Тема 9. Нівелювання поверхні

9.1 Нівелювання поверхні ділянок по квадратах

Нівелювання невеликих ділянок рівнинної місцевості проводять з метою одержання топографічних планів великих масштабів на основі сітки квадратів. Таку роботу виконують на поливних ділянках, рисових чеках, для спорудження зрошувальних систем, об'єктів промислового та цивільного будівництва тощо. Розбиваючи сітку квадратів, для побу­дови на місцевості прямих кутів користуються теодолітом, бусоллю або екером.

У процесі рекогносцировки оглядають ділянку, що підлягає ніве­люванню, уточнюють її межі й вибирають бажану довжину сторін квад­ратів /. Вона може дорівнювати 10, 20, 40 м для масштабів планів, від­повідно, 1:1000, 1:2000, 1:5000. Уздовж більшої сторони ділянки намі­чають і провішують лінію, наприклад, АВ (рис. 9.1.), так, щоб вона вміщувала ціле число відрізків, довжина кожного з яких дорівнює прий­нятій стороні квадрату.

Рис. 9.1. Побудова сітки квадратів

У точках А і В послідовно встановлюють кутомірний прилад, буду­ють прямі кути й по лініях Ай і ВС відкладають /-метрові відрізки, позна­чаючи їхні кінці кілочками. Вимірюють довжину лінії Сй і, якщо вона відрізняється від вихідної довжини АВ не більше як на 1:2000, на ній теж відкладають відрізки, довжина яких дорівнює прийнятій стороні квадрата.

Далі, користуючись віхами, які виставляють на протилежних кін­цях ліній 2, 3, 4 і т. д. та на сторо­нах АВ і DС, відміряють /-метрові відрізки та здійснюють розбивку площі на квадрати. У вершинах квадратів забивають кілки для нівелювання, які повинні висту­пати над поверхнею землі не більш як на 1-2 см. Поряд з кіл­ками встановлюють сторожки, на яких пишуть номери вершин квадратів: 1а, 16, 1 в і т. д., керу­ючись польовою схемою, яку попередньо складають на аркуші паперу. Одночасно з побудовою сітки знімають ситуацію і, за потреби, позначають проміжні точки на сторо­нах квадратів або всередині їх.

Нівелювання вершин квадратів проводять з декількох станцій, кіль­кість яких повинна бути не меншою 3. Перед нівелюванням одну з вершин квадратів прив'язують до найближчого репера. У процесі ніве­лювання деякі з вершин квадратів (не менше 3) вибирають і нівелюють як сполучні, а решту - як проміжні точки. Сполучних точок має бути стільки, скільки станцій, і вони мають утворювати зімкнутий полігон (рис. 9.2.).

Рис.9.2. Схема нівелювання ділянки по квадратах: I,II, III нівелірні станції;Стрілками показано напрям схилу,суцільними лініями – напрям на суполучні точки, штриховими – на проміжні

Нівелір встановлюють на першій станції в робоче по­ложення, беруть задній і пе­редній відліки по двох сторо­нах рейок на сполучних точ­ках (наприклад, 1а і Зд) і об­числюють перевищення однієї точки над другою. Першою сполучною точкою є вершина квадрату, на яку передано позначку репера. Відліки та перевищення між сполучними точками записують у журналі нівелювання або безпосере­дньо на схемі. На схемі ж стрілками показують напрям схилів. Усі інші вершини квадратів з даної станції нівелюють як проміжні точки, на кожній з яких беруть відлік тіль­ки по чорній стороні рейки й заносять у графу журналу "проміжний від­лік" або на схему. Після цього переходять на наступну станцію, де ро­боту продовжують у вказаному порядку.

Під час обробки даних нівелювання спочатку обчислюють середні перевищення сполучних точок нівелірного ходу й знаходять фактичну висотну нев'язку (в зімкнутому полігоні сума середніх перевищень має дорівнювати нулю).

