Курсовая   работа

    на  тему:     Методы и средства измерения глубины водоёмов.

 
 

    Специальность: Стандартизация и сертификация. 
 
 
 

    Студентка___________________ Осипова С.И.

                                                                                                      ^{Личная подпись}

    Научный руководитель ____________ Лакалин А.В.,

        ^{Личная подпись}         кандидат                                физико-математических наук,    доцент 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ульяновск

2010

Содержание

    Введение           4

    1. Методы измерения глубины водоёма.      6

    2. Приборы для измерения глубин       16

    3. Выбор контрольно-измерительной  аппаратуры, обеспечивающей проведение  измерений  с требуемой точностью.     22

    4. Рассмотрение экономической составляющей  выбранного средства измерения.            25

    Заключение           29

    Список  литературы         30

 

    

Введение

 

    Водные  ресурсы важный соцэкономический фактор развития нашего общества, с ростом населения, производства растет и водопотребление (по прогнозам к 1-й половине 21 столетия объем водопотребления может превысить ежегодно возобновляемые водные ресурсы.

    Для предотвращения нежелательных последствий  необходим постоянный контроль над  всеми водоёмами нашей планеты. Одна из важнейших характеристик  при изучении водоёмов – их глубина.

    Глубиной называется расстояние по вертикали от свободной поверхности воды до дна реки (канала, озера, водохранилища и т.п.). Измерения глубины (промерные работы) — очень важный вид гидрометрических работ. Они необходимы для изучения рельефа дна водных объектов для нужд судоходства и лесосплава; при проектировании, строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений; при измерении расходов воды и наносов; при определении объемов воды, содержащейся в озерах и водохранилищах.[2]

    При проведении измерений руководствуются ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений».  Настоящий стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и пересматриваемые методики выполнения измерений (МВИ), включая методики количественного химического анализа, и устанавливает общие положения и требования к их разработке, аттестации, стандартизации и метрологическому надзору за ними.  
Стандарт не распространяется на МВИ, характеристики погрешности измерений по которым определяют в процессе или после их применения. Порядок разработки и применения, а также требования к указанным МВИ определяют ведомства, разрабатывающие и применяющие эти МВИ.  
Стандарт не распространяется на методики поверки (калибровки) средств измерений, а также методики выполнения измерений, содержащиеся в руководствах по эксплуатации средств измерений утвержденных типов. Статус документа: действующий. Дата издания: 01.04.2008. Дата введения в действие: 01.07.1997.

    Также используется ГОСТ 8.207-76 «Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения». Настоящий стандарт распространяется на нормативно-техническую документацию, предусмотренную ГОСТ 8.010 и регламентирующую методику выполнения прямых измерений с многократными независимыми наблюдениями, и устанавливает основные положения методов обработки результатов наблюдений и оценивания погрешностей результатов измерений. Статус документа: действующий. Дата издания: 01.08.2008. Дата введения в действие: 01.01.1977.

          Область деятельности подобных измерений довольно узкая, поэтому специальных ГОСТов  для  используемых приборов не имеется.

    Существует  свод правил СП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Часть III. Инженерно-гидрографические работы при инженерных изысканиях для строительства», в котором подробно описано как правильно проводить промерочные работы и с помощью каких приборов. Начало действия: 05.01.2004. Статус документа: действующий. Настоящий свод правил устанавливает технические требования и правила производства инженерно-гидрографических работ при инженерных изысканиях для обоснования проектной подготовки строительства, включая гидротехническую и общестроительную документацию, а также инженерно-гидрографических работ, выполняемых в период строительства, эксплуатации и ликвидации объектов и обеспечивающих формирование систем учета и технической инвентаризации объектов недвижимости всех форм собственности.

 

1. Методы измерения глубины водоёма.

 

    Работы, выполняемые при измерении глубины  водоёма, называются промерными.[1]

    В состав промерных работ входят: измерение  глубины, определение координат  промерных вертикалей, а также  наблюдения за уровнем воды.

    Применяют следующие способы  промеров: по поперечникам, по продольникам и косым галсам.

    Измерение глубин по поперечникам на малых реках  выполняют с гидрометрических мостиков или люлек, подвешенных на тросе, на средних и больших — с  лодок или катеров. Глубины измеряют наметкой, рейкой, штангой или лотом. Положение промерной вертикали относительно постоянного начала (закрепленной на берегу точки отсчета расстояний) при работах с мостика определяют с помощью мерной ленты или рулетки, а при измерениях с люльки по мерному тросу, натянутому параллельно ездовому тросу и размеченному марками через 1-2 м.

    На  реках шириной до 300 м при скоростях течения до 1,5 м/с промеры обычно выполняют с лодки, перемещающейся вдоль туго натянутого через реку стального размеченного троса.

    На  реках шириной более 300 м положение промерных вертикалей на поперечнике определяют с помощью геодезических угломерных приборов (теодолита, гониометра, кипрегеля с мензулой и др.), установленных на берегу, или секстантом с лодки.

    На  одном из берегов прокладывают базис, перпендикулярно к которому разбивают и закрепляют геодезическими вешками промерные створы — поперечники (рис. 1.1). На реках шириной до 500 м для обозначения поперечника достаточно двух вешек на одном берегу, а на реках, ширина которых превышает 500 м, необходима установка вешек в створе поперечника и на другом берегу.

