Понятие о гидростатическом нивелиривании

Гидростатическое нивелирование выполняют с помощью сообщающихся сосудов, заполненных одной жидкостью. Жидкость устанавливается в обоих сосудах на одном уровне, на одной отметке. Пусть высота столба жидкости в первом сосуде будет c1, а во втором c2 (рис. 4.40); тогда превышение точки В относительно точки, А будет равно:

h = c1 — c2. (4.69).

Рис. 4.40.

Точность гидростатического нивелирования зависит от расстояния между сосудами, типа жидкости, диапазона измерения превышения, конструкции отсчетного устроства и других условий. Она может быть очень высокой; средняя квадратическая ошибка измерения превышения лучшими гидростатическими нивелирами достигает 5 — 10 мкм; диапазон измерения превышений при этом невелик — всего около 1 см. При расстоянии между сосудами до 500 м можно измерить превышение с ошибкой около 10 мм.

Понятие о барометрическом нивелировании

Барометрическое нивелирование основано на зависимости атмосферного давления от высоты точки над уровнем моря. Известно, что с увеличением высоты на 10 м давление падает примерно на 1 мм ртутного столба.

Приближенное значение превышения между точками 1 и 2 можно вычислить по формуле:

h = H2 — H1 = ДH * (P1 — P2), (4.70).

где P1 и P2 — давление в первой и во второй точках;

ДH — барометрическая ступень; значения ДH выбирают из специальных таблиц.

Более точные формулы барометрического нивелирования получают, учитывая закономерности распределения плотности и температуры воздуха по высоте. Приведем полную формулу Лапласа:

h = K0*(1 + б *tm)*(1 + 0.378.em/Pm)* (1 + в*Cos2цfm)*(1 + 2/R*Hm) *lg (P1/P2).

В этой формуле:

P1, P2 — давление воздуха на высоте H1 и H2 соответственно,.

Pm — среднее значение давления,.

Hm — среднее значение высоты,.

tm, em — среднее значение температуры и влажности воздуха,.

fm — среднее значение широты,.

б — температурный коэффициент объемного расширения воздуха, равный 0.3 665 град.-1.

в — коэффициент, равный 0.265,.

K0 — коэффициент, равный 18 400 при некоторых стандартных значениях давления воздуха и силы тяжести.

Известны и так называемые сокращенные барометрические формулы, в которых значения некоторых параметров состояния атмосферы приняты фиксированными; так в формуле М. В. Певцова:

h = N*(1 + б*tm) *lg (P1/P2),.

где N = 18 470, принято: em = 9 мм рт.ст., fm = 55o, Hm = 250 м, Pm = 740 мм рт.ст.

Точность барометрического нивелирования невысока; средняя квадратическая ошибка измерения превышения колеблется от 0.3 м в равнинных районах до 2 м и более в горных. Основные области применения барометрического нивелирования — геология и геофизика.