СВЯЗЬ НИВЕЛИРНЫХ ЛИНИИ И ОСОБЕННОСТИ НИВЕЛИРОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕПЯТСТВИЯ И ОВРАГИ

4.3.2. ПЕРЕДАЧА ВЫСОТ ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕПЯТСТВИЯ И ОВРАГИ

На точность передачи высот через препятствия в основном оказывают влияние три вида погрешностей.

а. Погрешность взгляда. Величина этой погреш­ности зависит от способа нивелирования, от применяемого ниве­лира и от ширины препятствия. Погрешность можно вычислить по формуле, приведенной в п. 4.1.

Если при передаче высот на линии нивелирования III класса предполагают использовать нивелир типа Н3 с увеличением зрительной трубы Г=30^х, уровнем с ценой деления τ = 20″ на 2 мм и K*=30, то погрешность взгляда при ширине препятствия 200 м будет равна ±1,6 мм; при ширине препятствия 400 м погрешность становится равной ±3,2 мм. Поэтому Инструкция указывает, что при передаче высот через препятствия шириной более 400 м на линиях нивелирования III и IV классов следует применять инструменты и методы, предусмотренные для нивелиро­вания II класса. Отметим, что препятствия шириной более 400 м на линиях нивелирования III и IV классов будут встречаться редко, и их по возможности следует избегать. Даже на линиях нивелирования I и II классов, которые прокладываются во всех районах нашей страны, препятствия шириной более 500 м состав­ляют всего 27%. Поэтому здесь будут подробно рассмотрены только те способы, которые применяются при передаче высот через препятствия шириной до 400 м.

* К — коэффициент, зависящий от способа визирования.

б. Погрешность превышения, вызванная уг­лом i нивелира и его изменениями за время между наблюдениями на разных берегах пре­пятствия. При равенстве расстояний между нивелиром и рейками эта погрешность исключается. Если же угол i изме­нился за время, между окончанием наблюдений на одном бере­гу и началом наблюдений на другом, а расстояние между ниве­лиром и рейками не равны, то превышение будет содержать по­грешность, влияние которой можно оценить величиной

где Δi —изменение угла i за время между наблюдениями на разных берегах, Δ l=l_дальн—l_ближ — неравенство расстояний между нивелиром и рейками при наблюдениях с противополож­ного берега.

Угол i у современных нивелиров при изменении температуры на 1°С изменяется в среднем на 0,5—1,5″. При обычных погод­ных условиях летом за 1 ч температура воздуха может изменить­ся на 2—4° С. Таким образом, за время между наблюдениями на разных берегах, т. е. за 30 мин, угол i нивелира может изменить­ся на 1,0—1,5″, что вызывает погрешность в среднем превыше­нии при передаче высот на расстояние 400 м, равную

Если же изменения угла i будут больше, то соответственно величина погрешности будет больше. Рекомендуется выполнять передачу высот при облачной и пасмурной погоде, когда изме­нения температуры воздуха наименьшие. Во время измерений следует особенно тщательно оберегать нивелир от воздействий солнечных лучей.

в. Влияние рефракции. Инструкция рекомендует выполнять передачу высот через водное препятствие шириной более 200 м при облачной и пасмурной погоде, а в солнечные дни начинать работу не ранее чем через 3 ч после восхода и заканчивать наблюдения за 3 ч до захода солнца. Наблюдения следует проводить одновременно двумя наблюдателями, двумя инструментами с противоположных берегов.

В зависимости от ширины препятствия передачу высот на линиях нивелирования III и IV классов выполняют разными спо­собами. Независимо от способа передачи высот следует стре­миться к тому, чтобы ширина препятствия была минимальной, используя для этого наиболее узкие места, острова, мели и такое время года, когда уровень воды в реке минимальный. При пере­дачах высот через водные препятствия визирный луч не должен проходить над зарослями, островами и мелями. Нивелирование следует выполнять только в такие периоды дня, когда условия для наблюдений благоприятны. Если ширина водного препятст­вия больше 150 м, то на обоих берегах водного препятствия необходимо заложить по одному постоянному знаку. Превыше­ния между этими знаками должны быть не более 0,5 м.

