1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА РАБОТ
1.1 Географическое положение
Месторождение Снежное нефти и газа находится в Каргасокском районе Томской области. Относится к региону Западной Сибири – значительной нефтегазосносной области в мире. Участок отстоит от административного центра района села Каргасок на 73 км. Данное месторождение можно найти на карте по координатам 58?56 ?35 ? ? северной широты и 79?45 ?27 ? ? восточной долготы. Месторождение относиться к удостоверенному участку 77. Ближайшими к Снежному месторождения города:
Северск в 300 км ;
Томск в 389 км;
Тара в 394 км;
Нижневартовск в 300 км.
1.2 Климат
Площадь области застлана болотами около 40%, а также большую часть занимают смешанные леса, мелководные реки и озера. Погода характерна частыми перепадами температуры. Зима продолжительно длинная до минус сорока, но она сменяется жарким летом, когда прибор, показывающий температуру окружающей среды может подняться до плюс тридцати пяти. Водоемы стали замерзать с декабря по май, тем самым способствует обустроить зимники -зимние дороги. С весны по осень дороги в этой области становятся очень труднопроходимыми Васюганские болота, которые находятся в юго-западной части Вас юганской равнины, являются одной из значительной экосистем планеты. Северо-Восточная часть района отличается от юго-западной части тем, что на ней больше сухой, твердой земли и лесов.
Природные ресурсы
Значительная часть территории Каргасокского район занимают смешанные леса, состоящие из хвойных (кедр, пихта, ель) и ряд лиственных (осина, береза). Доля хвойных лесов составляет 1490,1 тысяча гектар ,а под лиственными 1621 тысяча гектар. Почва в данной области не является подходящей для сельскохозяйственного пользования. В устройстве участков сельскохозяйственных угодий преобладают сенокосы площадью - 39,2 тысяч гектар, пастбищ – 2,6 тысяч гектар и пашни – 2,6 тысяч гектар. Каргасокский область владеет важными припасами дикоросов. Это грибы, орешки, ягоды. По размерам дикоросов в Томской области Каргасокский область уступает только Верхнекетскому региону. Био и эксплуатационные припасы грибов составляют в соответствии с этим 15 246 тысяч. 30,24 % и 5 285,8 тысяч 29,43 % от припасов области. Домашние припасы – 3 023,8 тысяч. 13,3 %.
Главные нужные ископаемые Каргасокского региона – это нефть и газ. Припасы нефти – 913,8 млн. тонн, газа – приблизительно в 25 миллиардов. куб. м., конденсата – в 12 млн. т. Главная доля разведанных припасов сосредоточена в западной части региона, прилегающей к Тюменской области. В добавок на местности Каргасокского района имеются запасы прочих значимых ископаемых: торф – 6,7 миллиона тонн, глины кирпичные - 7,4 миллиона тонн, пески строительные – 13376 метров кубических.
Экологическое состояние
В реальное время вопросы экологии и защищенности, находящейся вокруг среды, приобретают все огромную актуальность. Становление промышленного изготовления и создание свежих материалов ведут к подъему загрязнений находящейся вокруг среды. Все отрицательные конфигурации, происходящие в биосфере, без сомнения, воздействуют на жизнь и самочувствие человека. В реальное время не лишь только природа не имеет возможность преодолеть с негативными результатами работы человека, но уже и сама адаптационная дееспособность человека подводит его. В 2011 году произошел разлив нефти на Ягыльяхе, эта река является левым притоком реки Васюган. Этот разлив нефти был незаметный, но для местных жителей это стало экологической катастрофой
1.5 Плотность населения
Каргасокский район является самым большим из шестнадцати районов Томской области и самым малозаселённым 0,3 чел/км2. Население 21,1 тысяча человек. В Каргасокском районе находится 13 сельских поселений и 30 населенных пунктов.
?
НИВЕЛИРОВАНИЕ
Понятие нивелирования цели и задачи
Нивелированием — это комплекс геодезических замеров с целью нахождений превышений между точками и их высот.
Нивелирование исполняют для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, постройке и эксплуатации разных инженерных сооружений. Итоги нивелирования имеют огромное значение для решения научных вопросов как самой геодезии, так и для других наук о Земле.
2.2Виды нивелирования
2.2.1 Геометрическое нивелирование
Геометрическое выравнивание является наиболее распространенным способом определения превышений. Это делается с помощью уровня, который устанавливает горизонтальную линию визирования.
