ВСН 37-67 Технические указания по применению аэрометодов на изысканиях мостовых переходов

 Настоящие указания включают основные положения выпущенных ранее ВСН 37-62, дополнены новыми рекомендациями, основанными на результатах исследований и опытно-производственных работах, выполненных ЦНИИСом в 1964 - 1965 гг. при изыскании ряда крупных мостовых переходов на трассе Тюмень-Сургут. Эти рекомендации позволяют за счет изменений технологии производства работ и использования вертолета существенно расширить сферу целесообразного применения аэрометодов при изысканиях мостовых переходов.

 Указания предусматривают выполнение аэрогидрометрических измерений и получение необходимых топографических характеристик (топографические план и профили морфостворов) как на реках с незначительной шириной русла, так и на круглых реках с широкой затопленной поймой.

 Технические указания предназначаются взамен ВСН 37-62.

 Указании составлены канд. техн. наук Б.К. Малявским при участии инж. Ю.С. Смирнова.

 Замечания и предложения просьба направлять по адресу: Москва, И-329, Игарский проезд, д. 2, ЦНИИС, отделение изысканий и проектирования железных дорог.

 Зам. директора института А. Смольянинов

	

		

			

			
Министерство транспортного строительства СССР
			
			

			
Ведомственные строительные нормы
			
			

			
ВСН 37-67
			
		
		

			

			
Технические указания по применению аэрометодов на изысканиях мостовых переходов
			
			

			
Минтрансстрой

			
Взамен ВСН 37-62
			
		
	

	

		

			

			
Внесены Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства, Главтранспроектом
			
			

			
Утверждены Техническим управлением Министерства транспортного строительства 18 февраля 1967 г. Приказ № 8
			
			

			
Срок введения - 1 июля 1967 г.
			
		
	

I-1. Настоящие «Технические указания» предназначены для изысканий мостовых переходов и участков трассы железных и автомобильных дорог, проходящих вдоль рек (долинных ходов), с помощью аэрометодов в сочетании с наземными измерениями, объем которых определяется допустимостью и степенью изученности района изысканий.

I-2. В «Технических указаниях» изложены методы и приемы летносъемочных и камеральных аэрогидрометрических и фототопографических работ, позволяющие получить необходимые для разработки проектного задания: скорости и направления поверхностных течений, расходы воды, глубины отметки уровней воды, продольные профили рек, линии судовых ходов и движения льдин, масштабные фотосхемы и топографические планы на участках проектируемых мостовых переходов и долинных ходов. В необходимых случаях для разработки рабочих чертежей выполняют дополнительные работы для уточнения топопланов и профилей живых сечений.

Материалы аэрофотосъемки районов мостовых переходов могут быть дешифрированы с целью установления характера, интенсивности и направления руслового процесса по методике, разработанной Государственным Гидрологическим институтом (ГГИ).

I-3. В зависимости от ширины разлива реки следует применять различные технологические схемы производства аэрогидрометрических работ. При ширине разлива менее 1,5 км работы выполняют на основе одномаршрутной аэрофотосъемки границ разлива. При большей ширине прокладывают несколько продольных и поперечных маршрутов, ограниченных специально устанавливаемыми маркировочными буйками.

I-4. Состав и объем аэрогидрометрических и аэрофототопографических работ определяют в зависимости от степени гидрологической изученности водотока, наличия живого сечения в районе перехода и ширины разлива. Предусматривают выполнение натурных наблюдений и наземных измерений, выполняемых одновременно с полевыми изыскательскими работами, как правило, в меженный период.

I-5. Аэрогидрологические и фотографические работы выполняют на основе измерения аэрофотоснимков. При изысканиях переходов через реки с шириной разлива менее 100-1250 м необходимо использовать вертолет МИ-4 в съемочном варианте, от 150 м до 1,5 км наиболее удобен самолет АН-2, а при ширине разлива более 1,5 км следует использовать самолет АН-2 и вертолет.

Самолет или вертолет должен быть оборудован серийной аэрофотосъемочной аппаратурой, включающей топографический аэрофотоаппарат с главным фокусным расстоянием в диапазоне 50-100 мм (в зависимости от вида работ); радиовысотомер с фоторегистратором; статоскоп; оптический бортовой визир; командный прибор.

Аппаратура должна устойчиво работать при минимальных интервалах времени между моментами съемки и фиксировать моменты съемки с точностью ±0,1 сек.

I-6. В зависимости от намеченной технологии работ, в подготовительный период заготавливают материалы и устройства для выполнения аэрогидрометрических измерений. К ним относятся: устройства для выпуска глубинных и поверхностных поплавков; компоненты для составления жидкого индикатора, маркировочные буйки.