      

    Рисунок 1.1. – Определение положения промерных точек на поперечнике с помощью угломерного инструмента: 1 — промерный створ, 2 —вешки, 3 — базис, 4 — угломерный инструмент. 

    Расстояния  между поперечниками назначают в зависимости от ширины реки, рельефа дна, задач промерных работ. Обычно они составляют 1/3-1/4 ширины реки. Место установки геодезического инструмента на базисе выбирают так, чтобы с одной стоянки хорошо просматривался ряд поперечников вверх и вниз по течению, а углы между направлением поперечника и лучом визирования были не менее 30°.

    При использовании мензулы приводят планшет в горизонтальное положение, ориентируют по сторонам света, наносят  точку стоянки, базис, поперечники, контур берегов по урезам. Промеры выполняют с лодки (или катера), перемещающейся от одного берега к другому строго в створе поперечника. Мензу-лист в кипрегель следит за лодкой и по сигналу с нее в момент измерения глубины наводит вертикальную ось визирования на наметку или лотлинь, делает засечку на соответствующем поперечнике и записывает номер промерной точки и цвет сигнального флажка. Обычно сигналы подаются поочередно красным и белым флажками. Сигнальщик на лодке записывает в журнал номер поперечника, номер промерной точки, цвет флажка и глубину. К промерам на следующем поперечнике приступают только после сверки количества промерных точек в журнале и на планшете для поперечника, где проведены измерения.

    Рисунок 1.2. – Схема промеров по продольникам (а) и косым галсам (б). 

    Количество  промерных вертикалей на поперечнике  назначают в зависимости от ширины реки и рельефа дна. В среднем  на реках шириной до 500 м их число должно составлять 20—30, а при ширине реки более 500 м — от 25 до 50. При плавном изменении рельефа дна промерные вертикали назначают реже, а при неровном дне — чаще в соответствии с особенностями профиля дна.

    При больших скоростях течения (более 1,5 м/с), когда лодку (катер) трудно удержать в створе поперечника, переходят к измерениям глубин по продольникам и косым галсам.[2]

    При промерах по продольникам (рис. 1.2 а) на базисе устанавливают два угломерных инструмента (мензулы с кипрегелями, теодолиты и т.п.). Лодка (катер) перемещается по течению примерно параллельно береговой линии. В момент измерения глубины по сигналу с лодки засекается положение промерной вертикали одновременно двумя инструментами. Продольники назначаются обычно через 1/10-1/20 ширины реки, у берега чаще, чем в средней части реки.[2]

    При промерах по косым галсам (рис. 1.2 б) лодка под воздействием течения пересекает реку под углом 30-45° к фарватеру; траектория движения имеет вид кривой линии (галс). Промеры и засечки координат промерных точек при этом способе выполняют так же, как и по продольникам, применяя два угломерных инструмента. Галсы располагают примерно через 1/4-1/2 ширины реки.

    В зимний период при наличии прочного ледяного покрова промеры глубины  выполняют со льда. Расстояние от постоянного  начала до промерных вертикалей измеряют мерной лентой или по размеченному тросу. В точках промеров пробивают лунки. Глубину измеряют от уровня воды в лунке наметкой или ручным лотом с лотлинем из мягкого стального троса. Кроме того, определяют толщину льда и глубину его погружения в воду.[3] 
 

      

    Рисунок 1.3. – Схема определения координат промеров радиогеодезическим методом. 

    Способы промерных работ на озерах и водохранилищах зависят от их размеров. На небольших  водоемах промеры обычно выполняют  по поперечникам, располагая их приблизительно перпендикулярно к продольной оси  водоема. Базис разбивают на одном из берегов, а поперечники закрепляют створными знаками в зависимости от ширины водоема на одном или двух берегах. Число промерных профилей назначают в зависимости от рельефа дна. При ровном дне поперечники разбивают через 200-500 м, а при сложном рельефе дна — через 50 м. Расстояния между промерными вертикалями на профиле принимают равными 10-20 м и более на водоемах с плавным очертанием дна и 5-10 м — при сложном рельефе.

    На  крупных озерах и водохранилищах, когда отсутствует прямая видимость берегов, координирование промеров выполняют радиогеодезическими методами. На берегу разбивают базис, на концах которого устанавливают две радиостанции, называемые отражающими (ОРС). Третья радиостанция — задающая (ЗРС) — размещается на судне (рис. 1.3). При движении судна по заданному галсу производится измерение глубины эхолотом. Местоположение судна засекают с помощью непрерывно работающих задающей и отражающих радиостанций.

    Существует  также гидроакустический  метод измерения.

    Гидроакустика - (от гидро... и акустика), раздел акустики, изучающий распространение звуковых волн в реальной водной среде (в океанах, морях, озёрах и т.д.) для целей подводной локации, связи и т.п. Существенная особенность подводных звуков — их малое затухание, вследствие чего под водой звуки могут распространяться на значительно большие расстояния, чем, например, в воздухе. Так, в области слышимых звуков для диапазона частот 500—2000 Гц дальность распространения под водой звуков средней интенсивности достигает 15—20 км, а в области ультразвука — 3—5 км. Если исходить из величин затухания звука, наблюдаемых в лабораторных условиях в малых объёмах воды, то можно было бы ожидать значительно больших дальностей. Однако в естественных условиях, кроме затухания, обусловленного свойствами самой воды (т. н. вязкого затухания), сказываются ещё рефракция звука и его рассеяние и поглощение различными неоднородностями среды. [7]