Подготовительные работы. До начала работ по передаче высот любым способом выполняют детальную рекогносцировку местности. Выбирают места для установки нивелира и реек. При этом следят, чтобы грунт в местах установки нивелира и реек был достаточно твердым, расстояния между нивелиром и рейка­ми наименьшие, на пути луча отсутствовали заросли и мели. Берега в районе передачи высот в топографическом отношении должны быть однообразными.

В случае необходимости закладываются недостающие вре­менные и постоянные грунтовые реперы. Высоты реперов, зало­женных на разных берегах, не должны отличаться друг от друга более чем на 0,5 м. Для приближенного определения высот используют горизонт воды в реке. В качестве временных реперов могут использоваться деревянные колья длиной около 1 м и тол­щиной 10—15 см. Колья должны быть забиты за 2—3 дня до начала работ по передаче высот. В необходимых случаях под ножки нивелира забивают колья. За 1—2 дня до передачи высот изготавливают все необходимое дополнительное оборудование: оттяжки для реек, приспособления для защиты нивелира от воз­действий солнечных лучей и т. д. Подготавливают нивелир и рейки к работе. За день до передачи высот определяют угол i ни­велира и в необходимых случаях исправляют его. Угол i должен быть равен 2—3″, т. е. х не должен превышать 1—2 мм на 75 м. Во время передачи высот нивелир не юстируют, но каждый день определяют угол i. Выполняют все требуемые Инструкцией повер­ки и исследования нивелира и реек. В начале полевого сезона исследуют ход фокусирующей линзы. Ход фокусирующей линзы у нивелира, предназначенного для передачи высот, должен быть хорошим, в противном случае нивелир следует заменить.

Детально знакомят и разъясняют обязанности членам брига­ды. Особое внимание обращают на тех работников, которые будут находиться на другом берегу и производить отсчеты при помощи индекса по рейке. Если бригада до этого не производила работ по передаче высот, то выполняют опытную передачу через препятствие. Особое внимание при этом обращают на соблюдение правил по технике безопасности членами бригады, на связь меж­ду членами бригады, находящимися на разных сторонах препят­ствия. При ширине препятствий до 200 м на линиях III и IV классов передачу высот выполняют одним из двух способов.

На реках с пологими берегами нивелир и рейки устанавли­вают вблизи уреза воды (рис. 65), причем последние на равных расстояниях от нивелира. Лучи визирования на заднюю и перед­нюю рейки должны проходить в одинаковых условиях, например над водной поверхностью, при передачах высот через овраги — над поверхностью земли. В этом случае влияние угла i нивелира и рефракции на измеренное превышение будет минимальным.

При передачах высот этим способом на линиях нивелирова­ния III и IV классов наблюдения на станции выполняют по обычной программе, но двумя приемами (табл. 19).

Рис. 65.

Передача высот через водные препятствия шириной 150—200 м пер­вым способом.

Этим способом можно передавать высоты через препятствия до 400 м, если на середине реки имеются острова или мели, позволяющие установить на них нивелир или рейку так, чтобы расстоя­ния между ними были равными. В этом случае визирные лучи, идущие как на первую, так и на вторую рейки, будут находиться в одинаковых условиях. При

этом также должно соблюдаться равенство расстояний Р\И= = ИР₂ (рис. 66) или Р₁И₁ = И₁Р₂, Р₂И₂=И₂Р₁ (рис. 67). При осуществлении передачи высот по схеме, показанной на рис. 67, одновременно перевозят с одного берега на другой нивелир и одну из реек.

Ход от_____до______ 24 октября 1969 г.; начало 8 ч 10 мин,

конец 8 ч 25 мин

Условия работы: грунт твердый Изображение спокойное; облачность сплошная

При использовании деревянных ре­ек порядок наблюдений на станции обычный. Образец записи в журнал дан в табл. 20. В обратном ходе ниве­лирование через препятствие выполня­ют обязательно в другую половину дня.

При передаче высот через препят­ствия шириной 200—400 м наблюдения выполняют способом подвижной марки.

Нивелирование, как правило, выполняется одновременно дву­мя бригадами с противоположных берегов (рис. 69) с исполь­зованием двух нивелиров и двух комплектов реек. Превышение между реперами, находящимися на разных берегах, определяют сразу для прямого и обратного ходов.

Передачу высот через реки шириной более 150 м производят обязательно в присутствии начальника партии. При передаче высот через препятствия шириной более 200 м на линиях III и IV классов необходима радиосвязь между берегами.

