抽蓄电站二等水准网布设浅析

周洋

中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310003

摘要：本文以尚义抽水蓄能电站Ⅱ等水准网布设为依托，介绍Ⅱ等水准测量的外业作业流程、水准数据的内业处理流程，及Ⅱ等水准作业中应着重注意的事项。

关键词：Ⅱ等水准 外业流程 数据处理

1 概述

尚义抽水蓄能电站高程系统采用1985国家高程系统，按规范和合同要求布设Ⅱ等水准网，水准网采用闭合环线方式进行布网测量。

2 水准测量外业流程

2.1 选点、埋石

根据合同要求及技术设计，多数Ⅱ等水准点埋设在平面标墩的底座（大方脚）上，另外在重要构筑物附近或关键区域也需单独埋设若干水准基点。在整条水准线路上应布设若干间歇点，间歇点同样应选在稳定、坚固、不易破换的岩石上。间歇点间距在500m左右。间歇点的布设使水准观测路线和时间更加灵活可控，可以及时发现粗差，若有粗差返工任务也很小。本次共布设二等水准点32座，间歇点65座，观测墩底座外水准基点均位于不受施工影响区域外的基岩上，立模浇筑混凝土，基本能服务整个施工期，可作为今后复测高程基准。间歇点利用测钉用混凝土浇筑在稳固基础上利用。在埋设浇筑期间应利用GNSS设备采集所有点位的概略坐标和WGS84坐标以供绘制点之记及后期水准数据地面不平行改正处理利用。

2.2 水准外业观测

水准点按规范要求达到沉降标准后开始外业观测。在观测前应根据埋设水准点位及间歇点点位重新优化水准线路，制定观测方案等。

尚义抽水蓄能电站水准观测方案根据以下几点因素制定①：大部分水准点位于平面标墩底座，且平面标墩浇筑完成后需沉降的日期比较长，但平面标墩埋设是按区域浇筑，浇筑墩都存在时间差。总体思路是先观测主线路上单独水准点。等第一批平面标墩沉降完成，马上将主线水准引测至平面观测墩底座和墩面。②：平面标墩基本埋设在海拔较高的地方，10月份大风天气又较多，所以在平面标墩在完成沉降后观测时间应排在第一位。在山顶风大时，观测主线水准。③由于上下库之间距离较长且交通不便，每天观测前应选好观测区域，避免在路途中浪费过多时间。④制定外业观测表格，外业观测统计表和外业测段记录表。

外业观测统计表主要包含当天观测的测段及测段高差，这张表有利于后期水准数据的整理及规划后续观测顺序。外业测段记录表主要包含观测手、观测时段及高差，该表可以有效避免粗差的出现及规范测量流程。

我公司选择的水准平差软件为科傻软件，该软件只需高差和路线长所以，每一测段的起始高程为0，终点高程即为该测段的高差。

2.2.1仪器设置

本次水准测量采用 DNA03精密数字水准仪（标称精度0.3mm/km），仪器设置及数字取位按照规范要求设置。

2.2.2 I角检测

数字水准仪在整个作业期间应每天需在开测前进行i角测定，若i角小于15″则仪器可以正常使用，若i角大于15″，则需送有关检修部门检修。

i角检测方法（I₁ABI₂）：在一平坦场地上用皮尺量取一直线，并将改线分为三段，该直线节点编号依次为I₁ 、A、B、I₂其中I₁ 、I₂为安置仪器处，A、B为立标尺处，各节点间距离要求为I₁ A=BI₂，并使假设I₁ A=D₁为近标尺距离，D₁的值在5m~7m之间。I₁ B=D₂为远标尺距离，D₂的值在40m~50m之间。该线段画好后，在各节点处做标记便于后续使用。

i—i角值，单位为秒 ρ—206265，单位为秒

a₁、a₂、b₁、b₂—标尺读数的平均值，单位为毫米

D₁、D₂—仪器距标尺的距离，单位为毫米（公式计算时各量需要换算成的单位值）。

2.2.3外业观测注意事项

① 出发前清点好仪器设备。水准仪每天观测前进行i角测量。

② 有太阳时必须使用测伞。

③ 扶尺手牢记自己使用的尺编号，在每测段返测时，两人只交换尺子，位置不换（到达终点的扶尺手交换尺子后返测时还是该人在该点开测），这样是观测手每站观测的第一次永远都是瞄向同一个人，有利于避免观测人员前后视混淆。

