kniga_9

Розділ ХІV

Зйомка шельфу та внутрішніх водоймищ

§ 156. Суть і призначення зйомки шельфу

Проблеми, пов’язані з вивченням та освоєнням Світового океану постійно хвилюють людство, особливу актуальність набуває питання про мілководні райони – континентальні шельфи. Відомо, що Світовий океан покриває 70,8% поверхні Землі, а мілководдя, яке найбільш інтенсивно вивчається і освоюється, займає 20,4% загальної площі Світового океану. Основна частина мілководдя (до глибини 200 м) знаходиться в межах морів.

Прибережна мілководна, переважно рівнинна, зона Світового океану називається континентальним шельфом або просто шельфом (від англійського shelf – полиця). Топографо-геодезичні роботи на шельфі – це сукупність робіт, які проводяться на березі і на борту одного або декількох носіїв знімальної апаратури з метою зйомки рельєфу дна, підводної ситуації, донних ґрунтів, геофізичних полів Землі (поле сили ваги і магнітне поле), флори і фауни. Зйомка шельфу необхідна для складання топографічних карт шельфу, які використовуються для загальногеографічного вивчення, забезпечення геолого-геофізичних розвідувань, експлуатації підводних родовищ корисних копалин, будівництва інженерних гідроспоруд, а також як основа для складання різних тематичних карт.

§157. Поняття про топографічну зйомку шельфу

Вкомплекс топографо-геодезичних робіт на шельфі входять наступні види робіт:

1.Зйомка рельєфу дна і підводної ситуації.

2.Визначення характеристик і меж розподілу ґрунтів і донної рослинності.

3.Визначення фізичних характеристик водного середовища (температури і солоності).

4.Спостереження за зміною рівня водної поверхні.

5.Визначення сили ваги (гравіметрична зйомка).

6.Визначення місця носія вимірювальної апаратури.

Зйомка рельєфу дна і підводної ситуації є однією з основних і найбільш трудомістких знімальних робіт на шельфі.

255

Основним методом виконання цієї зйомки є промірні роботи. Залежно від положення ділянки зйомки відносно берегової лінії, розрізняють наступні види промірних робіт:

1.Прибережний промір – від берегової лінії до геометричної віддалі видимості.

2.Морський промір – від межі прибережного проміру до дії радіогеодезичних і високоточних радіонавігаційних систем.

Промірні роботи виконуються шляхом профілювання, переважно промірними лунолотами різних типів. При зйомці підводної ситуації застосовують гідролокатори. Суть профілювання полягає в планомірному покритті ділянки зйомки системою знімальних (промірних) галсів. Віддаль між промірними галсами вибирають залежно від характеру рельєфу і глибини, середнє значення міжгалсових віддалей, як правило, приймають рівним 1 см в масштабі знімального планшета.

Визначення характеристик і типів ґрунтів виконується, як правило, окремо від промірних робіт в наперед запланованих точках досліджуваної акваторії ґрунтових станцій.

§ 158. Топографічна карта шельфу

Топографічні карти шельфу, озер, водосховищ та інших великих водоймищ складають для забезпечення досліджень і освоєння природних ресурсів континентального шельфу, великих озер і водосховищ, проведення геологорозвідувальних і геофізичних робіт, складання проектів експлуатації корисних копалин і будівництва підводних і надводних інженерних споруд, організації підводних плантацій, ведення рибного і промислового господарства та розв’язання різних народногосподарських завдань.

Топографічні карти шельфу є топографічною основою для складання спеціальних геологічних та інших тематичних карт, розв’язування завдань науково-дослідницького характеру.

Топографічні карти шельфу не призначаються для навігації. Вони є продовженням суші і складаються в таких же проекціях, в такій же системі координат, мають таке ж розграфлення і номенклатуру, як топографічні карти сущі.

