При гидрометрических обследованиях, в дополнение к камеральным работам, предусмотренным при обработке морфометрических обследований, производят: обработку результатов полевых измерений; построение зависимостей измеренных расходов, скоростей течения, уклонов и коэффициентов шероховатости от уровней воды; построение эпюры средних, поверхностных, донных скоростей течения и элементарных расходов по вертушечным наблюдениям; анализ течения реки по траекториям движения поплавков.
5.5. Обследование построенных водопропускных сооружений производят с целью получения дополнительных сведений о максимальных расходах и пропускной способности сооружений. Эти данные используют для наиболее надежного обоснования расчетных характеристик максимального стока. Обследования производят как на дорогах, расположенных в районе изысканий, так и на близлежащих, выполняя следующее: схему сооружения, годы постройки сооружения и восстановлений при разрушениях; продольные и поперечные профили подходов и регуляционных сооружений; живое сечение водотока до стеснения его сооружениями и после; акты о проходе паводков через сооружения с указанием отметок и дат УВВ; уклоны водной поверхности; визуальную характеристику каждого сооружения (достаточность отверстия, состояние регуляционных сооружений, подходов, траверс, дамб обвалования, запруд, шандоров, размывы за сооружением и т.д.); гидрографические характеристики водотоков до створа существующего сооружения; размеры искусственной аккумуляции воды перед сооружениями.
В результате камеральных работ составляют ведомость обследованных сооружений с указанием всех расчетных характеристик, а также схему расположения этих сооружений. Эти документы являются основными для обоснования натурных расходов.
Данные о работе существующих водопропускных сооружений по пропуску паводковых вод содержат неоценимую информацию о фактическом характере и величине максимального стока в различных климатических районах. К сожалению, до настоящего времени использованию такой информации в расчетах стока уделяется недостаточно внимания особенно гидрометеорологическими организациями.
5.6. Обследования для установления региональных особенностей максимального стока выполняют в районах с особыми природными условиями и недостаточной их гидрогеологической изученностью. Специфика линейных изысканий определяет сроки этих обследований периодом полевых работ на объекте.
В состав работ при этих обследованиях входят: 1) выявление региональных факторов, требующих обследований для установления методов их учета; 2) выявление отдельных водотоков, на которых требуется учитывать региональные особенности формирования максимального стока или особые случаи его расчетов; 3) линейные обследования водотоков, подверженных влиянию региональных факторов; 4) получение гидрографических характеристик по тем створам, где проявление региональных особенностей не прослеживается; 5) установление характера и степени влияния, а также методов учета региональных особенностей водосборов.
Состав, объем и способы полевых обследований нужно устанавливать в зависимости от конкретных условий. Полевые обследования целесообразно выполнять на тех водосборах, где изучаемые региональные особенности формирования максимального стока проявляются в явном виде без искажения другими факторами. В особо сложных случаях необходимо проведение гидрологических изысканий и исследований по специальным программам. При проведении полевых обследований и гидрологических изысканий по специальным программам необходимо учитывать возможные изменения во времени расчетных характеристик, вызываемые как естественным изменением гидрометеорологического режима стока, так и влиянием хозяйственной деятельности человека в течение нормативного периода службы проектируемых водопропускных сооружений.
В специальных программах должны предусматривать: полевые работы для связи с существующими в районе изысканий пунктами гидрометеорологических наблюдений; краткосрочные гидрометрические наблюдения на выборочных створах рек; наблюдения за метеорологическими характеристиками; специальные наблюдения за изучаемыми гидрометеорологическими характеристиками; полевые обследования выборочных водотоков после прохода больших паводков в период гидрометеорологических наблюдений; камеральную обработку материалов наблюдений.
В результате работ для установления связи с существующими пунктами наблюдений: составляют схему расположения пунктов гидрометеорологических наблюдений; обобщают сведения о ежедневных наблюдениях за осадками, уровнями воды, а также об изменениях расходов, уклонов, глубин и скоростей течения воды; описывают особенности географического и орографического расположения пунктов наблюдений и оценивают репрезентативность данных наблюдений и измерений, составляют отчетные данные по морфостворам пунктов гидрометрических измерений.
