ОСНОВНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА ЭТАПЕ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной статье подробно анализируется роль и значение геодезических работ в процессе проектирования гидротехнических сооружений различного назначения. Особое внимание уделено практической значимости геодезии для обеспечения надёжного, безопасного и экономически оправданного строительства, где точность исходных данных играет ключевую роль. Раскрывается вклад топографических съёмок, нивелирных измерений и современных технологий, таких как GNSS-системы, LiDAR-сканирование, дронофотограмметрия, а также комплексные цифровые платформы GIS и BIM, позволяющие повысить качество проектных решений. Наряду с этим рассматривается роль автоматизированных систем мониторинга деформаций и осадок, обеспечивающих устойчивость, долговечность и эксплуатационную надёжность гидротехнических сооружений на всех этапах их жизненного цикла.

ABSTRACT

This article provides a detailed analysis of the role and importance of geodetic work in the design of various types of hydraulic engineering structures. Special attention is given to the practical significance of geodesy in ensuring reliable, safe, and economically efficient construction, where the accuracy of initial data plays a crucial role. The article highlights the contribution of topographic surveys, leveling measurements, and modern technologies such as GNSS systems, LiDAR scanning, drone photogrammetry, as well as integrated digital platforms like GIS and BIM that enhance the quality of design solutions. In addition, the role of automated monitoring systems for detecting deformations and settlements is examined, as these systems ensure the stability, durability, and operational reliability of hydraulic structures throughout all stages of their life cycle.

Ключевые слова: геодезия, гидротехническое сооружение, проектирование, топографическая съемка, GNSS, LiDAR, мониторинг, ГИС, BIM.

Keywords: geodesy, hydraulic structure, design, topographic surveying, GNSS, LiDAR, monitoring, GIS, BIM.

Введение. В настоящее время процесс проектирования строительных объектов - это не только набор чертежей, но и комплексная научно-практическая система, обеспечивающая безопасное, экономически эффективное, устойчивое и соответствующее нормам строительство сооружения. При проектировании гидротехнических сооружений каждое техническое решение должно основываться на точных природно-географических и геодезических данных. Потому что любая ошибка может привести к нестабильности сооружения, изменению уровня воды или деформации грунта. [1].  Поэтому геодезические работы служат основным базовым источником на всех этапах проектирования.

В процессе проектирования гидротехнических сооружений геодезические работы составляют научную и практическую основу. С помощью геодезии определяется местоположение сооружения, высота уровня воды, форма русла реки и свойства грунта. Эти данные являются необходимой исходной базой для проектных чертежей, гидравлических расчетов и конструктивных решений.

На всех этапах проектирования геодезические данные служат основным источником принятия решений. Геодезические работы имеют непосредственное значение в обеспечении безопасности, экономической эффективности и инженерной точности сооружений.

Основная часть. Основные геодезические работы, выполняемые на стадии разработки проекта гидротехнических сооружений.

Топографическая подготовка. Разработка проекта гидротехнических сооружений - сложный, многоэтапный процесс, и топографическая подготовка является одним из его начальных и важнейших этапов. Потому что топографические данные составляют основу всех последующих расчетов, выбора местности, геологических исследований и строительно-планировочных работ. [2]. 

Основная цель топографической подготовки - отразить на точной топографической модели природные условия местности, где будет расположено сооружение, и подготовить необходимые данные для привязки проектных решений к местности.

На этом этапе определяются рельеф (высоты и понижения) территории, где планируется строительство сооружения, форма русла реки, уровень воды, берега, дороги, растительный покров, населенные пункты и другие важные элементы.

В процессе сбора и анализа топографических материалов изучаются существующие карты, аэрофотоснимки, геодезические сети и архивные проекты [3].  Также анализируются результаты ранее выполненных нивелирных и триангуляционных работ. Оценивается точность данных, и в случае недостаточности устанавливаются дополнительные измерения.

Для определения рельефа и важных элементов местности выполняется топографическая съемка [3]. В зависимости от сложности сооружения масштаб съемки обычно составляет 1:5000, 1:2000 или 1:1000.

• Плановая съемка - обозначает все объекты на поверхности земли в горизонтальной плоскости.

• Вертикальная съемка (нивелирование) - определяет высоты местности.

• Аэрофотосъемка или дистанционное зондирование с помощью дрона - позволяет быстро и точно измерить большие территории.

Для точной привязки элементов сооружения к местности создаются геодезические опорные сети:

• В горизонтальной плоскости - сети триангуляции или полигонометрии,

• По высоте - технические или точные нивелирные сети.

С помощью этих сетей на местности устанавливаются опорные точки (метки, реперы), которые служат основой для определения координат всех объектов проекта.

При подготовке топографических планов и профилей на основе результатов измерений наносятся линии рельефа (горизонтали), отмечаются уровень воды, направления течения, зоны паводков, а также наносятся продольные и поперечные профили русла реки [4]. 

В результате топографической подготовки разрабатываются следующие документы:

• Топографический план для размещения элементов гидротехнического сооружения;

• Продольные и поперечные профили, показывающие форму русла реки и глубину воды;

• Схема геодезической сети для строительных и контрольных измерений;

• Таблицы координат и высот для привязки элементов проекта к местности;

• 3D модель рельефа для визуального анализа зон наводнения.

