水利工程测量技术的应用分析

高永鸿

【摘 要】本文针对当前水利工程测量技术的应用规范、设计阶段、施工阶段、以及竣工阶段进行全程的测量应用技术的分析和阐述。

【关键词】水利工程；测量技术；应用分析

Application of Hydraulic Engineering Measurement Technology

Gao Yong-hong

（Ili Flower survey design research limited liability company Yining Xinjiang 835000）

【Abstract】In this paper， the current water conservancy measurement technology application specification， design phase， construction phase， as well as the completion of phase analysis and elaboration of the whole measurement application technology.

【Key words】Hydraulic Engineering；Measurement techniques；Application Analysis

水利工程测量的平面控制网精度及布设密度应根据工程规模及建筑物对放样点位的精度要求确定。平面控制网的等级可采用国家二、三、四、五等，水利水电工程高程控制网的等级一般为二、三、四、五等，具体要求参考《国家一、二等水准测量规范》和《国家三、四等水准测量规范》，首级控制网的等级应根据工程规模、范围大小和放样精度高低来确定，大型水利水电工程一般可采用二等，中型水利水电工程可采用三等，小型水利水电工程可采用四、五等。最末级高程控制点相对于首级高程控制点的高程中误差，对于混凝土建筑物应不大于±10mm、对于土石建筑物应不大于±20mm。布设高程控制网时，首级网应布设成环形网，加密时宜布设成附合路线或结点网。各等级高程点宜均匀布设在大坝上下游的河流两岸。点位应选在不受洪水、施工影响，便于长期保存和使用方便的地点。

1. 水利工程设计阶段的控制测量

控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制网与高程控制网一般分别单独布设，也可以布设成三维控制网。平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立。目前，由于GPS技术的推广应用，利用GPS建立平面控制网已成为主要的方法。高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。

1.1 常见水库淹没界线测量。测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作称为水库淹没界线测量。水库的设计水位和回水曲线的高程确定之后，即可根据设计资料在实地确定水库未来的边界线。水库边界线测设的目的在于测定水库淹没、浸润和坍岸范围，由此确定居民地和建筑物的迁移、库底清理、调查与计算由于修建水库而引起的各种赔偿；规划新的居民地、确定防护界线等。水库边界线测设的方法一般采用几何水准测量法和经纬仪高程导线法进行。

1.2 地质勘察测量。配合水利工程地质勘察所进行的测量工作称为地质勘察测量。其基本任务是：（1）为坝址、 厂址、 引水洞、水库、堤线、料场、 渠道、 排灌区的地质勘察工作提供基本测量资料；（2）主要地质勘探点的放样；（3）连测地质勘探点的平面位置、高程和展绘上图。具体工作包括：钻孔测量、井硐测量、坑槽测量、地质点测量、剖面测量等。一般应用经纬仪、水准仪和电磁波测距仪等进行。

1.3 河道测量。为河流的开发整治而对河床及两岸地形进行测绘，并相应采集、绘示有关水位资料的工作称为河道测量。

其主要内容包括：（1）平面、高程控制测量；（2）河道地形测量；（3）河道纵、横断面测量；（4）测时水位和历史洪水位的连测；（5）某一河段瞬时水面线的测量；（6）沿河重要地物的调查或测量。

2. 水利枢纽工程的施工控制测量

（1）水利工程测量是为水利规划、设计、施工服务的，它是水利工程中的最基础工作，其好坏直接影响设计流程中各项工作的效率。由于专业分工不同，设计人员在图上划线、选点、作工程的总体安排较为顺手，而从图上搬到实地就困难一些。测量人员接到规划、设计线路图后进行外业选线前应了解此项工程是可研、初设、施工那个阶段的选线（这牵涉到选线的精度问题），另外，还要了解是排渠、灌渠、尾水渠还是主坝、副坝、围堤、防洪堤，同时对渠道的设计流量及坡降、堤坝的设计断面大小及顶部高程和筑坝材料、库容及过洪流量都应知道，这便于在野外选线遇地物、地貌变化不得不改变线路时做到维护规划、设计意图。

（2）大坝、厂房、船闸、钢管道、机组、各种泄水建筑物（比如隧洞、水闸、等）的主要轴线点均应通过等级控制点进行精确的测定。主要轴线点相对于邻近等级控制点的点位中误差对土建轴线应小于15mm、安装轴线应小于7mm。轴线点的测设方法应按等级控制网的要求进行加密并在事先进行精度估算以确定作业方法和选用仪器的等级及型号。轴线点应埋设固定标志，主要轴线每条至少要设三个固定标志。主要轴线点的测设步骤是：根据轴线点的设计坐标值进行初步实地定点，然后进行精确测定该点的坐标值并调整（当实测坐标值与设计坐标值之差大于限值时将该点改正至设计位置并重新进行检测，直至符合规定为止）。

（3）放样工作开始前应详细查阅工程设计图纸，收集施工区平面及高程控制成果，了解设计要求与现场施工需要，根据精度指标选择放样方法。对设计图纸中的有关数据和几何尺寸应认真检核，确认无误后方可作为放样的依据。必须按正式设计图纸和文件（包括变更通知）进行放样，不得凭口头通知或未经批准的草图放样。所有放样点线均应有检核条件，现场取得的放样及检查验收资料必须进行复核，确认无误后方能交付使用。放样结束后，应向使用单位提供书面的放样成果单。水利水电施工中可采用GPS或电子全站仪直接进行3维施工放样。施工放样必须采用检验合格的仪器、工具进行。

