水利水電工程師河道水文測量淺析


近年來,隨著我過經濟的迅猛發展,河道工程管理工作逐步走向規范化、科學化,為其提供決策信息的河道測量工作,在工程管理工作中有著不可替代的作用。它貫穿于整個管理工作的始終,通過河道測量,可以掌握工程安全運行情況及河道變化規律,有針對性地制定工程管理措施,分析河道測量資料,為防汛抗旱斗爭、防止水源污染提供情報;通過對水文測驗資料的分析,可以探索水文規律,為水利建設和其它國民經濟建設服務。
1 3S技術在河道測量中的應用
1.1 RS技術的應用
遙感是水資源檢測的重要手段之一,是進行水土流失和河口、河道、湖泊和水庫泥沙淤積調查的重要方法。遙感技術的優勢之一是能夠檢測動態變化。幾十年前的遙感影像可以真實、具體、形象地反映當時的情況。因此在河道、河口等的動態檢測中遙感是首選工具。河道與河口的泥沙淤積及引起的相應河勢變化對防洪、航運等都至關重要。遙感在懸疑質泥沙分布和河勢檢測中的應用也有技術優勢。我國利用衛星遙感信息檢測河道變化、預測河道發展并應用到水利規劃、航道開發及防災減災等方面,尤其是近年來開展了大量的河口、河道泥沙淤積遙感調查工作。
1.2 GIS技術
制圖功能。GIS的核心是一個地理數據庫。建立GIS首先是將地面下的實體圖形數據和面熟他的屬性數據輸入到數據庫中編制用戶所需要的各種網件。從測繪角度看,GIS是一個功能極強的數字化制圖系統。
空間數據庫管理功能。地理對象通過數據采集與編輯后,形成龐大的地理數據集,對此需要利用數據庫管理系統來進行管理。空間分析功能,通過空間查詢與空間分析得出決策結論。分析功能是GIS的出發點和歸宿,在GIS中屬于專業性、高層次的功能。與制圖和數據庫組織不同,空間分析很少能夠規范化,是一個復雜的處理過程。
1.3 RTK技術
1.3.1 水下地形測量
常規的水下地形測量主要采用橫斷面方式進行,按具體的要求在河道上布設若干斷面,然后進行平面定位和水深測量,在此基礎上編繪水下地形圖。在現場實測時可充分利用RTK技術及探測深儀組成的測量系統提取河道信息。
1.3.2 布設GPS控制網
布設GPS網的目的在于提供實時查分參考站和進行高程擬合的必要數據。在河道兩岸布設首級網時采用GPS靜態定位方式。對首級剛進行加密時可采用RTK技術,因為采取一定的測量措施可以使他完全能達到控制網布設的規范要求。用RTK進行GPS網的控制測量與靜態定位測量,減少了工作環節。大大提高了作業效率,省去了繁瑣的數據后處理工作。RTK技術可以涵蓋河道測量、工程放樣、GIS前段數據采集等諸多方面。若輔助相應的軟件,充分發揮RTK與全站儀各自的優勢。
2 橫斷面選址
橫斷面選址的指導思想是該控制斷面在河段上具有代表性;目的是為了能全面地、科學地收集水文資料,要進行統一的站網規劃,使站網布局經濟合理 按照站網規劃設立水文測站時,要盡可能選擇較好的站址,在滿足其代表性的同時,還要考慮到交通方便,便于測量作業,且橫斷面要垂直于河道中心線。
3 橫斷面控制標準及水準點的設置
河道站的基本水尺斷面一般設在測驗河段的中央,大致垂直于流向或直接平行于測流斷面。在實際工作中常用A×B×H=10cm×10cm×80cm混凝土樁埋在堤項上,另在內堤腳處埋設l0cm×l0cm×30cm混凝土界樁。為方便保護,界樁應埋在護堤堤內并要求界樁在同一截面內。為了方便制作,一般制成30cm×30cm的棱臺水泥樁,并在棱臺上部中心預埋一表面半球形的瓷片讀尺,埋設的水準底部在冰凍線以下,頂部瓷片一定要妥善保護。測站的基本水準點是永久性的高程點,應設在測站附近歷年洪水位以上(或埋在)不易損壞的地方,也可設在穩定的永久性建筑物上。為了方便測量使用時查找,應做好水準點記錄。
4 橫斷面測量的步驟
為了方便測量資料的核對和應用,橫斷面測量常用定點測量的方法。進行施測時,若河道斷面不大,首先根據斷面控制樁的標志,用百米繩把河兩岸護堤地、內堤腳、堤坡、堤肩、堤外坡、外堤腳、灘地、河唇、河坡、水邊等控制點,統一到一條直線上,以便于測量時準確地報出各測站的距離 在測量時一個橫斷面內,可根據測圖需要,適當加密。一般情況下,水面高程以下控制點在河坡、灘地、堤頂等位置上,采用四等水準測量方法進行施測。水面以下河坡、河底部分控制點不便測量時,應在兩岸河坡水邊線上30~50cm的河坡分別打一木樁,用百米繩拉緊拴在木樁上,作為水面以下部分橫斷面的控制線,然后按照等距離測量方法量取水深,依照水面高程推出水面以下控制點的高程。最后根據各控制點的高程,繪出橫斷面圖。
5 水下測量的幾種方法
橫斷面測量用水準儀配合5m塔尺,按照四等水準測量進行施測時難點是水面以下河坡及河底控制點測量不便,并且用不同的方法進行測量其結果相差也很大。在實際測量中若河道斷面不大且水深不深時,應先用百米繩拴在木樁上,作為水下控制點的橫斷面控制線,然后駕駛小木船或由一人身穿專用測量皮褲的方法用塔尺量取水深。若河道淤積嚴重,承載能力較差,用塔尺直接量水深會陷入泥中一定深度,不能準確測出實際淤積情況。據測定,多年河道淤積物的承載能力<2×10Pa,為了控制塔尺在淤積物上沉陷,可在塔尺底部增加一個直徑30㎝、厚2㎝的鋼質尺墊,把塔尺固定在尺墊上,再進行量取水深可使精度提高。
6、成果分析、應用及其經驗
根據測量資料,分析工程安全運行情況和河道變化規律,制定工程管理措施。天然渠上一個控制斷面,經分析測量成果,發現河道淤積嚴重,河床太高,河口變寬,且堤頂寬度變窄、高程不夠。分析認為一方面是由于河道引黃退水所致,另一方面是邊坡坡比不合理致使邊坡沖刷嚴重,淤積河底,再一方面試破堤種植所致。河道管理單位立即組織有關技術人員和水政執法人員進行堤防巡查,及時禁止了破堤種植的現象,并把現有情況及時向上級有關部門的大力支持,籌集到一定的河道治理資金,及時采取補救措施,對河道進行了清淤疏浚、堤防加固、修筑護低梗及種植草皮護坡的辦法,保持了邊坡的穩定,暢通了河道,綠化了堤防,增加了地表覆蓋,減小了徑流模數,保護了沿河兩岸人民群眾的生命及財產安全。在今后的工作中,要通過“實踐、認識、再實踐、再認識”,不斷地提高成果質量,“不斷地總結經驗,有所發現,有所發明,有所創造,有所前進”,使水文測量工作再上一個新的臺階。
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