④ 扶尺人员在平缓地带应使用测距轮，保证视距和视距差符合要求，观测手应注意仪器中累计视距差的值，若该值接近限差则需提前提醒扶尺人员在下一站做出调整。每一立尺位置尽量选在坚固稳定的地方，若有砂石，杂草应处理干净再放置尺垫。立尺点均需用喷漆标注位置，便于后续观测。

⑤ 在坡度比较大的地方，尽量减小视距，保证观测质量，尤其在向高标墩墩面引测时，需找好仪器架设位置。扶尺手利用人字梯将标尺放在标盘水准标志上。

⑥ 记录人员及时记录每一测段的高差，测站数当完成一测段往返测量后现场比较高差较差并概略计算高差较差是否在限差内，若超限应马上重新观测该测段。

⑦ 汇总测段统计表，可根据测段统计表绘制测段测量横道图，横道图可以更直观的查看测段的观测完成时间，虽然在水电测量规范中没有对往返测必须上下午分开观测做出要求，但我们在实际测量时应尽量将往返观测时间分开。根据横道图规划第二天工作任务。

⑧ 当往返观测完成，在外业观测统计表中发现往测和返测成果出现粗差，不要急于马上重测。精密仪器观测在测量过程中出现粗差会弹出报错窗口，如果在整个测段中仪器未提示出现粗差，但观测成果出现粗差，则粗差出现的原因可能为观测手在某一测站前视点和后视点观测顺序错误。

尚义水准线路高差较大，且往返测线路基本相同，若某一测站前视点和后视点观测顺序错误，我们可以在数据下载后往返测数据进行对比，错误测站的特点为高差正负号错误，参照观测线路和相邻测站，改正该测站高差后重新计算测段成果，若还是较差超限则应重测该测段。该种粗差检查方式一般在高差较大的测段线路中，且较大粗差（分米或米级以上），若为厘米级粗差，现场马上重测。

3 数据处理

考虑的项目测区范围、仪器类型、平差软件本次水准数据改正项只加入正常水准面不平行改正和水准标尺长度改正。

3.1正常水准面不平行改正

由于水准面的不平行性，使得两固定点间的高差沿不同测量路线测得的结果不一致而产生多值性。为了使点的高程有唯一确定的数值，进而得到精确地得到两点间高差，对测段高差进行正常水准面不平行改正是不可缺少的。

ε=—（γ_i+1—γ_i）*H_m/γ_m γ_m=（γ_i+γ_i+1）/2—0.1543*H_m

γ=978032（1+0.0053024*sin²φ—0.0000058 sin²2φ）

ε—正常水准面不平行改正值。 γ_m—两水准点正常重力平均值，10^-5m/s²

γ_i、γ_i+1分别为i点和i+1点椭球面上的正常重力值，10^-5m/s²

H_m为两水准点概略高程平均值，单位为米（m）。 φ—水准点纬度。

3.2水准标尺长度改正

一测段水准标尺长度高差改正数δ计算公式如下:

δ=f*h

式中：

h—往测或返测高差值，单位为（m）；

f—标尺改正系数，单位为毫米每米（mm/m）。

其中f值依据水准标尺长度计量部门提供的检定报告取值。

将水准测段数据加入正常水准面不平行改正和水准标尺长度改正。

计算样表如下：

对往返差和闭合差进行验算。闭合差超出限差时按规定进行重测。

平差计算:二等水准网平差计算采用科傻软件进行。其输入数据为加入改正数后的测段高差及测段均长，数据平差格式参考科傻软件说明文件。二等水准平差结果的限差为：往返测高差之差计算的每公里水准测量偶然中误差 M_Δ≤±1mm。每公里高程测量高差中数的全中误差M_W≤±2mm。

4 结语

本文主要介绍了二等水准测量外业流程、数据处理及其注意事项，但每一个项目有各自的特点及要求，具体的操作会有差异，比如长线性工程高差改正必须加入重力改正，区分国家二等水准和工程水准测量要求的差异等，实际工作中应在遵守规范的情况下灵活运用自己的知识创造价值，高效率，高质量完成工作任务。