могут быть применены на одних и тех же участках. Например, в случае невозможности снять ос­ новное русло в мелком масштабе (из-за облачности) одним отсеком (на один кадр), можно эту же съемку произвести в более крупном масштабе (с малой высоты) отдельным небольшим маршрутом. Наоборот, выполненную маршрутную съемку створа или его ча­ сти при камеральной обработке можно разделить на отдельные от­ секи, и каждый из них обработать самостоятельно. (При условии, если возможна привязка отдельных кадров к неподвижным ори­ ентирам.)

Преимущество комбинированного способа перед первыми двумя способами состоит в том, что он при производстве съемок сплош­ ными маршрутами с небольшим интервалом времени позволяет получать результаты высокой точности.

В настоящих Рекомендациях авторы не сочли нужным выделять этот случай съемки в особый вид, а ограничились только указа­ ниями на особые требования к выполнению летных работ при этих съемках с подробным изложением камеральной обработки. Воз­ можность применения этого способа, конечно, чрезвычайно мала.

Полный комплекс съемочных работ по измерению поверх­ ностных скоростей течения с применением авиации включает:

1) предполетную подготовку, выполняемую в камеральных ус­ ловиях до производства полетов. В этот период намечается рабо­ чая схема съемок и в зависимости от этого устанавливаются мас­ штабы съемок, интервалы между двумя последовательными съем­ ками и т. п. Выполняются промерные работы (если профиль створа не определяется с самолета), а также в случае необходимости и оборудуется створ (см. Методические указания, № 72);

2) подготовительные предсъемочные работы, которые произво­ дятся с выходом самолета на рабочий створ. Эти работы вклю­ чают уточнение положения створов рабочих отсеков, штурманские промеры, установку (сброс) буйковых базисов, пробный сброс из­ мерительных поплавков и выбор сбросного створа;

3)съемочные работы, включающие рабочий сброс поплавков, их фотографирование, определение скорости и направления ветра;

4)камеральную обработку материалов.

Целью камеральной обработки материалов аэрофотосъемки яв­ ляется определение скорости и направления течения в местах сброса поплавков. Одновременно находятся абсолютные положе­ ния точек, в которых определялись векторы течения, с целью

45