艾斯克爾·努爾

(新疆阿克蘇地區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆阿克蘇843000)

1 引言

水準(zhǔn)測量是水文工作中必不可少的基礎(chǔ)工作之一，是水利工程中接觸較多的基本技能之一。水準(zhǔn)測量本身并不復(fù)雜，只要嚴(yán)格按照操作規(guī)程來做，一般能夠順利完成，也能夠滿足基本的精度要求。具體來說，其技術(shù)要求包括:①高程系統(tǒng):三、四等水準(zhǔn)測量起算點(diǎn)的高程一般引自國家一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)，若測區(qū)附近沒有國家水準(zhǔn)點(diǎn)，也可建立獨(dú)立的水準(zhǔn)網(wǎng)，這樣起算點(diǎn)的高程應(yīng)采用假定高程。②布設(shè)形式:如果是作為測區(qū)的首級控制，一般布設(shè)成閉合環(huán)線;如果進(jìn)行加密，則多采用附合水準(zhǔn)路線或支水準(zhǔn)路線。三、四等水準(zhǔn)路線一般沿公路、鐵路或管線等坡度較小、便于施測的路線布設(shè)。③點(diǎn)位的埋設(shè):其點(diǎn)位應(yīng)選在地基穩(wěn)固，能長久保存標(biāo)志和便于觀測的地點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的間距一般為1～1.5 km，山嶺重丘區(qū)可根據(jù)需要適當(dāng)加密，1個(gè)測區(qū)一般至少埋設(shè)3個(gè)以上的水準(zhǔn)點(diǎn)。為了更好地利用三、四等水準(zhǔn)測量技術(shù)為水利工程提供幫助，必須在達(dá)到技術(shù)要求的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，更好的完成測量。

2 三、四等水準(zhǔn)測量的誤差問題分析

2.1 儀器整平過程中的誤差

水準(zhǔn)測量過程中如果儀器的平整調(diào)整不當(dāng)，就會出現(xiàn)測量誤差。一般在測量過程中儀器平整整時(shí)，為便于觀測，都會先確定水準(zhǔn)儀的腳架高度，檢查水準(zhǔn)儀腳螺旋是否處于合適位置，且處于中間位置，然后再進(jìn)行測量觀測。但是由于觀測的地理位置影響，很多儀器的平整方式會出現(xiàn)問題，往往不能夠保證架鏡的角度符合規(guī)定，從而出現(xiàn)誤差。

2.2 觀測過程中的誤差

各項(xiàng)基礎(chǔ)工作完成后，即可進(jìn)行觀測。觀測目標(biāo)尺，要遵循“三點(diǎn)一線”，即目標(biāo)尺、物鏡上端凸起點(diǎn)、目鏡上端三角凹槽處于同一水平線上。但是如今的觀測只能在固定的范圍之內(nèi)，對較遠(yuǎn)距離的觀測則存在著技術(shù)問題，但是有些地段的特殊測量需要近距離測量，如果不能準(zhǔn)確提供測量結(jié)果，就會為水利工程的施工帶來隱患。

2.3 大氣垂直折光造成的誤差

大氣對測量結(jié)果的影響是很大的，往往會使得測量水準(zhǔn)有所偏差，水準(zhǔn)測量中，由于地面大氣密度在垂直方向上的分布不均勻，因而視線在垂直方向產(chǎn)生了彎曲。彎曲的視線必然會帶來測量結(jié)果的偏差，如果前后視線離開地面的高度不同，則視距所通過的大氣密度一般也不同，而彎曲程度也隨之而異。大氣影響較大的地域往往是高原山區(qū)，這類地區(qū)的水利施工本身就有著很大的難度，所以必須要精準(zhǔn)測量，打破大氣對測量的影響。

3 三、四等水準(zhǔn)測量在水利工程中的技術(shù)完善

3.1 把握調(diào)整儀器的基本要領(lǐng)

三、四等水準(zhǔn)測量在水利水電工程開工建設(shè)前期的作用十分明顯，在水利工程開工建設(shè)前期，測量工作都必須按照建設(shè)單位的建設(shè)規(guī)模和要求，以及按照自然條件和預(yù)期目的，進(jìn)行規(guī)模設(shè)計(jì)。在這個(gè)階段中的測量工作，主要是為水利工程施工提供各種比例尺的地形圖與地形數(shù)字資料，另外還要為工程地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探以及水文測驗(yàn)等進(jìn)行測量。對于水利工程主壩或在地質(zhì)條件不良的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，則還要對地層的穩(wěn)定性進(jìn)行觀測。在這樣嚴(yán)格的要求之下，調(diào)整儀器的技術(shù)必須完善，在具體的調(diào)整過程中可以根據(jù)個(gè)人視線高低，決定腳架張開的距離，再用左腳順架腿方向踩緊左面和對面的兩腳架腿，用右手將另一腳架提起，略高于已固定的兩腳架左右移動，使圓氣泡所指的方向同這一腳架相同，再用右腳順架腿方向踩緊，使圓氣泡基本居中，此時(shí)左手拇指和中指扣著左邊和對面兩基座螺絲，右手同時(shí)扣著右邊另一基座螺絲，三基座螺絲同時(shí)相對轉(zhuǎn)動，很快使圓氣泡居中。看似簡單的測量需要不斷的技術(shù)重復(fù)以保證儀器調(diào)整的速度，能以較快的速度來完成調(diào)整，確保測量工作的開展，另外在測量的過程中要時(shí)刻注意測量方式的穩(wěn)定，不要隨意進(jìn)行儀器調(diào)整，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差。