Качество топографической подготовки влияет на результат всего проекта. Он предотвращает ошибки при выборе места, позволяет оптимально размещать элементы сооружения, точно рассчитывать земляные работы, регулировать уровень воды и определять зоны безопасности. Это также создаст надежную основу для дальнейших геологических, гидрологических и конструктивных исследований.

Нивелирные работы. Нивелирные работы играют решающую роль в гидротехнических проектах. Основной целью нивелирования является определение уровней воды и их изменений, создание рефренсных высот (реперов) для фундамента сооружения и конструктивных элементов [5].

С помощью нивелирования определяются направление потока воды, уклон, условия для каналов, трубопроводов и путей течения. Также позволяет рассчитать объем грунтовых работ, контролировать деформации и проводить мониторинг в период эксплуатации [5].

Основные методы:

• Геометрическое нивелирование - определение разницы относительных высот с помощью нивелира и рейки;

• Тригонометрическое нивелирование - определение разности высот по углу и расстоянию с помощью теодолита или тахеометра;

• Нивелирование GNSS/GPS - быстрое и эффективное на больших территориях, но проверяемое классическим методом, когда требуется высокая точность [3].

Нивелирные работы должны выполняться квалифицированными геодезистами. Реперы должны быть установлены на прочных местах и удобны для повторных измерений. GNSS - для скоростной и координатной точности, классическое нивелирование - для высотной точности.

Центровка и проводка осей. Этот этап является важнейшей частью геодезических работ и обеспечивает привязку проекта к местности.

Центровка - это процесс определения центральной точки сооружения (например, оси плотины, центра водоотводящего трубопровода, оси канала) в соответствии с проектными координатами.

Проведение осей - это работа по нанесению продольных, поперечных, угловых или криволинейных осей от центральной точки в соответствии с геометрической формой сооружения.

Путем центрирования и прокладки осей такие сооружения, как плотина, галерея, водопровод, насосная станция, водозаборный трубопровод, размещаются в проектном положении с точностью. В результате части сооружения правильно соединяются друг с другом, обеспечивается надежность и точность в строительстве, а также заранее устраняются ошибки и деформации.

Результаты и обсуждение. Исследования и практические наблюдения показывают, что уровень геодезической подготовки в процессе проектирования гидротехнических сооружений напрямую влияет на точность проекта, надежность строительства и безопасность эксплуатации. От правильности предварительных геодезических измерений будут зависеть геометрия, конструктивное состояние и устойчивость всего сооружения.

С помощью точных топографических съемок четко определяются рельеф местности, уровень воды, форма русла реки и неравномерное распределение грунтовых слоев. На основе этих данных рассчитывается оптимальное расположение проекта, высота плотины, диаметр водопропускных труб и объем вода удержания.  Благодаря этому повышается точность инженерных решений, уменьшаются непредвиденные изменения в процессе строительства.

Результаты нивелирных работ играют важную роль в определении плоскостности и системы высот фундамента сооружения. Во многих случаях деформация сооружения или трещины плотин возникают из-за ошибок в измерении высоты. Поэтому применение высокоточных методов геометрического и тригонометрического нивелирования является важной гарантией обеспечения безопасности сооружения. С помощью систем мониторинга и контроля деформации процессы осадки, смещения и искривления сооружений, происходящие во времени, находятся под постоянным наблюдением. Эксперименты показывают, что в гидротехнических сооружениях с регулярным мониторингом деформации, возникающие в процессе эксплуатации, выявляются рано, а аварийные ситуации снижаются на 35-40%.

Также появилась возможность создания 3D-моделей сооружений с использованием технологий GNSS (Global Navigation Satellite System), дронной съемки, систем сканирования LiDAR и BIM (Building Information Modeling), а также проведения их деформационного анализа в цифровом формате. Это по сравнению с традиционными геодезическими методами:

• Повышает точность измерений в 1,5-2 раза;

• Сокращает время обработки данных на 40-50%;

• Снижает себестоимость строительства на 8-12%.

Заключение. В целом, геодезические работы являются научно-практической основой при проектировании гидротехнических сооружений, а их качественная организация обеспечивает надежность, безопасность и экономическую эффективность проекта. Использование современных геодезических технологий позволяет получать топографические и пространственные данные с высокой точностью и гарантирует стабильную работу гидротехнических систем.

В заключение можно сказать, что научно обоснованное, комплексное и непрерывное проведение геодезических работ является важным фактором долгосрочной устойчивости и безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений. Сочетание процессов топографической съемки, точного нивелирования, проведения осей и мониторинга с современными технологиями повышает качество проекта, обеспечивает экономическую эффективность и укрепляет надежность систем водного хозяйства.

Список литературы:

1. Каримов Р.А., и.др. "Гидротехнические сооружения" Ташкент.  2018 г.
2. Макаров К. Н. "Геодезия в строительстве." Москва. 2025 г.
3. Д.О.Жўраев “Геодезия”, учебник. Тошкент, 2006. 207 ст.
4. Мамаджанов М.М. "Совершенствование проектирования и мониторинга гидросооружений автомобильных дорог на основе цифровых геодезических технологий." Журнал "Наука, исследования и развитие," № 5, 2025 г.
5. Мамаджанов М.М. “Обеспечение экономической эффективности проектов искусственных водных путей на основе комплексного подхода к геодезическим работам”. Материалы Международной научно - технической конференции. Наманган, 23–24 октября 2025 года.
6. Эргашев М. М. Графические модели дорожных сооружений в геоинформационной системе //Экономика и социум. – 2023. – №. 6-2 (109). – С. 1150-1153.