基于三、四等水准测量在水利工程中的技术完善

艾斯克尔·努尔

(新疆阿克苏地区水利水电勘测设计院，新疆阿克苏843000)

1 引言

水准测量是水文工作中必不可少的基础工作之一，是水利工程中接触较多的基本技能之一。水准测量本身并不复杂，只要严格按照操作规程来做，一般能够顺利完成，也能够满足基本的精度要求。具体来说，其技术要求包括:①高程系统:三、四等水准测量起算点的高程一般引自国家一、二等水准点，若测区附近没有国家水准点，也可建立独立的水准网，这样起算点的高程应采用假定高程。②布设形式:如果是作为测区的首级控制，一般布设成闭合环线;如果进行加密，则多采用附合水准路线或支水准路线。三、四等水准路线一般沿公路、铁路或管线等坡度较小、便于施测的路线布设。③点位的埋设:其点位应选在地基稳固，能长久保存标志和便于观测的地点，水准点的间距一般为1～1.5 km，山岭重丘区可根据需要适当加密，1个测区一般至少埋设3个以上的水准点。为了更好地利用三、四等水准测量技术为水利工程提供帮助，必须在达到技术要求的基础上不断创新，更好的完成测量。

2 三、四等水准测量的误差问题分析

2.1 仪器整平过程中的误差

水准测量过程中如果仪器的平整调整不当，就会出现测量误差。一般在测量过程中仪器平整整时，为便于观测，都会先确定水准仪的脚架高度，检查水准仪脚螺旋是否处于合适位置，且处于中间位置，然后再进行测量观测。但是由于观测的地理位置影响，很多仪器的平整方式会出现问题，往往不能够保证架镜的角度符合规定，从而出现误差。

2.2 观测过程中的误差

各项基础工作完成后，即可进行观测。观测目标尺，要遵循“三点一线”，即目标尺、物镜上端凸起点、目镜上端三角凹槽处于同一水平线上。但是如今的观测只能在固定的范围之内，对较远距离的观测则存在着技术问题，但是有些地段的特殊测量需要近距离测量，如果不能准确提供测量结果，就会为水利工程的施工带来隐患。

2.3 大气垂直折光造成的误差

大气对测量结果的影响是很大的，往往会使得测量水准有所偏差，水准测量中，由于地面大气密度在垂直方向上的分布不均匀，因而视线在垂直方向产生了弯曲。弯曲的视线必然会带来测量结果的偏差，如果前后视线离开地面的高度不同，则视距所通过的大气密度一般也不同，而弯曲程度也随之而异。大气影响较大的地域往往是高原山区，这类地区的水利施工本身就有着很大的难度，所以必须要精准测量，打破大气对测量的影响。

3 三、四等水准测量在水利工程中的技术完善

3.1 把握调整仪器的基本要领

三、四等水准测量在水利水电工程开工建设前期的作用十分明显，在水利工程开工建设前期，测量工作都必须按照建设单位的建设规模和要求，以及按照自然条件和预期目的，进行规模设计。在这个阶段中的测量工作，主要是为水利工程施工提供各种比例尺的地形图与地形数字资料，另外还要为工程地质勘探、水文地质勘探以及水文测验等进行测量。对于水利工程主坝或在地质条件不良的地区进行建设，则还要对地层的稳定性进行观测。在这样严格的要求之下，调整仪器的技术必须完善，在具体的调整过程中可以根据个人视线高低，决定脚架张开的距离，再用左脚顺架腿方向踩紧左面和对面的两脚架腿，用右手将另一脚架提起，略高于已固定的两脚架左右移动，使圆气泡所指的方向同这一脚架相同，再用右脚顺架腿方向踩紧，使圆气泡基本居中，此时左手拇指和中指扣着左边和对面两基座螺丝，右手同时扣着右边另一基座螺丝，三基座螺丝同时相对转动，很快使圆气泡居中。看似简单的测量需要不断的技术重复以保证仪器调整的速度，能以较快的速度来完成调整，确保测量工作的开展，另外在测量的过程中要时刻注意测量方式的稳定，不要随意进行仪器调整，避免出现严重的误差。