3.2 延伸觀測長度

三、四等水準(zhǔn)測量是水利工程建設(shè)階段的重要測量，其測量結(jié)果涉及到施工控制、施工放樣、預(yù)埋件定位、設(shè)備安裝定位、竣工測量、變形監(jiān)測等。建設(shè)單位為履行監(jiān)理工作職責(zé)也需要三、四等水準(zhǔn)測量的結(jié)果做檢測測量的依據(jù)。它是工程質(zhì)量檢測工作的一個(gè)重要組成部分，是工程質(zhì)量檢測常用的主要技術(shù)方法之一，無論是在水利工程建設(shè)施工前期還是水利工程施工的運(yùn)行期，都將進(jìn)行依靠水準(zhǔn)測量。而其測量大多使用相同的儀器設(shè)備，執(zhí)行相同的技術(shù)規(guī)范。在統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)下，如果出現(xiàn)觀測誤差就會對整體數(shù)據(jù)造成影響，所以通過技術(shù)調(diào)整來延長測量長度是解決問題的一項(xiàng)有效嘗試。以全站儀的測量為例，全站儀測角瞄準(zhǔn)與測距接收光路同軸、機(jī)座與機(jī)身可分離、儀器橫軸與棱鏡同高等特性設(shè)計(jì)，為用全站儀進(jìn)行三、四等水準(zhǔn)測量時(shí)，進(jìn)一步放寬視線長度限制提供了可能。電磁波測距高程導(dǎo)線的計(jì)算公式為:

式中:s12為觀測邊、α12為觀測垂直角、i1為測站儀器高、v2為鏡站稜鏡高、c12為球氣差系數(shù)。由(1)式可知，有效削弱α12、i1、v2等觀測值誤差和球氣差系數(shù)c12對高差的影響，可允許觀測邊長s12的誤差適量增大，而電磁波測距的觀測誤差與長度成正比，進(jìn)而可延長觀測邊視線長度。延長視線長度的觀測方法設(shè)計(jì)削弱i1、v2量測誤差對高差觀測值的影響。在具體的測量過程中需要注意“控點(diǎn)”布設(shè)，“控點(diǎn)”布設(shè)的基本原則是“通視良好，易于保護(hù)”，另外還有一原則是“控點(diǎn)不宜多”。“控點(diǎn)”以設(shè)計(jì)提供的點(diǎn)為主，不足時(shí)再增設(shè)?！翱攸c(diǎn)”的數(shù)量以一點(diǎn)控制半徑300～500 m為宜，直線1 000 m范圍內(nèi)盡量不多于3點(diǎn)。工作中，不要以為設(shè)計(jì)提供的點(diǎn)都能用作“控點(diǎn)”。另外，要注意站點(diǎn)固定，就是說在某一控點(diǎn)的控制區(qū)域內(nèi)要始終如一地使用該站點(diǎn);后視點(diǎn)距站點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)，一般≥250 m，(這一后視距能保證在角誤差2″，放樣距離1 000 m時(shí)，其平面位移差＜10 mm)，在施工放樣時(shí)盡可能地使用“大邊放小邊”的原則。另外，在某一控制區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)和后視點(diǎn)一經(jīng)選定，切勿隨意改變，千萬不要為了方便而“舍遠(yuǎn)求近”。

3.3 借鑒測水準(zhǔn)閉合法

水利工程竣工后，進(jìn)入運(yùn)行管理階段，為了監(jiān)測大壩安全和穩(wěn)定的情況，了解其設(shè)計(jì)是否合理，驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論是否正確，需要定期地對其位移，沉陷傾斜以及擺動等進(jìn)行測量。通過觀測取得的第一手資料，可以監(jiān)測建筑物的狀態(tài)變化和工作情況，在發(fā)生不正?，F(xiàn)象時(shí)，及時(shí)分析原因，采取措施，防止重大事故的發(fā)生，保證水利工程安全運(yùn)行。在進(jìn)行驗(yàn)證的過程中，要避免大氣對測量工作的影響可以對閉合法進(jìn)行選擇，保證對測量結(jié)果的正確。閉合水準(zhǔn)是在本測區(qū)內(nèi)無第二個(gè)已知高程點(diǎn)或因其他條件限制下才采用的，測這種水準(zhǔn)抄高程成果要認(rèn)真復(fù)核，用時(shí)要認(rèn)真檢查，判斷該水準(zhǔn)點(diǎn)是否有沉陷和碰動的跡象，若有可想法改測成附和水準(zhǔn)，免得造成該測區(qū)同其他測區(qū)的系統(tǒng)差。有大氣影響的儀器測量最好能夠模擬閉合水準(zhǔn)測量一樣，通過第二個(gè)高程點(diǎn)的確定來進(jìn)行校正，這兩個(gè)點(diǎn)中如果有1個(gè)已知點(diǎn)沉陷、碰動、抄錯(cuò)高程，測量結(jié)果就不能閉合，需要找第三個(gè)已知高程點(diǎn)來校正，即可鑒別出這3個(gè)點(diǎn)中的1個(gè)錯(cuò)誤點(diǎn)，通過分析推算提供正確的成果。

4 結(jié)束語

綜上所述，三、四等水準(zhǔn)測量在水利工程中的技術(shù)完善要從誤差原因的分析著手，把握調(diào)整儀器的基本要領(lǐng)、盡量延伸觀測長度、借鑒測水準(zhǔn)閉合法，從技術(shù)完善方面保證水準(zhǔn)測量的準(zhǔn)確性，保證三、四等水準(zhǔn)測量能夠?yàn)樗こ套龀鼍珳?zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

［1］孫忠強(qiáng)，婁超，盧德梅.大型調(diào)水工程施工測量步驟和方法［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2008(S2):62－63.

［2］于春娟，水準(zhǔn)測量誤差分析及注意事項(xiàng)［J］.內(nèi)江科技，2009(01):95－97.