Устройство выравнивания довольно простое. Он состоит из двух основных частей: зрительной трубы и устройства, позволяющего привести прицельный луч в горизонтальное положение.
Геометрическое нивелирование может быть выполнено по следующей схеме:
Рис. 1. Способы нивелирования
При выравнивании от середины уровень помещается между двумя точками примерно на одинаковом расстоянии (рис. 1, а). В точках установлены вертикальные планки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рельс под собственным весом будет давить на землю и счет на нем изменится. Прицельный луч телескопа выравнивания последовательно направлен на рельсы, и отсчеты Z и N берутся, которые записываются в миллиметрах в журнале выравнивания. Считывание по рельсу осуществляется по средней нити уровня, т. е. в точке, где проекция средней нити пересекает рельс. Превышение между точками определяется по формуле:
h = 3-N
где Z-обратный отсчет до задней точки A; N-обратный отсчет до передней точки B.
При нивелировании вперед устройство устанавливают выше точки А (рис. 1, б), измеряют его высоту В и отсчитывают Р на рельсе в точке В. Превышение определяется путем вычитания из высоты устройства в контрольной точке.
h = V-p.
Высота передней точки B рассчитывается по формуле:
H_B=H_(A )+h
Высота визирного луча на выровненной поверхности называется горизонтом прибора NGI (рис. 1) и рассчитывается по формуле:
NGI = HA+ H = HA + V
NGI = HA+ H = HA + V
2.2.2 Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическое нивелирование — это метод определения превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топографических съемках и при определении больших превышений.
При тригонометрическом нивелировании (рис. 3) над точкой А устанавливают теодолит и измеряют высоту прибора iп, a в точке В устанавливают рейки. Для определения превышения h измеряют угол наклона ?, горизонтальное приложении d и фиксируют высоту визирования V (отсчет, на который наведен визирный луч).
Из рис. 3 видно, что:
B1 B2 = d tg ?; B1 B3 = B1 B2 + iп;
h = BB3 = B1B3 – V;
Тогда:
h = d tg ? + iп – V ;
При использовании тригонометрического нивелирования для топографических съемок в качестве визирной цели в точке В устанавливают нивелирную рейку. В этом случае d определяют с помощью нитяного дальномера.
Рис. 3. Упрощенная схема тригонометрического нивелирования
Известно, что:
d = (Кn + с) cos2 ?;
Подставив это значение в формулу, получим формулу для вычисления превышения:
h = (Кn + с) cos2 ? tg ? + iп – V;
h = (1/2) (Kn + с) sin2 ? + iп – V ;
В процессе нивелирования на открытой местности при измерении угла ? удобно визировать на точку, расположенную на высоте прибора.
Для этого на отсчете по рейке, равном iп, привязывают ленту. Тогда при iп = v формула примет вид:
h = 1/2 (Кn + с) sin 2? ;
Применение различных способов тригонометрического нивелирования вызвано стремлением к ослаблению влияния земной рефракции. Существуют две гипотезы действия земной рефракции на результаты измерения вертикальных углов.
В первой предполагается равенство углов земной рефракции при одновременном изменении вертикальных углов на концах линии в направлении друг на друга.
Во второй – равенство углов земной рефракции при одновременных измерениях вертикальных углов с точки стояния инструмента в любых направлениях.
Первая гипотеза учитывает разнообразие условий рельефа по линиям, а вторая идентичность условий наблюдений в точке стояния инструментов.
Рис. 4. Геометрическое построение
Рассмотрим теорию различных способов тригонометрического нивелирования
Геометрические построения для этого выполнены на рис. 4
1', 2' места, установки теодолитов;
1,2 - центры знаков на земной поверхности;
1"2" - проекции точек 1 и 2 на поверхность квазигеоида;
1°,2° проекции точек 1 и 2 на поверхность референц-эллипсоида;
1С, 2С- нормали к поверхности референц-эллипсоида, проходящие через точки 1 и 2 соответственно;
1G, 2G - отвесные линии, проходящие через точки 1 и 2;
Z12 , Z21 - зенитные расстояния точек 1 и 2, отнесенные к нормалям референц-эллипсоида в этих же точках;
z12 , z21 - измеренные в точках 1 и 2 зенитные расстояния;
?z12 , ?z21 - величины углов земной рефракции в точках 1' и 2' по направлению 1-2.