Основними масштабами топографічних карт шельфу є: 1:2000, 1:5000, 1:10000, 1:25000, 1:50000. На топографічних картах шельфу умовними знаками і надписами показують:

1.Морські і берегові пункти геодезичної основи.

2.Характер берегів і берегову лінію.

256

3.Рельєф дна, зсуви, вали, скелі, механічний склад ґрунту дна, колір і властивості.

4.Життєві форми рослинності.

5.Виявлення вулканізму і виходів газу, нафти, вири.

6.Надводні та підводні промислові і портові будівлі (бурові вишки, естакада тощо), повітряні лінії електропередач, кабельні силові лінії і лінії зв’язку тощо.

7.Залишки затоплених кораблів, зруйновані або неповністю демонтовані конструкції, розташовані нижче або вище рівня води.

8.Державні кордони.

Рельєф на топографічних картах шельфу зображують горизонталями і відмітками в Балтійській системі висот, а також умовними знаками і підписами.

§ 159. Геодезична основа зйомки шельфу

Геодезична основа шельфу – це сукупність пунктів на земній і водній поверхнях, для яких відоме планове положення у вибраній системі координат і відмітки в прийнятій системі висот. Ці пункти розташовують згідно складеного плану і відмічають спеціальними розпізнавальними знаками. Геодезична основа на березі призначена для забезпечення визначення координат місця судна на знімальних галсах відносно берегових геодезичних пунктів, як за допомогою візуальних, так і радіогеодезичних засобів і для забезпечення визначення висотних відміток дна відносно берегових реперів, марок і геодезичних пунктів.

Геодезичною основою зйомки шельфу в плановому відношенні є пункти державної планової геодезичної мережі 1, 2, 3 і 4 кл. і пункти геодезичних мереж згущення 1 і 2 розрядів, розташовані на березі і на штучних об’єктах акваторії, а також пункти знімальної основи. Вони можуть розвиватися методами: тріангуляції, полігонометрії або трилатерації, а знімальні мережі різними засічками і прокладанням теодолітних ходів.

Висотною основою зйомки шельфу є репери і марки державної нівелірної мережі І, ІІ, ІІІ і ІV кл., пункти державної геодезичної мережі 1, 2, 3 і 4 кл., геодезичні мережі згущення 1 і 2 розрядів і знімальної основи, висоти яких визначені геометричним нівелюванням, а також репери постійних водомірних постів, прив’язаних до державної нівелірної мережі.

Густота планової основи залежить від методу визначення місця судна на галсах і масштабу зйомки. За межами видимості берега

257

координати опорних пунктів на воді визначаються радіогеодезичними системами шляхом побудови радіогеодезичного полігону. Залежно від призначення розрізняють:

1.Суцільні опорні геодезичні мережі, необхідні для розповсюдження єдиної системи координат на велику територію дна континентального шельфу і Світового океану (рис. 179, а).

2.Ряди або лінії опорних морських геодезичних пунктів, які необхідні для зв’язку віддалених локальних морських геодезичних побудов з загальногеодезичною системою координат (рис. 179, б).

Рис. 179

1 – виміряні віддалі; 2 – опорні геодезичні пункти, розташовані на суші; 3 – базиси; 4 – опорні морські геодезичні пункти, розташовані на морській акваторії

§ 160. Типи опорних морських геодезичних пунктів

Для побудови опорної морської геодезичної мережі необхідно закріпити на морському дні точки цієї мережі спорудами, які зберігають незмінне своє положення, легко розпізнаються і довговічні.

Конструкція опорного морського геодезичного пункту (ОМГП) складається з:

1.Центра, закріпленого в ґрунті морського дна (рис. 180).

2.Зовнішньої конструкції, необхідної для позначення ОМГП і закріплення на ній вимірювальної апаратури (гідроакустична апаратура, океанографічні датчики, відбивачі і т. п.) (рис. 181, а, б).

258

3. Якірні пристрої, призначені для надійного фіксування зовнішньої конструкції над центром ОМГП.

