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        南水北調(diào)中線配套工程高程控制網(wǎng)的建立

        2010-04-14 12:10:20武喜庚
        水科學(xué)與工程技術(shù) 2010年3期
        關(guān)鍵詞:測段限差配套工程

        武喜庚

        (河北省水利水電勘測設(shè)計研究院,天津 300250)

        南水北調(diào)中線配套工程高程控制網(wǎng)的建立

        武喜庚

        (河北省水利水電勘測設(shè)計研究院,天津 300250)

        闡述了河北省南水北調(diào)配套工程高程控制網(wǎng)布設(shè)原則、方案設(shè)計及水準(zhǔn)觀測的方法、技術(shù)規(guī)格、削弱測量誤差措施,對高程控制網(wǎng)成果質(zhì)量進(jìn)行了綜合評定。

        配套工程;高程控制網(wǎng);水準(zhǔn)測量;誤差;精度

        南水北調(diào)中線配套工程區(qū)域現(xiàn)有國家Ⅰ等水準(zhǔn)線路4條,Ⅱ等水準(zhǔn)線路39條,Ⅲ等水準(zhǔn)線路48條,成果施測年代多為20世紀(jì)70、80年代,水準(zhǔn)點破壞損毀嚴(yán)重,且存在不均勻沉降,不能滿足配套工程建設(shè)的需要。必須建立河北省配套工程高程控制網(wǎng), 使配套工程各分干渠、各市分水管(渠)及調(diào)蓄工程高程系統(tǒng)一 致和精度統(tǒng)一,并與總干渠高程系統(tǒng)一致。使配套工程勘測、設(shè)計等工作在同一基準(zhǔn)下開展工作,具有十分重要的意義。

        1 高程控制網(wǎng)布設(shè)

        1.1 布設(shè)原則

        南水北調(diào)中線總干渠河北省境內(nèi)共布設(shè)33處分水口門,天津干渠布設(shè)9處分水口門,向邯鄲、邢臺、石家莊、保定、廊坊、滄州、衡水共7個市的112個城鎮(zhèn)供水;路線長、范圍廣、建筑物多,配套工程區(qū)域絕大部分為平原區(qū),高程精度要求高。為滿足工程建設(shè)需要,確定了以下布設(shè)原則。

        (1)高程控制網(wǎng)與平面控制網(wǎng)相適應(yīng),沿大型分干渠、各市供水管渠、調(diào)蓄工程布設(shè),聯(lián)測配套工程范圍內(nèi)已有的國家一、二、三等水準(zhǔn)點、水文站及水工建筑物附近設(shè)立的水準(zhǔn)點。

        (2)分級布網(wǎng)。既滿足工程不同時期建設(shè)需要,又經(jīng)濟(jì)合理。

        (3)配套工程與總干渠工程高程系統(tǒng)一致。

        (4)二等附合水準(zhǔn)路線長度不超過450km;三等附合水準(zhǔn)路線長度不超過100km。結(jié)點間距離不超過相應(yīng)等級水準(zhǔn)路線長度的0.7倍,起始點至起始點距離不超過相應(yīng)等級附合水準(zhǔn)路線長度的1.5倍,三等水準(zhǔn)支線長度不超過15km。

        1.2 高程控制網(wǎng)布設(shè)

        根據(jù)以上原則,采用正常高系統(tǒng),高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。為滿足0.5m測圖基本等高距對基本高程控制的精度要求,同時由于國家高程控制點顯著不均勻沉降,首先布設(shè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)框架,在此基礎(chǔ)上加密三等水準(zhǔn)網(wǎng)。

        二等水準(zhǔn)網(wǎng)沿石津干渠、軍齊干渠、南運(yùn)河,鹽山、海興引水管渠布設(shè),聯(lián)測高程控制點134個,聯(lián)測國家一等水準(zhǔn)點12個,形成起閉于國家一等水準(zhǔn)點的4結(jié)點二等水準(zhǔn)網(wǎng),二等路線總長度819.1km。

        三等水準(zhǔn)網(wǎng)以總干渠中線施工控制網(wǎng),新布設(shè)的配套工程二等水準(zhǔn)網(wǎng),京鄭一等水準(zhǔn)網(wǎng)為基礎(chǔ),沿其余分干渠、管渠、調(diào)蓄工程布設(shè),共布設(shè)三等水準(zhǔn)網(wǎng)3個,三等附合水準(zhǔn)路線20條,閉合環(huán)線25條,三等支線1條,總計1682.3km。