На рис. 4 показано, что нормали и отвесные линии пересекаются в точке С и G. На самом деле этого не происходит, точки С и G надо рассматривать как пересечение проекций линий 1С, 2С, 1G, 2G, на плоскость чертежа, совпадающую с плоскостью нормального сечения с точки 1 на точку 2.
Для упрощения обозначим отрезок 11' представляющий высоту инструмента в точке 1 через i1 , а 22' через i2 . Примем, что высоты инструментов и визирных целей на этих точках равны между собой, то есть i1 = l1 и i2 = l2 .
Отрезки 11' и 22', характеризующие абсолютные отметки точек 1 и 2 в системе нормальных высот, обозначим через Н1 и Н2 соответственно.
Высоты точек 1 и 2 над поверхностью референц-эллипсоида равные 11° и 22° обозначим через Q1 и Q2, а высоты квазигеоида над поверхностью референц-эллипсоида в этих же точках обозначим через ?1 и ?2.
Проекцию линии 12, изображенную дугами 1°2° ? 1"2", на поверхности относимости обозначим через S. Длины этих дуг с точностью до малых величин третьего порядка относительно сжатия принятого эллипсоида можно считать равными длине дуги окружности с радиусом R.
Значения высот по отвесным линиям и нормалям к референц-эллипсоиду можно принимать практически одинаковыми. Разница этих высот в самом неблагоприятном случае, при Н = 7 км, не превышает 0,2мм.
В системе нормальных высот для одностороннего тригонометрического нивелирования имеем:
h12 = S ctg(z12 + ?z12 ) + + i1 – l2 + (U12 – U21 )S + ?Е12 ;
а для двухстороннего:
h12 =S tg+ + - +S + ?Е12 ;
где U12 = z12 – Z12 ,U21 = z21 – Z21 - наблюдаемые в точках 1 и 2 уклонения отвесных линий в плоскости нормального сечения линий 12;
Um – средне-интегральное значение уклонения отвеса по линии 12;
?Е - поправка за переход от измеренной разности высот к разности нормальных высот точек 1 и 2, вычисляемые по формуле:
?Е = – (Н1 – Н2 )(В2 – В1 )sin2Bm;
где g – измеренная сила тяжести в точках линии 12;
? – нормальная сила тяжести;
В12 – геодезические широты точек 1 и 2;
Bm – среднее значение широты линии 12;
Н1 ,2 – абсолютные высоты точек 1 и 2 в км.
К формулам и необходимо прибавить величину ?h =.
Погрешность вычисления превышений по формулам и за счет не учета ?h менее 1,5 мм лишь при превышениях h <100 м, тогда как при h>100 м ее величина возрастает пропорционально квадрату превышения.
Прогресс в области электрооптических измерений позволил осуществлять измерения длин линий с высокой точностью.
Сложившаяся практика выполнения тригонометрического нивелирования основана на использовании одностороннего и двухстороннего способов по горизонтальным проложениям, тогда как способы с непосредственно измеренными наклонными расстояниями не применяются. Хотя совершенно очевидно, что использование горизонтальных проложений приводит к потере времени за счет вычисления их величин.
Примем i2 = l2 . Переход к разности нормальных высот осуществляется с помощью поправок ?hu и ?Е. Окончательная формула двухстороннего тригонометрического нивелирования по измеренным наклонным расстояниям содержит еще один измеренный элемент z12 и имеет вид:
h12 =+i1 –i2 +?Е12 +Dcos ;
В этих формулах принято, что высоты теодолита, дальномера и визирной цели в точке 1 равны между собой, а в точке 2 аналогичное равенство наблюдается для теодолита, отражателя и визирной цели. В практике геодезических работ это условие не соблюдается. Кроме того, измеренное наклонное расстояние, после введения поправок за центровку дальномера и редукцию отражателя принимается равным расстоянию между центрами знаков. Это действительно имеет место при z = 90° и больших длинах измеряемых сторон. Однако с увеличением углов наклона и использованием высоких сигналов измерения длина линии, исправленная поправками за центровку дальномера и редукцию отражателя, не будет равна расстоянию между центрами знаков.
Рассмотрим способ тригонометрического нивелирования через промежуточную точку. Иногда этот способ называют еще тригонометрическим нивелированием из середины. Этот способ аналогичен одностороннему тригонометрическому нивелированию и предполагает значительное ослабление рефракционных воздействий, если считать справедливой вторую рефракционную гипотезу.
Рис. 5, обозначения на котором полностью соответствуют ранее принятым на рис. 4.