Рис. 180

а). 1 – марка; 2 – бетонна плита; 3 – сталевий стержень; 4 – сталева труба; б). 1 – марка; 2 – стопорний пристрій; 3 – сталева болванка із

спіраллю; 4 – бетонна плита; в). 1 – марка; 2 – сталева плита; 3 – бетонний моноліт.

Позначення опорних пунктів на воді здійснюється як ґрунтовими знаками, так і морськими опорними віхами (рис. 181, в). Ґрунтові знаки установлюють на мілководді при великих віддалях від берега, коли немає можливості визначення місця судна з берегових пунктів. Ґрунтовими знаками можуть бути палі, забиті з ґрунт або прості піраміди, установлені на дно. Ґрунтовими знаками можуть служити також інші жорсткі споруди, які існують на акваторії (бурові вишки, окремі скелі), які забезпечують можливість розташування на них устаткування і спостерігачів, а також безпеку виконання робіт.

Для розвитку геодезичних мереж на мілководді озер і водосховищ можна в багатьох випадках одночасно використовувати ґрунтові і плавучі знаки. Ґрунтові знаки можуть служити для вимірювання базису центральної системи або іншої типової фігури, а плавучими відмічають їх вершини. При знімальних роботах на шельфі морські опорні віхи знайшли найбільше розповсюдження. Вони установлюються в межах видимості берега і на дослідній акваторії з таким розрахунком, щоб довести до мінімуму холості пробіги знімального судна (при прив’язці судна на початку і в кінці робочого дня, а також у випадку перебоїв у роботі радіогеодезичної апаратури).

259

Кількість виставлених віх залежить від площі зйомки і її розташування. В середньому рекомендується установлювати одну віху в межах планшета масштабу 1:50000. При створенні знімальних мереж використовують: буї, бакени, створні знаки, опори ЛЕП і т. п.

3

Рис. 181

а. Жорстка конструкція ОМГП:

1 – бетонна основа – якір; 2 – ферма; 3 – платформа; б. Напівжорстка конструкція ОМГП:

1 – головний якір (3 бетонні блоки); 2 – баластний танк; 3 – відтягуючі якори; 4 – розпізнавальні буйки; в. Морська віха:

1 – відбивач; 2 – жердина; 3 – шпіртбакен; 4 – скоби; 5 – буйреп; 6 – якір

§ 161. Рівневі пости

Рівневі пости призначені для спостереження за зміною рівня поверхні води з метою визначення відмітки миттєвого рівня води, обчислення нуля глибин (середнього рівня) і поправок у виміряні глибини. Основні назви висотних горизонтів рівневого поста показано на рис. 182.

Z f – поправка у виміряну глибину за коливання рівня води;

h0 – відлік рівня води над нулем поста, який має абсолютну відмітку, рівну нулю;

h – відлік миттєвого рівня води над нулем поста.

260

Рівневий пост складається з пристрою для вимірювання рівня води і висотної основи. Пристрої для вимірювання рівня води складаються з рейки (для спостереження у визначений час) або самописця (для постійної реєстрації коливання рівня води). Висотна основа поста складається з двох реперів, з яких один основний, другий робочий (контрольний).

Рис. 182

Основний репер використовується для перевірки висоти робочого репера і закріплення на місцевості нуля поста, а робочий – для систематичного визначення нівелюванням висотних відміток нуля водомірної рейки або самописця. Рівневі пости за своїм призначенням, довготривалістю спостережень поділяють на постійні, допоміжні і тимчасові. Постійними постами є постійно діючі установки на станціях гідрометеорологічної служби або інших організацій. Вони використовуються для обчислення середнього рівня і найнижчого теоретичного рівня із безпосередніх спостережень рівня, а також для визначення поправок у глибини в зонах дії цих постів. Допоміжними постами є рівневі пости з періодом дії 3–6 місяців. Такі пости установлюються в районі, де постійно діючих постів недостатньо для виведення середнього рівня і обчислення найнижчого теоретичного рівня. Тимчасовими постами є рівневі пости, які установлюються на період проведення робіт, коли постійних (допоміжних) постів для освітлення рівневого режиму в даному районі недостатньо. За