Передачу высот через препятствия шириной 200—400 м нивелирами без плоскопараллельных пластинок на линиях нивелирования III и IV классов выполняют при помощи щитков с дву­мя белыми штрихами способом под­вижной марки. Ширина белых штри­хов должна быть равна 0,06s мм, где s — ширина препятствия в метрах.

Дата: 13.09. 1971 г. Погода ясно, слабый ветер

Наблюдатель: Петров Начало: 10 ч 10 мин Конец: 10 ч 32 мин

Изображение: слабоколеблющееся

Дата: 6.07. 1972 г. t _возд =+20,2° t _возд = +20,5° Ясно, слабый ветер.

Нивелир: Н3 № 12357 Рейки Р₂ и Р₃ установлены на кольях

Угол: i = +3″,0 Рейки Р₁ и P₄ — на грунтовых реперах

Примечание. Разность высот нулей

Р₂ и Р₃ = 4687

Р₁ и Р₄ = 4787




Расположение реперов и реек и направление прямого хода

Отсчеты по ближним рейкам

Б⁽³⁾_чер= 2012 Б⁽³⁾_кр = 6700

Б⁽⁴⁾_чер= 2292 Б⁽⁴⁾_кр = 7080

Б⁽³⁾_чер—Б⁽⁴⁾_чер=—280 Б⁽³⁾_кр—Б⁽⁴⁾_кр=—380

Результаты компарирования щитков

Б⁽¹⁾_чер — Б⁽²⁾_чер = +315 Б⁽¹⁾_кр — Б⁽²⁾_кр = +418

Б⁽³⁾₂—Б⁽⁴⁾₂=—280 А⁽³⁾_кр—Б⁽⁴⁾_кр=—380

Б⁽¹⁾₂—Б⁽²⁾₂=+318 Б⁽¹⁾_кр—Б⁽²⁾_кр=+418

—838 —839

Наблюдения в этом случае выполняются в такой последова­тельности. Производят отсчеты обычным образом по черной и красной сторонам ближних реек P₁ и Р₂ Устанавливают щиток на дальней рейке Р₃ таким образом, чтобы середина белого штри­ха находилась вблизи средней нити сетки, а концы пузырька цилиндрического уровня должны быть в это время совмещены.

По команде наблюдателя, передаваемой по радио, помощник, находящийся у дальней рейки, медленно перемещает щиток до тех пор, пока средняя нить не окажется точно на середине пер­вого белого штриха щитка. В это время по команде наблюдателя помощник производит отсчет по черной стороне рейки a_ч при помощи индекса с точностью 1 мм. Таких совмещений на каж­дый штрих щитка и отсчетов по рейке делают четыре и получают средние значения а′_ч и а′′_ч. Поворачивают щиток и рейку на 180° и производят отсчеты а′_к и а′′_к по красной стороне рейки по первому и второму штрихам.

Полные отсчеты по черной и красной сторонам реек равны

A⁽ⁱ⁾ = a + c, (4.15)

где i — номер рейки, c — расстояние от середины штриха до индекса. Перед с ставят знак плюс, если индекс щитка при отсчете находился внизу, и минус, если—вверху.

Затем такие же наблюдения повторяют на рейку Р₄. В одной половине визирования щиток перемещают вращением микромет­ренного винта по ходу часовой стрелки, в другой — против хода. Одновременно с другого берега должны выполняться наблюде­ния другим наблюдателем. После окончания наблюдений на одном берегу наблюдатели с нивелирами переезжают на другой берег. Разрыв во времени между концом наблюдений на одном берегу и началом наблюдений с другого берега должен быть минимальным, не более 30 мин. На наблюдения всего приема должно затрачиваться около 60—80 мин. На другом берегу на­блюдения начинаются с отсчетов по дальним рейкам и заканчи­ваются на ближних. Образец наблюдений и вычислений превы­шений дан в табл. 21.

Допустимые расхождения между значениями превышений, полученными в полуприеме по разным створам, и расхождения значений превышений, полученных разными наблюдателями, не должны превышать 10 мм. Если окажется, что полученные пре­вышения различаются больше, то необходимо выполнить еще один сдвоенный полуприем и из всех полученных результатов, за исключением грубых, взять среднее.