Требуется по измеренным в точке 1 зенитным расстояниям определить превышение между точками 2 и 3.
Превышения между точками 1, 2 и 1, 3 в системе нормальных высот при использовании горизонтальных проложений определяется по формуле. Обозначим
S13 = S12 + ?S ;
Вычислив разность превышений между указанными точками, найдем:
h32 = S12 (ctg(z12 + ?z12 ) – ctg(z13 + ?z13 )) + (H2 ctg(z12 + ?z12 ) – H3 ctg(z13 + ?z13 )) – ?S ctg(z13 + ?z13 ) – + + l1 – l2 + S12 (U12 –U13 +Um13 –Um12 ) – ?S(U13 –Um13 ) + ?E12 – ?E13 ;
Формула тригонометрического нивелирования через точку с использованием непосредственно измеренных наклонных расстояний выводится аналогично с условием, что
D13 = D12 + ?D ;
h32 = – + D12 (sin(z12 +?z12 )(U12 –Um12 ) - sin(z13 +?z13 )(U13 –Um13 )) + ?D(U13 –Um13 ) sin(z13 +?z13 ) + + ?E12 – ?E13 + l3 – l2;
При соблюдении равноплечья члены, содержащие ?S и ?D обращаются в ноль, формула существенно упрощается.
Сравнив формулы способов тригонометрического нивелирования, можно сделать вывод, что способ двухстороннего нивелирования по измеренным наклонным расстояниям содержит минимальное количество величин, необходимых для вычисления превышений. Раньше, с точки зрения производственного применения способ двухстороннего тригонометрического нивелирования являлся более предпочтительным.
Однако с использованием ЭВМ для вычисления предпочтение можно отдать способу тригонометрического нивелирования через точку.
2.2.3 Барометрическое нивелирование
Для определения высот точек местности в процессе геодезических исследований, а также для съемки рельефа в горной и высокогорной местности может быть использовано барометрическое нивелирование.
Задачей барометрического нивелирования является определение разности высот двух точек по результатам одновременного измерения атмосферного давления в этих точках. Атмосферное давление в каждой точке местности зависит от высоты над уровнем моря и метеорологических условий в момент измерений. Эта зависимость выражается полной барометрической формулой, учитывающей атмосферное давление, температуру и влажность воздуха, а также ускорение свободного падения, зависящее от широты места наблюдений. Полная барометрическая формула очень трудоемка для вычислений. Чтобы получить необходимые для ее решения параметры, необходимо специальное зондирование атмосферы, поэтому при барометрическом нивелировании применяют сокращенные барометрические формулы. Их несколько, чаще других пользуются формулой Бабине:
h=16000(1+0.004 (t_1+t_2)/2?(? B?_1-B_2)/(? B?_1-B_2 );
где В1 и В2 — давление в точках 1 и 2, a t1 и t2 – соответственно температура воздуха.
По формуле Бабине составлены таблицы барических ступеней высот. Барическая ступень высот — расстояние по вертикали в метрах, на котором атмосферное давление меняется на 1 мм рт. ст. Эти таблицы составлены по аргументам
tСР = (t1 + t2)/2;
ВСР=(В1+В2)/2;
Тогда формула определения превышений сведется к виду:
h = (Bl – B2)?h;
где ?h — барическая ступень. где Bl и B2 — давление в точках 1 и 2, a tl и t2 – соответственно температура воздуха.
Для получения превышения между двумя точками, отметка высоты, одной из которых известна, измеряют атмосферное давление и температуру в каждой из этих точек.
Для измерения атмосферного давления применяют пружинные и частично жидкостные (ртутные) барометры. Пружинные барометры получили название анероидов (греч. а – не,neros – влажный и eidos — вид).
Поскольку на давление существенно влияет температура воздуха, ее измеряют одновременно с давлением на станции при помощи термометра-праща – толстостенного капилляра, в одном конце которого помещена ртуть, а другой заканчивается металлическим наконечником или стеклянным шариком, к которому крепится шнур.
Показания барометра-анероида отличаются от показаний ртутного барометра. Для приведения измеренного анероидом атмосферного давления к показаниям ртутного барометра необходимо в показания анероида А внести три поправки: шкаловую ?Аш, температурную ?Аt и добавочную ?А0. Исправленное давление вычисляют по формуле:
B = A + ?Aш + ?At + ?A0;
Шкаловую поправку ?Аш вводят для учета нелинейности шкалы, вызываемой изменением угла между передаточными рычагами.
