病险水库测量中的几个常见问题研究

病险水库测量中的几个常见问题研究

刘家才

（呈贡县水务局）

摘要：病险水库测量是水库除险加固工程的一项前期性、基础性的工作，本文根据病险水库初步设计与建设内容和要求，对病险水库测量中控制测量、地形测量及大坝断面测量过程中出现的几个常见问题进行研究，结合工程实践经验，提出解决问题的对策和措施，供同类工程参考。

关键词：病险水库测量　常见问题　研究

近年来，国家加大了水利基础设施建设的投资力度，病险水库除险加固工程是新一轮投资的重点。病险水库测量，是一项前期性、基础性的工作，是项目进行初步设计、立项报批的重要资料。现在的病险水库大多数修建于20世纪五六十年代，过去的测绘资料不全、精度低，难以满足现在的设计和施工要求。由于水库运行了数十年，泥沙淤积导致库容减少，水库周边地形也发生了较大变化，通过对病险水库测量，建立一套反映现状的、精确完善的测绘成果十分必要。病险水库测量的主要任务是进行控制测量、地形测量及大坝断面测量。本文围绕病险水库测量的任务和测量中的一些问题进行探讨。

一、控制测量

（一）控制网的布设

随着GPS卫星定位测量、全站仪、计算机等先进测量仪器和技术的广泛应用，测量手段更先进、更便捷、更高效，同时，测绘成果实现了数字化，精度大幅提高，这为我们突破传统的测绘技术设计，提供了灵活的选择方式。结合病险水库的具体情况，病险水库测量控制网的布设通常采取以四等GPS控制网为主，作为覆盖整个库区的首级控制网，以全站仪加密一、二级导线为辅，进行局部加密。布网原则是满足精度、满足密度、满足水利工程的设计和施工。GPS布网时要兼顾考虑原有测量成果的利用，选择2个以上高等级控制点进行联测，一方面可以对原有测绘成果进行检核评价，另一方面可根据联测点的坐标、高程计算出转换参数。GPS选点时要满足观测的基本条件，无遮蔽，无电磁干扰，每个点至少与2个点通视，大坝两肩各布设1个点，为下一步投入其他测量仪器测量提供便利。根据水库正常蓄水位，所有控制点均应布设在水库淹没线以上。

（二）控制网的观测

首级GPS控制网观测。按GPS四等控制网的技术要求，采用单频接收机以静态模式观测，每次至少观测到5颗卫星。对于一、二级网可选择快速静态模式观测。具体作业时，静态定位模式采用“2＋1”工作方法，即用3台（或3台以上）接收机进行观测，2台作为基准站架设在高精度的已知控制点上，另1台（或多台）作为流动站架设在新布设的GPS控制点上，通过手簿建立信号连接，设置坐标转换参数，测出流动站的平面坐标和拟合高程。实践证明这种工作方法观测速度快、精度高、灵活性大，适合控制网的测量及加密。需要注意的是接收机作为卫星定位测量主要设备，观测前要对仪器进行仔细检查，保证仪器性能正常；要熟练掌握接收机的功能，严格操作，认真做好必要的人工记录，减少人为误差或错误；掌握卫星运行规律，中午时段卫星高度角偏低（卫星处于地平线附近），卫星信号较差且难以捕捉，工作安排时可作适当调整，以提高观测速度和精度。

加密控制点观测。加密控制点在GPS四等控制网下进行，按一、二级符合导线布设，根据水库地形条件，满足测图、施工放样需要，确定控制点的密度。加密控制点的观测可采用GPS测量定位，也可采用全站仪测量。利用全站仪进行导线测量（2″级、10mm级仪器），水平角观测宜采用方向观测法，一级导线观测2个测回，测回间配置度盘，距离、垂直角也按2个测回进行。观测结束后，须打印输出观测数据，并对相关数据进行检查测图，看是否符合限差指标要求，对导线精度进行评价。从控制点密度来讲，考虑全站仪测图视距一般在500m以内，每平方千米控制点（包括图根点）的密度，对于1∶2 000比例尺测图不少于4个，对于1∶1 000比例尺测图不少于16个，对于1∶500比例尺测图不少于64个。