В исключительных случаях на линиях нивелирования III и IV классов, а также линиях технического нивелирования передача высот через водные препятствия может производиться по льду. Перед началом нивелирования выбирают трассу и очищают ее от снега.

При наблюдениях на станции должны соблюдаться все допус­ки, установленные Инструкцией для нивелирования соответствую­щего класса. Нивелирование по льду выполняют по деревянным башмакам или по деревянным кольям, вмороженным в лед. Деревянные колья должны быть длиной 20—30 см и диаметром 8—10 см. В их торцы вбивают гвозди. В местах постановки ниве­лира для каждой ножки штатива или вмораживают колья длиной 10—15 см и толщиной 8—10 см, или используют штативы с дере­вянными удлинителями ножек.

Последовательность наблюдений на станции та же, что и при обычном нивелировании. Передачу высот по льду выполняют дважды в прямом и дважды в обратном направлениях. При нали­чии двух бригад нивелирование выполняют навстречу друг другу. Расхождения между средними значениями превышений допуска­ются не более ±10 мм √L при нивелировании III класса и ±20 мм √L — при нивелировании IV класса, где L — расстоя­ние в км между реперами, находящимися на разных берегах.

Нивелирование по льду производят в периоды наименьших суточных колебаний льда. При выборе времени суток для произ­водства работ руководствуются данными наблюдений за суточ­ными колебаниями поверхности льда, полученными на ближай­ших гидрометеорологических станциях. При нивелировании через водоемы, где наблюдаются резкие изменения положения поверх­ности льда более 10 мм в час, одновременно с нивелированием производят наблюдения за поверхностью льда и вводят поправки в измеренные превышения за эти движения. В этом случае через каждые 10 мин при помощи нивелира, стоящего на берегу, про­изводят отсчеты по рейке, прикрепленной к вмороженному в лед столбу, отстоящему от берега на 50—60 м. Пример записи отсче­тов по рейке и введения поправки в превышение дан в табл. 22.

Таблица 22 Образец записи наблюдений за движением льда

Время	Отсчет по черной стороне рейки	Время	Отсчет по черной стороне рейки	Время	Отсчет по черной стороне рейки
10 ч 20 мин 10 30 10 40 10 50 11 00 11 10 11 20 11 30 11 40 11 50	2014 2020 2025 2025 2035 2038 2040 2040 2042 2050	12 ч 00 мин 12 10 12 20 12 30 12 40 12 50 13 00 13 10 13 20 13 30	2053 2056 2058 2060 2065 2070 2070 2068 2055 2050	13 ч 40 мин 13 50 14 00 14 10 14 20 14 30 14 40 14 50 15 00 15 10	2050 2058 2045 2040 2042 2044 2040 2038 2035 2030

		Измерения		Изменение положения поверхности льда
Ход	hизм, м	начало	конец		hиспр м
Прямо Обратно	+0,613 —0,543 +0,070	10 ч 40 мин 13 10	12 ч 30 мин 15 00	—0,035 +0,033	+0,578 —0,576 +0,002

При нивелировании по льду не допускают скопления людей и транспорта вблизи места работ. Прерывать работы запрещает­ся. Если по какой-либо причине были прекращены работы на трассе, то наблюдения начинаются от репера, находящегося на берегу.

Рис. 70. Забивка кола при передаче высоты по урезу воды.

При передаче высот через препят­ствия шириной 200—400 м при нивели­ровании IV класса и техническом ниве­лировании разрешается выполнять пе­редачу высот по урезу воды. Передачу высот по урезу воды производят в ти­хую и безветренную погоду. На реке выбирают прямолинейный участок со спокойным течением. Вблизи уреза воды на обоих берегах выкапывают Г-образные отводные каналы (рис. 70). По сигналу в канавах забивают по од­ному колу так, чтобы верхние срезы кольев оказались одновременно на од­ном уровне, т. е. на уровне воды. Тот­час же колья связывают нивелирова­нием с соответствующими реперами. Превышение между реперами на бере­гах равно сумме превышений по ходу, полученному на двух берегах. Например, от реп. 2435 до уреза воды превышение равно —2,345 м, на другом берегу от уреза воды до грунт, реп. 2367 равно +2,998 м, превышение между реперами будет +0,653 м.

Нивелирование по урезу воды производят дважды. Расхож­дения между значениями превышений допускают до ±20мм√L, где L — расстояние между реперами в км.