Для выявления факторов, устанавливаемых по специальным программам, в ряде случаев возникает необходимость проведения обследований в сроки, отличные от сроков проведения инженерных изысканий, а также работ, требующих длительных стационарных наблюдений. Таковы, например, наблюдения на реках с влиянием приливно-отливных стенно-нагонных и других явлений. Проведение таких работ в ряде случаев требует организации специализированных полевых подразделений.
Обследования для установления региональных особенностей максимальных расходов должны выполняться в сроки приемлемые для обеспечения проектирования, а поэтому должны предусматривать работы ускоренными и приближенными методами, а также с учетом возможностей уточнения между последующими стадиями проектно-изыскательских работ. В отдельных случаях к проведению таких обследований привлекают специализированные научно-исследовательские организации.
5.7. Экспресс-метеорологические наблюдения. В тех районах, где сведения об осадках отсутствуют или крайне недостаточны, для обоснования ливневых характеристик необходимо предусматривать организацию полевых экспресс-метеорологических наблюдений за осадками. Программу этих наблюдений составляют в зависимости от степени изученности района, местных климатических условий, направления проектируемой дороги, сроков изыскательских работ и типа измерительных приборов.
Основная цель экспедиционных экспресс-метеорологических наблюдений заключается в: 1) выявлении характера и количественных характеристик синоптической обстановки в период выпадения стокообразующих дождей; 2) определении суммарного количества осадков за период наблюдений; 3) установлении внутригодового распределения осадков; 4) определении максимальных интенсивностей осадков за различные интервалы времени (10, 20, 30, 60 мин., 1, 2 и 3 суток); 5) установлении связи с существующими пунктами наблюдений; 6) определении площадей одновременного выпадения дождей; 7) установлении коэффициента для перехода от суточного максимума к фактическим осадкам, выпадающим за сутки.
В отдельных случаях полевые измерения осадков целесообразно совмещать с гидрометрическими работами, обустраивая площадки для метеорологического оборудования в районе дислокации изыскательских партий. Места наблюдений должны быть определены не только в зависимости от местонахождения пунктов гидрометрических работ, но и в связи с необходимостью получения сведений, которые могли бы достоверно характеризовать весь район изысканий.
Работы по измерению осадков желательно производить не только в период экспресс-метеорологических наблюдений, но и в течение последующих стадий проектно-изыскательских работ, независимо от стадий проектирования.
Учитывая специфику линейных изыскательских работ, следует считать наиболее удобным в производстве измерительных работ осадкомер системы Третьякова, применяющийся в системе Госкомгидромета. Количество приборов и места их установки определяются конкретными условиями, но не менее двух на участок дороги протяжением до 50 км. При размещении пунктов наблюдений необходимо учитывать орографические особенности района и другие природные условия, влияющие на характер выпадения осадков. Осадкомер устанавливают на столбе высотой 2 м от поверхности земли.
На всех пунктах наблюдений должны быть организованы ежедневные измерения выпадающих осадков. Измерение осадков рекомендуется производить через каждые 8 ч. Особое внимание должно быть обращено на отдельные значительные дожди с фиксированием его начала и конца, интенсивных частей дождя и определения количества осадков, выпавших в требуемые интервалы времени. В процессе работ по измерению осадков должны быть отмечены также условия, сопутствующие выпадению дождей (направление движения туч, скорость и сила ветра и т.д.).
После фиксирования особо сильных дождей необходимо в кратчайшее время произвести рекогносцировочное обследование территории района с целью определения границ выпадения дождя и количества выпавших осадков в различных местах этой территории. По имеющимся населенным пунктам должны быть произведены опросы очевидцев и осмотр предметов и сосудов, которые могли бы задержать на своей поверхности выпавшие осадки. Записи ежедневных наблюдений оформляют в полевых журналах, а результаты опросов жителей и осмотра местности - соответствующими актами.
