水利水电工程地面测量

水利水电工程地面测量

周东森

河源市华建水利水电建筑工程有限公司周东森

摘要：本文作者结合测量经验，本文阐述了应用GPS测量进行水库控制网改造的具体做法。

关键词：水电工程；测量；方法。

１水利水电工程的特点水利水电工程一般装机比较小（低于5000KW），结构简单，由拦水坝、引水洞、压力管和厂房等组成，常处于山地、交通不便、林木茂盛通视差、高差很大之处，工程状况比较复杂，给测量带来比较大的麻烦。小型水利水电工程的是水头一般在30m以上，最高的在百米左右，引水隧洞的单段洞长基本小于2km，洞内坡度0.2%，且由一个或一个以上的洞组成。因此，小型水利水电工程特殊性也就要求在进行测量工作时，测量的内容应包括建立平面和高程控制网、测绘库区、坝址、进出洞口（中洞）、压力管和厂房的数字化地形图和工程施工放样。控制测量精度的高低就直接影响到小型水利水电工程的建设质量，为保证测量误差控制在允许范围内，我们应对地面控制测量在充分认识基础上进行应用。

水电工程测量工作的主要内容有建立平面和高程控制网，测绘库区、坝址、进出洞口（中洞）、压力管和厂房的数字化地形图（库区和其他区域的比例尺一般分别为１：２０００和１：５００），以及工程施工放样。测区采用任意直角坐标系和假定高程系，如是流域综合开发，可用区域内或国家统一的平面和高程系统。

２水电工程的地面控制测量２．１ＧＰＳ与ＥＤＭ导线结合的方法对于高水头的小水电工程，输水隧洞的控制是整个工程的核心。由于小水电工程处位于山地狭谷这种特殊的位置，采用ＧＰＳ测量往往受到地形条件的限制，不能直接在坝址、进出洞口（支洞口）、厂房等关键位置上施测，而只能在附近山脊等开阔处选取合适的点，再用ＥＤＭ导线延伸至需要的位置上。

在各施工区如坝址、洞口、厂房等处布点时，每处至少应布设２～３个点，并使各相邻点两两通视，最好能组成一个三角形。ＧＰＳ观测的时间依工程对点位的精度要求不同而不同，一般２０～３０分钟即可，检验测量成果精度的方法，通常有３种：用全站仪（测距仪）测量两点间的平距与ＧＰＳ二维约束边长进行比较（同一投影面上）；用全站仪测量单角，与ＧＰＳ坐标反算角度值进行比较；用ＧＰＳ对原测点位在不同时间进行重测等方法进行检验。

ＧＰＳ测量的二维精度可靠，但高程精度偏低，其高程中误差一般为±１０ｃｍ，不能满足施工要求而需重新布设一条具有四等精度的测距三角高程导线或水准路线，这项测量工作特别是在交通不便的山区，工作量也是非常大的。

2．２水电工程的ＥＤＭ三维导线测距导线作为小水电工程的地表控制，也是非常合适的。

一方面全站仪在生产单位已得到全面的普及，同时它又有良好的测角、测距精度，目前２秒级全站仪每公里测距精度一般都在３＋２ｐｐｍ（ｍｍ）以内，另一方面，测距导线选点的自由度大，能在所需要的地方布点，并能一次性完成平面和高程控制测量。为提高隧洞的贯通精度，减少坝址与厂房间的控制点的数量，导线宜布设成直伸型。

１）闭合导线：这种闭合导线的布设形式为狭长型（如图１），Ａ为进洞口控制点，Ｄ为出洞口控制点，１、２、……

６点为中间点，单号点与双号点各构成一条导线，选点时，应使１与２，３与４等两两相邻的点间距为２ｍ以内，并用钢卷尺量出间距。

６顺序至Ｄ。水平角、竖直角、斜距的观测及往返平距和高差的限差要求，视隧洞的长度分别依一或二级导线和四、五等ＥＤＭ三角高程的要求。这种形式布设的导线点位坐标不仅可以得到检核和精度衡量，同时最大限度的减少了工作量。

２）双支导线：当狭长的闭合导线中的某一点或几点重合时，即成此类型（如图２）。这种导线与闭合导线的观测相同。

一般地，这种导线可单双站交替设置，在重合点上只需设置一次仪器或觇牌。计算既可按两条支导线单独进行，也可按闭合导线的方法进行计算（当路线交叉时，只能按双支导线计算），此外，还可以比较重合点以及终点的坐标值而得到检核。

根据大量的ＥＤＭ一级导线测量数据统计，测距精度等于或高于５＋５ｐｐｍ的２″全站仪的测距中误差≤±５ｍｍ，测角中误差约为±３″，据此并依（１）式计算不同长度和边数的支导线最弱点的点位中误差Ｍ（如表１）。

最弱点的点位中误差达到或超过了５．８ｃｍ，也即在地面导线长度在２０００ｍ以内时，可用单支导线（一级导线的观测要求）控制；当长度在２０００ｍ以上时，应用闭合或双支导线作控制，它们的最弱点的点位中误差为单支导线的21。

4结语1.本次GPS测量控制网点位分布合理。从GPS外业成果验算即重复基线、同步环、异步环闭合差计算表明，参加平差的各条基线向量均符合限差要求。最弱点点位中误差和最弱边相对中误差都达到了较高精度。

2.GPS网在平差计算时必须要有3个以上的已知点（规范对此也有要求），若仅有2个点，假设其中一个点错，虽然GPS基线向量检核无误，但其平差成果是错误的。

3.在GPS高程测量中，有一定数量的已知点，且在网中分布均匀，其高程精度可满足《水利水电工程测量规范》对基本高程控制测量的要求。