Температурную поправку ?Аt вычисляют по формуле ?Аt = btA,
где b — температурный коэффициент, поправка на 1°С анероида, a tA – температура прибора.
Добавочная поправка ?А0 возникает из-за неточного учета шкалавой и температурной поправок, а также наличия механических погрешностей прибора и некоторого смещения нуля. Ее определяют перед началом проложения хода и после его окончания. Шкалавые и температурные поправки определяют путем сравнения прибора с эталоном в специальных баро и термо-камерах перед началом сезона работ и вписывают в паспорт прибора.
Барометрическое нивелирование осуществляют способами: замкнутых ходов (полигонов) с опорой и без опоры на временную барометрическую станцию, передвижной станции, скачущей станции, нескольких опорных станций и др. Выбор способа зависит от объема работы, наличия приборов, количества наблюдений и требуемой точности.
Способ ходов без временной барометрической станции
В этом случае наблюдатель, измерив давление и температуру на исходной точке, последовательно обходит все точки хода. Измерив в них давление и температуру, и записав время измерения, он возвращается на исходную точку, где вновь определяет давление и температуру. Разность давлений на исходной точке, полученная в начале и конце обхода, представляет невязку – результат суточного хода атмосферного давления и приборных ошибок. Невязку распределяют пропорционально затраченному на наблюдения времени. Способ позволяет обеспечивать точность определения высот порядка 2 – 2,5 м.
Порядок работы на станции:
Для определения давления анероидом нужно стать на точке, открыть футляр барометра и держать открытым в течение 4 – 6 мин для того, чтобы анероид принял температуру и давление окружающего воздуха. Затем определяют температуру анероида по его термометру, слегка постучав пальцем по центру стеклянной крышки, читают отсчет давления. При чтении отсчета анероид держат на уровне груди, и после снятия отсчета измеряют его высоту над поверхностью Земли. Отсчет давления определяют 3 – 4 раза. Перед каждым отсчетом слегка постукивают по стеклянной крышке для преодоления инерции стрелки. Вычисляют средний отсчет и фиксируют время.
Для определения температуры воздуха термометр-пращ вращают над головой в течение 2 – 3 мин. Полученные отсчеты давления, времени и температуры анероида и воздуха заносят в журнал.
Обработку хода барометрического нивелирования начинают с приведения показаний анероида к показаниям ртутного барометра для каждой станции. Затем вычисляют изменение давления на первой станции в начале и в конце работ и составляют поправки к вычисленным значениям давления в остальных точках, пропорциональные времени движения по ходу.
Определив средние значения давления и температуры воздуха между смежными точками хода, находят из таблиц значения барических ступеней. Вычисляют превышения между смежными станциями и отметки определяемых точек.
Точность барометрического нивелирования зависит от типа прибора, равновесия атмосферы, способа нивелирования и других причин:
• при работе на небольших площадях в равнинных и холмистых районах от 0,4 до 0,5м;
• при работе в горных районах с разностью высот, большей 1000 м, – около 3 м.
2.2.4 Техническое нивелирование
- Техническое нивелирование производится с целью создания высотного обоснования топографических съемок масштабов 1:500 – 1:5000, а также при изысканиях, проектировании и строительстве различного рода инженерных сооружений. Нивелирные ходы, прокладываемые для определения высот пунктов съемочного обоснования, должны опираться на пункты высшего класса. Максимальная длина хода принимается в зависимости от характера рельеф местности, масштаба съемки и высоты сечения рельефа.
Техническое нивелирование для создания высотного обоснования съемок выполняется способом из середины техническими нивелирами с использованием двухсторонних шашечных реек. Расстояние от нивелира до реек допускается до 150 м, неравенство плеч – не более 10 м, а их накопление в 12 секции – до 50 м. Отсчеты по рейкам берутся только по средней нити. Разность значений превышения на станции, определенных по черной и красным сторонам реек, не должна превышать 5 мм. Допустимая высотная невязка ходов и полигонов технического нивелирования определяется по формулам:
f_(h_фак )=50ммvL
где L – длина хода, км.
Техническое нивелирование, выполняемое с целью обеспечения строительства сооружений линейного типа, называется продольным. Для получения детального топографического плана на участке строительства крупных объектов при решении вопросов, связанных с вертикальной планировкой территории и подсчетом объемов земляных масс, выполняют нивелирование поверхности (площади).