        1.3 高程控制網(wǎng)起算點的選取

        國家一等線水準(zhǔn)點作為二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算點,共檢測3條一等線的12個水準(zhǔn)點進(jìn)行了檢測,并對聯(lián)測的水準(zhǔn)點進(jìn)行了穩(wěn)定、可靠性分析,選取京鄭一等線、津柳一等線水準(zhǔn)點作為二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算點。

        2 水準(zhǔn)測量及削弱誤差

        2.1 儀器選用和檢驗

        (1)儀器選用。用于二、三等水準(zhǔn)測量儀器選用DSZ05、DSZ1型自動安平水準(zhǔn)儀或數(shù)字水準(zhǔn)儀,銦瓦合金標(biāo)尺。采用DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀2臺,Ni007自動安平水準(zhǔn)儀4臺及銦瓦合金標(biāo)尺、尺臺、筆記本電腦、掌上電腦等輔助設(shè)備。

        (2)儀器檢驗。水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺在作業(yè)前應(yīng)由具備檢定資格的檢定部門檢定合格,并在有效使用周期內(nèi)。作業(yè)前依據(jù)項目設(shè)計書要求對水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺進(jìn)行檢視和檢校。

        2.2 水準(zhǔn)測量記錄

        二等水準(zhǔn)測量采用往返觀測;三等水準(zhǔn)測量采用單程雙轉(zhuǎn)點觀測。

        水準(zhǔn)測量記錄有以下3種方式:①二、三等水準(zhǔn)采用數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測的由儀器本身的記錄程序記錄,由Dini12電子水準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)軟件處理,生成標(biāo)準(zhǔn)word文檔;②二等水準(zhǔn)自動安平水準(zhǔn)儀觀測的采用HP200掌上計算機(jī)記錄,記錄程序采用《一、二、三等水準(zhǔn)記錄程序》;③三等水準(zhǔn)自動安平水準(zhǔn)儀單程雙轉(zhuǎn)點觀測的采用PDA(HP1717)掌上計算機(jī)記錄,記錄程序采用《水準(zhǔn)之星》。

        《一、二、三等水準(zhǔn)記錄程序》、《水準(zhǔn)之星》嚴(yán)格按照水準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。

        2.3 外業(yè)觀測誤差及采取的措施

        在進(jìn)行水準(zhǔn)測量時,會受到各種誤差的影響,主要有儀器本身的誤差、觀測誤差、外界條件影響產(chǎn)生的誤差。采取措施,消除或消弱各種誤差的影響,提高觀測質(zhì)量,從而保證控制網(wǎng)的精度。

        觀測前對儀器設(shè)備進(jìn)行檢視、檢校,確保儀器處于良好的工作狀態(tài);電子水準(zhǔn)儀應(yīng)仔細(xì)檢查儀器、測站限差、作業(yè)模式等設(shè)置,防止出現(xiàn)差錯。

        采用定觀測員、定儀器、定轉(zhuǎn)點尺承的方法,并盡可能沿同一道路進(jìn)行,以削弱人為因素和儀器設(shè)備因素帶來的誤差。

        觀測開始前30min將儀器置于露天陰影下,使儀器與外界氣溫趨于一致,設(shè)站時,用遮陽傘遮蔽陽光,遷站時,罩上儀器罩,避免陽光直曬。

        作業(yè)前,按規(guī)范要求檢測I角,觀測過程中,盡可能使前后視距相等,減少前后視距差累積。

        觀測時,尺臺要提前放穩(wěn)砸實,尺臺數(shù)二等觀測不少于4個,三等雙轉(zhuǎn)點觀測不少于6個。

        觀測在標(biāo)尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時進(jìn)行,選擇有利的觀測時段,有利的氣象條件,有利的自然環(huán)境,消弱大氣折光的影響,提高觀測精度。二等水準(zhǔn)嚴(yán)格掌握測段的觀測時間,同一測段往返測同在上午或下午的測站數(shù)與區(qū)段總站數(shù)的比例不大于30%。

        水準(zhǔn)路線遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源,避免強(qiáng)磁場對儀器設(shè)備和視線水平產(chǎn)生的影響。