261

характером установки вимірних пристроїв рівневі пости можуть бути береговими, льодовими і відкритого моря. Берегові пости за конструкцією вимірювальних пристроїв бувають: палевими (рис. 183, а), рейковими (футшточними) (рис. 183, б) палево-рейковими і з установкою самописця (рис. 183, в). Рейковий пост є найбільш простим за конструкцією. Він складається з спеціальної рівневої рейки, яка кріпиться вертикально до нерухомої основи – стінки або палі пристані, спеціально вбитих у ґрунт паль тощо.

Рис. 183

а. Палевий водпост: 1 – палі;

б. Рейковий водпост:

1 – паля; 2 – рейка; 3 – дерев’яна бочка з кришкою; в. Мареограф на палі:

1 – поплавок; 2 – мареограф; 3 – противага; 4 – паля з столом; 5 – контрольна рейка

Палевий пост складається з ряду паль, забитих в ґрунт у створі, перпендикулярному до берегової лінії, з таким розрахунком, щоб різниця висот двох сусідніх паль була в межах 0,5–1,0 м. Рівневий пост з установкою самописця є найбільш складним за конструкцією і використовується для постійної автоматичної реєстрації коливання рівня води. Він складається з мареографа, контрольної рейки і реперів. Місце, де проектується установка рівневого поста, незалежно від вимірювальних пристроїв повинно відповідати наступним вимогам:

262

мати в будь-яку пору року вільне сполучення з морем, навіть при найнижчому рівні води і великій товщині льоду;

бути захищеним від великих хвиль і плавучих криг;

розташоване в районі, який найменше підлягає постійній діяльності людей;

мати стійкий берег, який не підлягає розмиву і великим наносам;

в районах припайних криг за межею зони, в середині якої крига може лягти на дно при спаді рівня води;

мати вільний доступ при будь-яких погодних умовах для спостереження і нівелювання.

§ 162. Судна, які використовуються для знімальних робіт на шельфі

Специфіка знімальних робіт на шельфі, а також специфіка фізикогеографічних умов, в яких вони виконуються, накладає ряд умов на судна, які використовуються для зйомки шельфу. Судна повинні мати порівняно невелику осадку, щоб можна було працювати близько від берегів. Вони повинні бути пристосовані для зручного розташування людей і апаратури, транспортування в район робіт матеріалів, техніки, продуктів для берегових постів. Обов’язково повинні мати засоби для розвантажування експедиційного обладнання, а також малі плавучі засоби для доставки людей і обладнання з борта судна на берег. Якірні пристрої повинні гарантувати безпечну стоянку судна в штормових умовах і на великих глибинах. Необхідні також спуско-піднімальні пристрої для виконання спеціальних робіт (установка віх, добування проб ґрунту, проб води і т. д.). З метою досліджень мілководь на суднах повинні бути гідрографічні катери. Крім цього судна повинні мати хороші морехідні якості. Всім цим вимогам найбільше задовольняють судна серії типу “Дмитрий Овцын” (рис. 184).

Для знімальних робіт на шельфі можуть використовуватися також інші типи суден, як, наприклад, середній риболовецький траулер (СРТ), морський буксир (МБ). Для знімання невеликих і закритих районів моря прибережної зони, в гирлах рік, озерах і водосховищах можна використовувати різні судна малої тоннажності, наприклад, рейдові буксири (РБ), малі риболовецькі траулери (МРТ), гідрографічні боти. Знімальні роботи на мілководді виконують з мілких плавзасобів: самохідних плоскодонних барж, малих катерів, шлюпок з підвісними моторами.

263

Рис. 184. Судно серії «Дмитрий Овцын»

264