3.2 延伸观测长度

三、四等水准测量是水利工程建设阶段的重要测量，其测量结果涉及到施工控制、施工放样、预埋件定位、设备安装定位、竣工测量、变形监测等。建设单位为履行监理工作职责也需要三、四等水准测量的结果做检测测量的依据。它是工程质量检测工作的一个重要组成部分，是工程质量检测常用的主要技术方法之一，无论是在水利工程建设施工前期还是水利工程施工的运行期，都将进行依靠水准测量。而其测量大多使用相同的仪器设备，执行相同的技术规范。在统一规范的标准下，如果出现观测误差就会对整体数据造成影响，所以通过技术调整来延长测量长度是解决问题的一项有效尝试。以全站仪的测量为例，全站仪测角瞄准与测距接收光路同轴、机座与机身可分离、仪器横轴与棱镜同高等特性设计，为用全站仪进行三、四等水准测量时，进一步放宽视线长度限制提供了可能。电磁波测距高程导线的计算公式为:

式中:s12为观测边、α12为观测垂直角、i1为测站仪器高、v2为镜站稜镜高、c12为球气差系数。由(1)式可知，有效削弱α12、i1、v2等观测值误差和球气差系数c12对高差的影响，可允许观测边长s12的误差适量增大，而电磁波测距的观测误差与长度成正比，进而可延长观测边视线长度。延长视线长度的观测方法设计削弱i1、v2量测误差对高差观测值的影响。在具体的测量过程中需要注意“控点”布设，“控点”布设的基本原则是“通视良好，易于保护”，另外还有一原则是“控点不宜多”。“控点”以设计提供的点为主，不足时再增设。“控点”的数量以一点控制半径300～500 m为宜，直线1 000 m范围内尽量不多于3点。工作中，不要以为设计提供的点都能用作“控点”。另外，要注意站点固定，就是说在某一控点的控制区域内要始终如一地使用该站点;后视点距站点要适当远，一般≥250 m，(这一后视距能保证在角误差2″，放样距离1 000 m时，其平面位移差＜10 mm)，在施工放样时尽可能地使用“大边放小边”的原则。另外，在某一控制区域内站点和后视点一经选定，切勿随意改变，千万不要为了方便而“舍远求近”。

3.3 借鉴测水准闭合法

水利工程竣工后，进入运行管理阶段，为了监测大坝安全和稳定的情况，了解其设计是否合理，验证设计理论是否正确，需要定期地对其位移，沉陷倾斜以及摆动等进行测量。通过观测取得的第一手资料，可以监测建筑物的状态变化和工作情况，在发生不正常现象时，及时分析原因，采取措施，防止重大事故的发生，保证水利工程安全运行。在进行验证的过程中，要避免大气对测量工作的影响可以对闭合法进行选择，保证对测量结果的正确。闭合水准是在本测区内无第二个已知高程点或因其他条件限制下才采用的，测这种水准抄高程成果要认真复核，用时要认真检查，判断该水准点是否有沉陷和碰动的迹象，若有可想法改测成附和水准，免得造成该测区同其他测区的系统差。有大气影响的仪器测量最好能够模拟闭合水准测量一样，通过第二个高程点的确定来进行校正，这两个点中如果有1个已知点沉陷、碰动、抄错高程，测量结果就不能闭合，需要找第三个已知高程点来校正，即可鉴别出这3个点中的1个错误点，通过分析推算提供正确的成果。

4 结束语

综上所述，三、四等水准测量在水利工程中的技术完善要从误差原因的分析着手，把握调整仪器的基本要领、尽量延伸观测长度、借鉴测水准闭合法，从技术完善方面保证水准测量的准确性，保证三、四等水准测量能够为水利工程做出精准的数据支持。

［1］孙忠强，娄超，卢德梅.大型调水工程施工测量步骤和方法［J］.水科学与工程技术，2008(S2):62－63.

［2］于春娟，水准测量误差分析及注意事项［J］.内江科技，2009(01):95－97.