山区水利水电工程不同阶段测量工作的探讨-论文.doc

山区水利水电工程不同阶段测量工作的探讨摘要：根据水利水电工程建设的特点，结合实际工作经验及目前测绘技术状况，对水电工程建设各阶段的测量工作提出一些建设性意见，以缩短工期，提高效率。关键词：水电工程 阶段 测量方法鉴于山区水利水电工程大都位于山区峡谷之中，地形，通视条件不好，高差相应较大，工程区域狭长，基础测绘资料薄弱，建设周期长等特点，为了保证满足工程要求又节约成本，又省时省力，结合“3S”技术对常规作业手段的替代，对山区水利水水电工程不同阶段测量方法的研究和探讨是非常必要和有意义的。1 水利水电工程的主要组成部分及其特性大中型水利水电工程主要由：挡水建筑物（拦河大坝等）；通水建筑物（导流洞、引水隧洞等）；电站厂房；附属建筑物（围堰等）；引输水线路五部分水工建筑物组成，这些水工建筑物对测量工作来讲，它具有两大特性。1） 松散独立性：即不同的水工建筑物之间以及同建筑物的不同结构之间联系不是十分紧密，是相应独立、松散的。2） 严密性：同一水工电筑物的细部结构之间呈现出极强的相互协调性，也即严密性。比如大坝的各坝段之间，闸门的底坝与支铰之间，发电机组的各构件之间等都表现出极强的联系性。2 水利水电工程建设过程的主要阶段水利水电工程建设主要分：规划阶段；可行性研究阶段；初设阶段；技设施工阶段；运行管理阶段。3 水利水电工程建设的测量工作的原则水利水电工程建设测量工作从规划设计阶段就应建立与国家坐标系统及高程基准一致的统一的平面坐标系统和高程基准，（施工阶段根据项目实际情况和工程需要也可建立与规划设计阶段的坐标系统有明确换算关系的施工坐标系统），并遵循先高级，后加密，逐级布设，分层建立，先整体，后局部的原则。4 不同阶段的主要测量工作4.1 规划、可研阶段该阶段设计工作主要是编制项目建议书和可行性研究报告，所需的测量资料和主要测量工作内容为：1) 库区1：50001：25000地形图，主要用于库容计算，土地详查等，可采用航测获得或直接利用现有的国家基本图，但为了保证其各种计算资料的精度，应实地对航测图打桩点或实测库区断面进行校核。2) 枢纽区考虑到各水工建筑物的布置，应实测1：5001：2000地形图。3) 隧洞进出口、厂房、闸址等重点地段应实测1：500地形图。4) 输水线路需在1：10000基本图选线结合实地查勘的基础上进行纵横断面的测量。5) 对料场、渣场、施工场地、滑坡休、塌崖区进行1：5001：2000地形图测绘。6) 坐标系统应采用现行的国家坐标系统，（包括1954北京坐标系和1980西安坐标系，建议尽量采用1954北京坐标系以便直接地利用现有的国家基本测量资料），建立能控制整个测区的首级控制网。因山区水利水电工程均处于一个狭长的带状地区，该阶段的平面控制可不进行高斯投影改正。7) 高程控制测量采用正常高系统，原则上应以1985国家高程基准起算，考虑到水利水电工程一般均处在较偏远的山区，在与85高程联测有困难时，也可以1956黄海高程起算。8) 该阶段平面控制和高程控制的布设应充分考虑测区面积的大小和后期的工作需要，同时考虑后续的勘测设计工作中会有较大较多的调整，所以该阶段控制测量工作的布置只要满足该阶段测图需要和有利于后续工作的开展需要即可，以免造成不必要的浪费。4.2 初设阶段该阶段的测量工作主要是对上阶段工作的细化与补充，可根据工程的需要进行以下工作。1) 测绘库区1：2000地形图2) 测绘灌区工程1：1000或1：2000带状图。3) 测绘各水工建筑物处的1：200或1：500地形图。4) 对塌崖、浇没、滑坡、征地等范围进行详细的测定。5) 对一些特殊地段进行针对性的、专门测量（如采空区等）4.3 技施阶段该阶段的主要测量工作是：1) 技术设计阶段对一些关键部位，关键地段测绘大比例尺地形图，作为对初设工作的补充和细化。2) 针对施工需要：、建立施工控制网；、细部放样定线网；、施工其间外部变形监测网；、放线放样测量及竣工测量，、三项工作由施工单位完成。4.4 运行管理阶段该阶段是一个周期相当长的阶段，其主要工作内容为：1) 大坝、滑坡体、采空区主要水工建筑物的安全监测。（该项工作最晚应从初设阶段开始实施）2) 库区控淤积测量5 测量控制网的确定测量控制网是水利水电工程测量的灵魂和骨架，在水利水电工程测绘工作的全过程中始终发挥着举足轻重的作用，各规程规范和测量理论学也对其做了详细的论述和严格的要求，比如：逐级布设，先高后低，先整体，后局部。平面控制网应布设为“三角锁”、“边角网”、“三边网”，边长比不宜过大，最大不能超1/2，最小角不得小于20、30；网点之间必须通视等，在以往的工程建设中，这些要求确实对工程的建设和运行发挥了非常重要的保障作用，在采用常规光学或电子仪器及传统作业手段时是非常必要的。