I-7. В основе определения поверхностных скоростей течения и расходов воды при выполнении аэрогидрометрических работ лежат следующие предпосылки:

а) Поверхностные скорости определяют путем измерения смещения деталей водной поверхности (специально пущенные поплавки или струи жидкости, мелкие плывущие предметы и т.д.), изобразившихся на смежных перекрывающихся аэрофотоснимках.

Поверхностные поплавки т 1 , т 2 , ..., тn, изобразившиеся на плановых перекрывающихся аэрофотоснимках Р 1 и Р 2 (рис. 1), за интервал времени Δt=t 2 -t 1 переместятся под воздействием течения на расстояния Δl 1 , Δl 2 , …, Δln. Скорости течения в этих точках получим из выражений:

 ;    ; …;    .

Рис. 1. Изображение поверхностных поплавков на смежных аэрофотоснимках

Следоват ельно, для получения значений скорости течения необходимо зафиксировать моменты времени фотографирования t 1    и t 2    и на основании измерения аэрофотоснимков получить значения Δ l .

Моменты съемки фиксируют с помощью часов с секундной стрелкой, имеющихся в комплекте аэрофотоаппаратов.

Для получения величины смещения поверхностных поплавков необходимо измерить расстояние до них от условной линии (аа  и а’а’  на рис. 1), проходящей через контурные точки, расположенные на берегах.

Разности расстояний х’ 1  - x 1  , x’ 2  -х 2  , …, х’ n  -х п    по левому и правому снимкам представляют собой смещения точек поверхности воды в масштабе аэрофотоснимков. Для получения скорости течения на этих участках необходимо знать масштаб аэрофотоснимков, тогда скорости течения можно найти из выражения

 , (1)

где Н  - высота полета, м;

f k  - главное фокусное расстояние фотоаппарата, мм;

Δt - интервал времени между моментами съемки, сек.

Смещения точек на аэрофотоснимках под воздействием течения (рис. 2) аналогичны разностям продольных параллаксов ΔР  при отличии фотографируемой поверхности от плоскости.

Следовательно, при восстановлении стереоскопической модели по такой паре аэрофотоснимков пересечение лучей, проектирующих смещенные точки, произойдет в зависимости от направления съемки выше (см. рис. 2, а ) или ниже (см. рис. 2, б ) действительной поверхности воды. Поэтому при стереоскопическом рассматривании пары снимков поверхность воды будет казаться выпуклой или вогнутой тем больше, чем больше скорость течения. Используя это явление, смещение точек под воздействием течения можно измерять стереофотограмметрическим способом с точностью ±0,03 - 0,05 мм  в масштабе аэрофотоснимков.

Рис. 2. Схема стереофотограмметрического измерения скорости течения:

а - пересечение лучей, проектирующих смещенные точки выше поверхности воды, б - пересечение лучей, проектирующих смещенные точки ниже поверхности воды

В этом с лучае разности продольных параллаксов ΔР i  , измеренные вдоль направления течения, соответствуют величинам Δl . Следовательно, при стереофотограмметрическом методе измерений формула для определения значений скорости течения может быть представлена в виде

 . (2)

Рис. 3. Определение расхода воды методом поплавков-интеграторов:

а - профиль, б - план

Этот способ получения скорости поверхностных течений может быть применен при следующих условиях: на перекрывающихся аэрофотоснимках должны изображаться детали, перемещающиеся на поверхности воды под воздействием течения; на каждом аэрофотоснимке должны изображаться обе границы разлива, оба берега реки или какие-либо неподвижные детали на поверхности реки (острова, бакены, специально выставленные буйки). Если интервалы времени между моментами съемки измеряют с точностью 0,1 сек, а высоты фотографирования с ошибками не более 10 м, то погрешности в знач ениях скорости течения составляют ±0,05 м/сек.

б) Расход воды определяют аэрометодом, используя принцип глубинных поплавков-интеграторов. Если со дна реки выпустить поплавок, то на некотором расстоянии L от точки выпуска (рис. 3, а) он всплывает на поверхность воды . При этом в ламинарном потоке элементарный расход q по вертикали можно было определить из выражения

q= v п  L ,  (3)

гд е v п  - подъемная скорость всплывания поплавка.

Так как в реальных условиях речной поток турбулентен, то на величину сноса поплавка влияют пульсационные возмущения, искажающие линейную зависимость между сносом L и элементарным расходом q.  Это влияние можно учесть в формуле (3) с помощью коэффициента, полученного опытным путем или построением графика для определенного вида поплавков и типа рек.