河道测量.pptx
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1、第一节概述第一节概述 为丁开发河流水利资源,进行防洪、灌溉、航运和 水力发电等工程的规划与设计,必须知道河流水面坡降和过水断面的大小,了解水下地形情况。河道测量以河道为测量对象,总的来说,采用的控制测量方法与陆地上相同,最大的区别在于陆地上的地形特征点是可见到的,而河道上水下地形特征点是看不见的。河道测量的主要任务和目的:就是进行河道纵、横断面测量和水下地形测量,为工程规划与设计提供必要的河道纵、横断面图和水下地形图。河道纵断面图是河道纵向各个最深点河道纵断面图是河道纵向各个最深点(又称深又称深泓点泓点)组成的剖面图,图上包括河床深泓线、归算组成的剖面图,图上包括河床深泓线、归算至某一时刻的同
2、时水位线、某一年代的洪水位线、至某一时刻的同时水位线、某一年代的洪水位线、左右堤岸线以及重要的近河建筑物等要素。河道左右堤岸线以及重要的近河建筑物等要素。河道横断面图是垂直于河道主流方向的河床剖面图,横断面图是垂直于河道主流方向的河床剖面图,图上包括河谷横断面、施测时的工作水位线和规图上包括河谷横断面、施测时的工作水位线和规定年代的洪水位线等要素。河道横断面图及其观定年代的洪水位线等要素。河道横断面图及其观测成果同时是绘制河道纵断面图和水下地形图的测成果同时是绘制河道纵断面图和水下地形图的直接依据;特别是河道纵断面图,完全是依据河直接依据;特别是河道纵断面图,完全是依据河道横断面图绘制的。道横
3、断面图绘制的。在河道测量中,除了部分陆上测量工 作外,主要是水下下部分的测量工作。由于人们不能直接观察到水下地形情况,因此不能依靠直接测定地形特征点来绘制河道纵横断面图和水下地形图,必须采用均匀测点法来进行绘制;水下地形点的平面位置和高程也不像陆上地面点那样可以直接测量,而必须通过水上定位和水深测量进行确定。在深水区和水面很宽的情况下,水深测量和测深点平面位置的确定是一项比较困难的工作,需要采用特殊的仪器设备和观测方法。因此,本章在介绍河道纵横断面和水下地形测量前,必须重点介绍水位测量、水深测量和测深点的定位方法。测深断面和测深点的布设测深断面和测深点的布设n n 测深断面也称测深线n n 为
4、了能使测点分布均匀、不漏测、不重复,在实践上常采用散点法或者测深断面布设测深点。第二节第二节 水位测量水位测量 水位即水面高程。在河道测量中,水下地形水位即水面高程。在河道测量中,水下地形点的高程是根据测深时的水位减去水深求得的,点的高程是根据测深时的水位减去水深求得的,因此,测深时必须进行水位观测。这种测深时的因此,测深时必须进行水位观测。这种测深时的水值称为工作水位。由于河流水位受各种因素的水值称为工作水位。由于河流水位受各种因素的影响而时刻变化,为了准确地反映一个河段上的影响而时刻变化,为了准确地反映一个河段上的水面坡降,需要测定该河段上各处同一时刻的水水面坡降,需要测定该河段上各处同一
5、时刻的水位,这种水位称为同时水位或瞬时水位。此外,位,这种水位称为同时水位或瞬时水位。此外,由于大量降雨或融雪影响河水超过滩地或漫出由于大量降雨或融雪影响河水超过滩地或漫出两岸地面时的水位,称为洪水位。洪水位是进行两岸地面时的水位,称为洪水位。洪水位是进行水利工程设计和沿河安全防护必不可少的基本依水利工程设计和沿河安全防护必不可少的基本依据,在河道测量时必须进行洪水调查测量,提供据,在河道测量时必须进行洪水调查测量,提供某一年代的最大洪水高程。某一年代的最大洪水高程。一、工作水位的测定一、工作水位的测定n n 在进行河道横断面或水下地形测量时,如果作业时间在进行河道横断面或水下地形测量时,如果
6、作业时间很短,河流水位又比较稳定,可以直接测定水边线的高程很短,河流水位又比较稳定,可以直接测定水边线的高程作为计算水下地形点高程的起算依据。如果作业时间较长,作为计算水下地形点高程的起算依据。如果作业时间较长,河流水位交化不定时,则应设置水尺随时进行观测,以保河流水位交化不定时,则应设置水尺随时进行观测,以保证提供测深时的准确水面高样。证提供测深时的准确水面高样。n n 水尺一般用搪瓷制成水尺一般用搪瓷制成 长长1m1m,尺面刻划与水准尺相同。,尺面刻划与水准尺相同。设冒水尺时、先在岸边水中打入一个长木桩,桩侧钉上水设冒水尺时、先在岸边水中打入一个长木桩,桩侧钉上水尺,使水尺零点浸入水面以下