В результате камеральных работ по обработке материалов экспресс-метеорологических наблюдений должны быть получены следующие материалы: 1) таблица измеренных осадков, выпавших за различные интервалы времени; 2) кривые связи с существующими метеостанциями и выявление дождей, зафиксированных одновременно на метеостанциях и экспедиционном пункте наблюдений; 3) акты опросов старожилов о выдающихся дождях; 4) таблица осадков и пунктов, зафиксированных после прохода особо сильных дождей.
6. Обобщение результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий и разработка линейно-региональных норм максимального стока
6.1. При разработке и обосновании линейно-региональных норм подлежат выполнению: 1) расчеты расходов по следам паводков и по многолетним наблюдениям; 2) оценка ВП наблюдавшихся расходов, уровней и дождевых осадков; 3) построение зависимости максимальных модулей стока от площади водосбора; 4) оценка достоверности исходных материалов и результатов расчетов; 5) расчеты ливневых характеристик максимального стока и обоснование их распределения по территории района изысканий; 6) анализ применимости существующих в заданном районе теоретико-эмпирических формул; 7) обоснование параметров расчетной формулы максимального стока (2.1); 8) установление методов разработки коэффициентов, учитывающих региональные особенности района изысканий и отдельных водотоков; 9) сопоставление результатов расчета по региональной формуле натурными наблюдениями.
6.2. Расходы по следам паводков вычисляют морфометрическим путем, предусматривая: 1) обработку полевых журналов и вычисление отметок; 2) вычерчивание живых сечений и продольных профилей водотоков; 3) определение расчетных уклонов водной поверхности; 4) анализ достоверности следов паводков и установление расчетных уровней воды на каждом створе; 5) определение расчетных расходов и составление ведомости расчетных данных; 6) вероятностную оценку наблюдавшихся максимумов.
Живые сечения и продольные профили водотоков строят в единой системе отметок - условной или в отметках изыскиваемой дороги. На живые сечения наносят уровни воды паводков всех лет. Живые сечения строят по всем переломным точкам, зафиксированным в нивелировочных журналах. На продольных профилях указывают очертание дна водотока, кромки берегов, уровни межени и все точки зафиксированных УВВ. На продольном профиле проектируют предполагаемую линию уровенной поверхности высокой воды, путем проведения через точки УВВ спрямляющей прямой, наклон которой сопоставляются прямыми линиями проведенными по пониженным точкам дна водотока, уклонам межени и берегам русла водотока.
Отметку РУБВ определяют в месте пересечения этой спрямляющей линии УВВ с расчетным створом. В случае, если точки УВВ не дают возможности достаточно обоснованно провести спрямляющую прямую, необходимо произвести дополнительный их сбор на местности. При незначительных расхождениях в отметках УВВ, определенных по спрямляющим прямым левого и правого берега, за расчетную на данном створе принимают среднюю или наиболее достоверную. В случае значительных расхождений устанавливают причину этого явления.
Если отсутствуют надежно измеренные в паводок уклоны водной поверхности, то в качестве расчетных принимают уклоны, вычисленные до спрямляющим прямым. В некоторых случаях расчетными принимают уклоны меженных вод. При недостаточности данных, отсутствии межени (на периодических водотоках) для расчетов принимают уклон дна водотока, который целесообразно определять по плану в горизонталях в направлении динамической оси основного потока или непосредственным нивелированием по дну русла.
На живом сечении водотока выделяют участки с одинаковыми ситуационными, грунтовыми и морфологическими признаками. Обычно всегда удается выделить русло и пойму. В зависимости от типа реки могут быть выделены дополнительные участки в русле или на пойме. Необходимо опознать и выделить лишь наиболее крупные участки речной долины, без излишней детализации. Для установления границ между этими участками полезны планы в горизонталях и инженерно-геологические разрезы переходов, которые дают возможность оценить работу водного потока в поперечном сечении по разности гранулометрического состава грунтов и наносов.
В створах, расположенных на излучинах рек, следует учитывать влияние поперечного уклона водной поверхности на разность отметок этих уровней на различных берегах:
(6.1)
где R - средний радиус излучины, м; bp - ширина русла, м; g - ускорение силы тяжести, vср - средняя бытовая скорость потока в заданном створе, м/с.