3. 确定工程进行开挖工程阶段的测量

3.1 水利水电工程开挖工程测量的内容包括开挖区原始地形图和原始断面图的测量，开挖轮廓点的放样，开挖竣工后的地形测量、断面测量及工程量测算。开挖轮廓点的点位中误差可控制在30mm～100mm之间（精细部门应高一点、粗糙部位可低一些）。开挖放样高程控制点不应低于五等水准测量的精度，一般情况下可利用光电测距三角高程点。

3.2 金属结构及机电设备的安装测量工作主要包括测设安装轴线与高程基点、安装点的放样、安装竣工测量、等。金属结构与机电设备安装轴线和高程基点应埋设稳定的金属标志且一经确定在整个施工过程中不宜变动。安装测量作业必须使用精度相当于或高于1.5mm/km和2″的水准仪和经纬仪或电子全站仪，量测距离的钢带尺必须经过检定并附有尺长方程式，高程测量必须相应地使用因瓦水准尺或红黑面水准尺以及有毫米刻度的钢板尺。安装测量的精度应控制在3mm～10mm之间。

3.3 地下洞室测量包括根据贯通测量设计要求建立洞内、外平面与高程控制，进行洞室施工放样，测绘洞室开挖和衬砌断面、计算开挖和填筑工程量，等。水工隧洞开挖的极限贯通误差横向应控制在100mm以内、纵向应控制在200mm以内、竖向应控制在50mm以内，当在主斜洞内贯通时纵向误差按横向误差的要求执行，对于上、下两端相向开挖的竖井其极限贯通误差应不超过±200mm。在进行贯通测量设计时可取极限误差的1/2作为贯通面上的贯通中误差，应根据隧洞长度对各项测量中的误差进行分配，洞外测量三向误差应控制在20 mm以内、洞内测量三向误差应控制在30 mm以内。工程开工前应根据隧洞的设计轴线拟定平面和高程控制略图，按规定的精度指标进行预期误差的估算，以便确定洞外和洞内控制等级及作业方法。

3.4 洞外平面控制测量可布设GPS网、光电测距导线网、测角网、测边网或边角网。洞内平面控制测量一般布设地下导线，地下导线分为基本导线（贯通测量用）和施工导线（施工放样用）。

（1）施工场地地形测量。施工场地的地形测量一般用于场地布置、土地征购、建基面验收及公路、铁路的新建、改建工程。测图比例尺除建基面验收应采用1∶200外，其它可根据工程性质、设计及施工要求在1∶500～1∶2000范围内选择。较大范围的1：500～1：2000比例尺地形测量应按《水利水电工程规划设计阶段测量规范》有关规定执行。1∶200和小范围内的1∶500～1∶2000比例尺地形测量，应符合相关规范规定。

（2）疏浚及渠堤施工测量。疏浚及渠堤施工测量主要工作包括施工控制系统建立；渠堤中心线定线；细部轮廓点放样；施工过程中的水上、水下地形及断面测量；工程量计算；工程竣工验收测量；等内容。

（3）施工期间的外部变形监测。水利水电工程施工期间的外部变形监测包括为保证施工安全而进行的临时性变形监测及水工建筑物的永久变形监测工作，应按照《混凝土大坝安全监测技术规范》执行。施工期间的外部变形监测的内容包括施工区的滑坡观测、高边坡开挖稳定性监测、围堰的水平位移和沉陷观测、临时性的基础沉陷（回弹）和裂缝监测、等，相对于工作基点的各项监测位移量中误差应不低于±3.0mm。变形观测的基点应尽量利用施工控制网中的控制点，不敷应用时可建立独立的相对控制点（其精度应不低于四等网的标准）。

（4）竣工测量。水利水电工程竣工测量的内容包括主要水工建筑物基础开挖建基面的1∶200～1∶500地形图（高程平面图）或纵、横断面图；建筑物过流部位或隐蔽部位的形体测量；外部变形监测设备埋设安装竣工图；建筑物的各种重要孔、洞的形体测量（比如电梯井、倒垂孔、等）；施工区竣工平面图（视需要测绘）。竣工测量的精度可参照相关规范，一般应不低于放样精度。竣工测量应随着施工的进程进行（按竣工测量的要求逐渐积累竣工资料，尤其适用于隐蔽工程、水下工程以及垂直凌空面的竣工测量），待单项工程完工后再进行一次性的测量。对需要进行竣工测量的部位应事先与设计、施工管理单位协商确定测量项目（防止漏测）。

4. 水利枢纽工程的变形监测

变形监测的主要观测项目：水平位移观测、垂直位移观测、挠度观测、裂缝观测、应力/应变观测、分层沉降观测、倾斜观测、渗流观测、温度观测、检查观测、滑坡崩岸观测。 变形观测的精度和周期——在制定变形观测方案时，首先要确定精度要求。对于不同的监测目的所要求的观测精度不同。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。及时进行第一周期的观测有重要的意义。 观测资料的整编和分析——资料整编的主要内容包括：收集资料、审核资料、填表和绘图、编写整编成果说明。观测资料分析其目的是对水利工程系统和各项水工建筑物的工作状态做出评估、判断和预测，达到有效地监视建筑物安全运行的目的。常用的分析方法有：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。

5. 结语

伴随着测绘新技术的不断进步，现代水利枢纽工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。

参考文献

[1] 王俊艳.GPS技术在水利工程测量中的应用研究J.科技与生活，2011，（17）.

[2] 简杰.提高水利工程测量水平探析J. 中国科技博览，2010，（20）.

[3] 向垂规.GPS-RTK技术在水利工程测量中的应用J. 贵州水力发电，2010，（6）