7、尺,使水尺零点浸入水面以下0 03-03-05m5m,尺面侧向岸边,尺面侧向岸边以便观测以便观测(下图下图)。然后根据邻近水准点用四等水准测量接。然后根据邻近水准点用四等水准测量接测水尺零点的高程。水位观测时,将水面所截的水尺读数测水尺零点的高程。水位观测时,将水面所截的水尺读数加上水尺零点高程即为水位。加上水尺零点高程即为水位。二、同时水位的测定二、同时水位的测定 测定同时水位的目的,是为了了解河段上的水面坡测定同时水位的目的,是为了了解河段上的水面坡降。降。对于较短河段,为了测定其上、中、下游各处对于较短河段,为了测定其上、中、下游各处 的同时水位,的同时水位,可由几人约定按同可由几人约定
8、按同时刻分别在这些时刻分别在这些 地方打下与水面齐平的木桩。再用四等水准测量从地方打下与水面齐平的木桩。再用四等水准测量从 旧近的巳知水准点引测确定各桩顶的高程,即得各旧近的巳知水准点引测确定各桩顶的高程,即得各 处的同时水位。处的同时水位。在较长河段上,各处的同时水位通常由水文站在较长河段上,各处的同时水位通常由水文站 或水位站提供。不需另行测定。如果备站没有同一时刻或水位站提供。不需另行测定。如果备站没有同一时刻的直接观测资料,则须根据水位过程线和水位观测记录,的直接观测资料,则须根据水位过程线和水位观测记录,按内插法求得同一时刻的水位。按内插法求得同一时刻的水位。第三节第三节 水深测量水
9、深测量 水深即水面至水底的垂直距离。为了求得地形点的高程,必须进行水深测量。水深测量常用的工具有测深杆、测深锤和回声测声仪等。一、测深杆一、测深杆 测深杆简称测杆。一般用长68m、直径5cm左右的竹杆制成。从杆的底端起,以不同颜色相间标出每分米分划,每1m处都有注记。底部有一定径10一15cm的铁制底盘,用以防止测深时测杆下陷而影响测深精度(图)。测杆宜在水深5m以内,流速和船速不大的情况下使用。测深时,将测杆斜向上游插入水中,当杆瑞到达河底且与水面成垂直时读取水面所截杆上读数,即为水深。二、测深锤二、测深锤 测深锤又称水铊。由重约48kg的铅锤和长约10m左右的测绳组成(图)。铅锤 底部通常
10、有一凹槽,测深时在槽内涂上牛油,可以粘取水底泥沙,借以判明水底泥沙性质。验证测锤是否到水底。测绳由纤维制成,以分米为间隔,系有不同颜色的分米标记;在整米处扎以皮条,注记米数。测深锤适用于水深10m以内,流速小于1 m/s的的河道测深。测深杆 测深锤三、回声测深仪三、回声测深仪(一)回声测深仪的主要构造和测深原理 回声测深仪是根据超声波能在均匀介质中匀速直线传播,遗到不同介质面则产生反射的特性设计制造的种测深仪器主要由激发器、换能器、放大器、记录显示设备和电源等部件组成(图)。由激发器产生的电脉冲经换能器转换为超声波发射到水底,声波从水底反射回来又被换能器接收转换为电脉冲。从声波发射到接收这段时
11、间t,由发声脉冲信号和收声脉冲信号推动记录器进行记录,并根据声波在水中的传播速度v(平均1500ms)自动转换为水深h,以数字形式或图像形式显示出来。声速v,往返时间t与水深h的关系为 h=vt/2n n 按照使用要求不同,回深测深仪可以设计成便按照使用要求不同,回深测深仪可以设计成便携式和固定式。便携式测深仪用于非固定船只上,携式和固定式。便携式测深仪用于非固定船只上,将激发器、放大器和记录显示器装配在一个机壳内将激发器、放大器和记录显示器装配在一个机壳内(称为主机称为主机),一放发射和接收共用一个换能器,因,一放发射和接收共用一个换能器,因此整个仪器比较小巧轻便。固定式测深仪用于专业此整个
12、仪器比较小巧轻便。固定式测深仪用于专业测量船及自动导航船上,激发器、放大器和记录显测量船及自动导航船上,激发器、放大器和记录显示器设计成分离式,分别安装在舱内的桌上或墙上;示器设计成分离式,分别安装在舱内的桌上或墙上;发射和接收各用一个换能器,分别安装在船底左右发射和接收各用一个换能器,分别安装在船底左右两边同一水平线上。两边同一水平线上。n n 按照水深显示方法,回声测深仪可分为真读式按照水深显示方法,回声测深仪可分为真读式和记录式两种;但现代回声测深仪一般同时具备直和记录式两种;但现代回声测深仪一般同时具备直读和记录两种功能。直读式回声测深仪读和记录两种功能。直读式回声测深仪(如上海超如上
13、海超声波仪器厂生产的声波仪器厂生产的CSCS2 2型和型和CSCS2A2A型型)以数字连以数字连续显示水深,直接从数码管上读取,使用比较简单。续显示水深,直接从数码管上读取,使用比较简单。下面重点介绍记录式回声调深仪。下面重点介绍记录式回声调深仪。(二二)记录式回声测深仪记录式回声测深仪 记录方式有直线时基式和圆周时基式两种,记录方式有直线时基式和圆周时基式两种,由于后者抗干扰性强,能够直观河床形状,且容由于后者抗干扰性强,能够直观河床形状,且容易使记录转速适应声速的变化,故被广泛采用。易使记录转速适应声速的变化,故被广泛采用。圆周时基式记录构件如图所示。记录笔臂圆周时基式记录构件如图所示。记
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