        在連續(xù)各測站上安置水準(zhǔn)儀三腳架時應(yīng)使其中兩腳與水準(zhǔn)路線方向平行,而第三腳輪換置于路線方向的左側(cè)和右側(cè)。

        自動安平水準(zhǔn)儀觀測同一測站上一般不進(jìn)行兩次調(diào)焦。轉(zhuǎn)動儀器的傾斜螺旋和測微鼓時,其最后旋轉(zhuǎn)方向均為旋進(jìn)。

        每一測段的往返測、左右路線觀測,其測站數(shù)均為偶數(shù),由往測轉(zhuǎn)向返測時,兩標(biāo)尺互換位置,并重新整置儀器。

        3 高程控制網(wǎng)精度評定

        3.1 水準(zhǔn)測量的精度

        3.1.1 測段往返測不符值及偶然中誤差

        (1)二等水準(zhǔn)共有7條水準(zhǔn)路線,總測段數(shù)154段,往返測不符值小于1/3限差的測段占總測段的79.9%,介于限差1/3~1/2的測段占總測段16.2%,介于限差1/2~1的測段占總測段的3.9%。每1000m水準(zhǔn)測量偶然中誤差介于±0.47~±0.54mm,滿足規(guī)范±1.0mm要求。

        (2)三等水準(zhǔn)合并為11條水準(zhǔn)路線,總測段331段,測段左右路線(往返測)不符值小于限差1/3的測段占總測段的97.9%,介于限差1/3~1/2的測段占總測段1.5%,介于限差1/2~1的測段占總測段的0.6%。每1000m水準(zhǔn)測量偶然中誤差介于±0.31~±0.88mm,滿足規(guī)范±3.0mm要求。

        3.1.2附合路線(環(huán)線)閉合差及全中誤差

        (1)二等水準(zhǔn)網(wǎng)共形成4條水準(zhǔn)路線,閉合差最大76.7mm,最小8.1mm,均在限差以內(nèi)。

        (2)三等水準(zhǔn)共形成附合水準(zhǔn)路線20條,閉合環(huán)線25條,45條附合(環(huán)線)路線閉合差小于限差1/3的38條,占總數(shù)的84.5%,介于1/3~1/2限差的6條,占總數(shù)的13.3%,介于1/2~1限差的1條,占總數(shù)的2.2%。

        以25條閉合環(huán)線統(tǒng)計每1000m水準(zhǔn)高差中,全中誤差最大為±2.09mm,滿足規(guī)范±6.0mm要求。

        3.1.3二等水準(zhǔn)路線往返測不符值

        二等7條水準(zhǔn)路線往返測高差不符值最大23.85mm,最小7.24mm,小于1/2限差的水準(zhǔn)路線6條,占路線總數(shù)85.7%,大于1/2限差小于限差的1條,占路線總數(shù)14.3%,滿足規(guī)范要求。

        3.2 高程控制網(wǎng)精度

        二等水準(zhǔn)網(wǎng)平差后,最弱點高程中誤差±25.4mm。三等水準(zhǔn)網(wǎng)(附合路線、環(huán)線)平差后,精度最低網(wǎng)的最弱點高程中誤差±22.37mm。滿足0.5m測圖基本等高距對基本高程控制的精度要求。

        4 結(jié)語

        河北省南水北調(diào)配套工程惠及邯鄲、邢臺、石家莊、保定、廊坊、滄州、衡水共7個地市。該項目等級高,水準(zhǔn)路線復(fù)雜,工作量大,通過合理的技術(shù)方案設(shè)計,采用先進(jìn)測量技術(shù)手段和嚴(yán)謹(jǐn)作業(yè)程序及嚴(yán)密的質(zhì)量控制措施,建立了高精度的基本高程控制網(wǎng),為河北省南水北調(diào)配套工程提供了統(tǒng)一的高程控制基準(zhǔn)。同時為水利水電工程高等級水準(zhǔn)網(wǎng)的建立積累了經(jīng)驗。

        [1]GB 12897—91,國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

        [2]GB 12898—91,國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

        [3]SL 197-97,水利水電工程測量規(guī)范[S].

        F406.14

        B

        1672-9900(2010)03-0092-03

        2010-06-12

        武喜庚(1965-),男(漢族),河北靈壽人,高級工程師,主要從事工程測量工作,(Tel)13931850280。

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