（三）控制网的精度要求

对于GPS四等控制网，固定误差应≤10mm，比例误差系数≤10mm，约束点间的边长相对中误差≤1/100 000，约束平差后最弱边相对中误差≤1/40 000。GPS一级控制网，固定误差应≤10mm，比例误差系数≤20mm，约束点间的边长相对中误差≤1/40 000，约束平差后最弱边相对中误差≤1/20 000。一般而言，大中型水库按GPS四等控制网测设，中小型水库按GPS一级控制网测设，其精度能够满足水库除险加固设计和施工要求。全站仪加密一级导线，要求测角中误差≤5″，测距中误差≤15mm，测距相对中误差≤1/3 000，导线全长相对闭合差≤1/15 000。采用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式，一次测定几个图根点，观测时不需要平差，直接测出坐标。但是，为了评价图根点的可靠性，一般要取两个定向点进行观测，或者对其他测站观测的控制点重复测量作为检核，其点位误差不大于5cm。

二、地形测量

（一）水库库区地形图测量

根据病险水库除险加固工程实际需要，水库区测图比例尺应按1∶2 000或1∶1 000比例尺，等高距1m测图要求，大坝枢纽区测图比例尺应按1∶500比例尺，等高距0.5m进行地形图测绘。地形图要经过内业检查、实地对照和实测检查，图上地物点的点位中误差≤0.8mm，水工建筑物等细部坐标点的点位中误差≤5cm、高程中误差≤2cm。形成可用于计算库容、确定水库淹没界线、描绘库容曲线、布设水工建筑物、进行竣工验收的数字化地形图，同时也为工程竣工后进行信息化管理、建立数字水利奠定基础。

库区地形图测量包含两个内容：一是水库陆上部分地形图测量；二是水下部分地形图测量。水库陆上部分根据水库公共管理空间的设定，水库的测量范围是正常水位线以上沿地表150m，作为用水源地的水库是200m。因此在测量库区地形图时，要注意覆盖“3条线”，正常蓄水位淹没线、管理范围线、保护范围线，我们的测图范围必须完整地包含这3条线。

水下地形测量是水库测量的重要组成部分。水下地形点可采取散点法布局，也可采取横断面法布局，点距一般为图上2～3cm，靠大坝宜密，中间稍稀。一般采用全站仪或GPSRTK测定船台的位置，采用回声测深仪测定船台到水底的深度。测深点的深度中误差根据水深不同而不同，水深10m以内，中误差为0.15m，水深10～20m，中误差为0.20m。水下测量数据和陆地数据一样，可通过南方开思成图系统进行处理，绘制地形等高线（等深线）。值得注意的是，如果在进行测量过程中水库正在放水，水位不断变化，应注意水面高程与测深时相吻合。

（二）水库大坝地形测量

水库大坝与库区是一个整体，之所以这里分开阐述，是因为水库除险加固工程的建设内容，包括坝体防渗处理、前后坝面、坝脚处理、放水闸启闭设施、输水涵洞、溢洪道等修建工程重点集中在大坝上，水库大坝无疑是水库安全运行和管理的枢纽，因此，水库大坝地形测量应满足施工建设要求，按1∶500比例尺，0.5m等高距的测图要求进行更细致的测量，并且单独成图。测量范围应根据设计要求，足以布设放水渠道、溢洪道、管理所等水工建筑设施。测绘时，对现有水系、水工建筑物应详细测绘，沟渠要测注渠底、渠顶的高程，要测注坝顶和坡脚高程，水工建筑物按实际形状测绘，测注大坝病险位置，比如渗漏点等，对坝体或大坝周围有树木的要标注树种、棵数，坝脚有农田的要进行详细测量，为办理林木砍伐、征地提供可靠资料。

（三）大坝断面测量

水库大坝的纵横断面测量是为了更准确地反映大坝形态，为大坝枢纽工程设计、方案优化比较、工程量土石方计算、编制概预算提供依据。大坝纵、横断面可以从1∶500大坝枢纽地形图上截取，也可以根据水工设计需要，设计人员会同测量人员单独进行断面测量，采用全站仪观测断面点的平面位置和高程，形成与地形图相一致的数字测图资料，便于绘制大坝纵、横断面图。

三、结束语

病险水库测量是贯穿水库除险加固建设全过程的一项重要基础工作，测量精度是测绘成果质量的灵魂。先进技术和设备的采用，是完成一份优质测绘成果的必要条件，测绘人员精心设计，规范作业，注重每个工作环节和操作细节，才是测绘产品质量的根本保证，目的是为病险水库设计和施工建设提供可靠的测量资料。

参考文献：

［1］周忠谟，易杰军.GPS卫星测量原理与应用.北京：测绘出版社，1999.

［2］徐宇飞.数字测图技术.河南：黄河水利出版社，2005.

［3］徐绍铨.GPS测量原理及应用.第3版.湖北：武汉大学出版社，2008.