Якщо ця нев'язка допустима ( fhддоп = 10мм√n, де n - кількість станцій нівелірного ходу), її розподіляють з оберненим знаком порівну на всі перевищення.

У наведеному на рис. 9.3. прикладі:

За висотою першої точки та ув'язаними перевищеннями знаходять висоти всіх інших сполучних точок, а через горизонт інструмента - і всіх інших вершин квадратів.

За результатами нівелювання складають топографічний план ді­лянки місцевості. На ватманському папері синьою тушшю у вибраному масштабі креслять сітку квадратів, біля вершин яких надписують їхні висоти, заокруглюючи їх до 0,01 м. Шляхом інтерполяції висот вершин квадратів знаходять по­ложення горизонталей на всіх їх сторонах, а, за потреби, і на діаго­налях. Інтерполяцію го­ризонталей можна про­водити аналітичним або графічним способами, а набувши досвіду - і окомірно.

Рис.9.4. Схема аналітичної інтерполяції горизонталей

Аналітична ін­терполяція горизон­талей. Вибравши ви­соту перерізу рельєфу (залежно від масшта­бу плану і характеру рельєфу вона може

бути 0,25, 0,5, 1 м), за висотами сусідніх вершин кожного квадрата з'ясовують, які горизонталі пройдуть через їхні сторони. При цьому вважають, що сторона квадрата має на всій відстані один і той же ухил, тому зміни висот точок, розміщених на цій лінії, проходять пропорційно зміні відстані між ними. На рис. 9.4. показана схема аналітичної інтер­поляції горизонталей між вершинами квадратів з позначками 41,1 і 43,8 м за висоти перерізу рельєфу 1,0 м і довжини сторони квадрата 50 м.

З подібності прямокутних трикутників, які мають один спільний кут А, відповідні сторони їх є пропорційними, звідки:

де h1, h2 - пе­ревищення горизонта­лей з висотами 41 і 42 м і точки в над точкою А;

х1 та х₂ - відстані від вершини квадрата А до точок на його сто­роні, через які про­йдуть горизонталі з ви­сотами 42 та м;

d - довжина сто­рони квадрата.

Рис.9.5. Інтерполяція горизонталей за допомогою палетки

Відклавши від точки а по стороні ас знайдені величини х₁ та х₂, отри­мують точки перетину із стороною квадрата гори­зонталей з висотами 41 та 42 м.

Графічну інтер­поляцію горизонталей проводять за допомогою палетки - смужки прозорого паперу з накресленими через однакові відстані (5-10 мм) пара­лельними лініями. Кожну лінію палетки підписують згідно з прийнятою висотою перерізу рельєфу і відповідно з висотами вершин квадратів. Підставою для застосування палетки є те, що паралельні лінії розсіка­ють сторону квадрата на частини, пропорційні проміжкам між цими лі­ніями Наприклад, щоб знайти положення горизонталей між точками А і С за висоти перерізу рельєфу 1,0 м, палетку накладають на план так, щоб точки А і С зайняли положення між паралельними лініями відповід­но до своїх висот (рис. 9.5.). Точки перетину ліній 42 і 43 зі стороною квадрата АС і визначать положення горизонталей з відмітками 42 і 43 м на стороні квадрата. їх відмічають на плані легким наколюванням гол­кою. Таким же чином проводять інтерполяцію горизонталей на всіх сторонах квадратів, а за необхідності - і на їхніх діагоналях. Точки з однаковими позначками на сторонах послідовно з'єднують плавними кривими лініями - горизонталями.

Горизонталі проводять ко­ричневою (сієна палена) туш­шю плавними лініями завтов­шки 0,1 мм, а з висотами кратними 5м- 0,25 мм. У розривах останніх підпису­ють позначки так, щоб основа цифр була спрямована до пі­дошви схилу. Бергштрихи, які вказують напрями схилів, на­носять у характерних місцях рельєфу. Побудований план орієнтують за сторонами світу та оформляють (рис. 9.5.).

Рис. 9.6. Топографічний план ділян