但这种传统的作法其直接建造成本是非常高的，作业周期也是相当长的，已不能满足目前各项建设大跨越式发展的要求。现在投资控制和工期控制越来越受到建设者的关注。随着“3S”“4D”技术的普及，随着测绘新技术的飞速发展，集数字化、信息化、智能化为一体的测绘新技术已为测绘工作应用性技术的变更提供了必要的条件，因此，在水利水电工程建设测量控制网的布设上，我们应充分地应用测量高新设备的优势，在保证工程安全的前提下，在方案制定时要充分地考虑快、省、好。5.1 平面控制网的建立1) 前期阶段，可建立能够控制全测区的C级GPS网作为工程的首级控制网，视工程规模和测区大小，点距可在3km8km之间，不必刻意考虑通视条件及边长比例，采用边连接的形式，坐标系统采用国家坐标。在长度变形值小于cm/km或长度小于60km的独立测区或独立狭长地带可不进行高斯投影，当长度变形值大于cm/km时可采用高斯正形投影任意带平面直角坐标系统。坐标原点应选择在坝轴线或主要建筑物附近。网点精度的设计根据实际情况以满足需要略有储备即可，但所有点必须埋设永久性的标志。2) 初步设计及技术设计阶段，为满足各种大比例尺地形图的测绘及定线测量的需要，可在首级控制网的基础上局部加密。3) 施工前，则必须建立专门服务于施工的施工控制网。 施工控制网的坐标系统必须与前期首级网的坐标系统相统一，即施工控制网的起算必须以前期首级控制网的坐标作为起算原点和方位。根据工程情况，分区域分段建网，具体来讲：枢纽可采用首级控制网点的坐标作为起算数据建立相对独立坐标系统。按照枢纽区的平均施工高程面进行投影改算以减小控制网的变形，一般可选择坝顶高程和坝基高程的平均高程面，也可选择电站机组安装高程为投影面。排、灌区等输水线路同样是以首级控制网的坐标作为起算数据，建立相对独立的施工坐标系统，为减少变形，保证各水工建筑物的合理衔接，应分段分区域进行投影，一般可以隧洞的平均高程面进行投影，明渠则可以倒虹、渡槽等水工建筑物的平均高程面进行投影改正，也可按渠道每个区域内的平均施工高程面进行投影改正。施工控制网在布点时必须注意以下个方面：为满足施工需要，每个区域内点与点之间必须相互通视并有多余观测条件。点位应布设在最大施工范围之外，以免遭到破坏。枢纽、隧洞进行出口等主要地段须布设成带有强制对中装置的观测墩，以最大限度地减少偶然误差。根据需要，对一些工程精度要求很严格的地段，可建立专门的高精度的局部网。（比如采空区监测、机组、闸门安装等）5.2 高程控制网的建立1) 根据项目的实际情况，建立一条贯穿整个测区的与国家高程基准相统一的三等或四等水准路线，该工作在工程的初设阶段进行比较合适，水准点的密度以3km5km为宜。2) 前期测绘工作可采用全站仪三角高程或GPS拟合高程，以降低成本，提高效率。3) 在进行重要地段大比例尺测量时必须引测直接水准。4) 在平面施工控制网建立的同时建立相应精度的高程控制网，高程控制点要尽可能的与平面点相统一，精度可为三等或四等，特殊地段设立局部二等水准网。5.3 运行管理阶段的测量工作水利水电工程建成后的运行与管理是一个十分漫长的阶段，该阶段的测量工作也是十分必要和非常重要的，这里对运行管理阶段的测量工作也提出以下建议：1) 对涉及到安全问题的地方必须建立专门的与首级控制系统相一致的安全监测网，且须在初设阶段就应安排进行。2) 大、中型水利工程对大坝，采空区等固定的安全监测目标，布设全天候的GPS监测系统最为理想。3) 对滑坡体，厂房等的安全监测可在布设专门网的基础上采用全站仪进行定期的监测。4) 对库区的淤积测量等应在蓄水前测取第一手的原始资料，后继测量则以断面测最为直观。作者简介：曹师翼，男，1963年生，1983毕业于中国地质大学，工程师收稿日期：2008-05-06Probe into the Different StagesSurveying Work of Hydraulic and Hydroelectric Project in Mountain AreaCAO Shi-yiAbstract:According to the construction characteristics of hydraulic and hydroelectric project,combining these with the practical work experiences and present situation of surveying technique,the paper puts forwa