水利水電工程師河道水文測(cè)量淺析

近年來(lái)，隨著我過(guò)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，河道工程管理工作逐步走向規(guī)范化、科學(xué)化，為其提供決策信息的河道測(cè)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(gè)管理工作的始終，通過(guò)河道測(cè)量，可以掌握工程安全運(yùn)行情況及河道變化規(guī)律，有針對(duì)性地制定工程管理措施，分析河道測(cè)量資料，為防汛抗旱斗爭(zhēng)、防止水源污染提供情報(bào);通過(guò)對(duì)水文測(cè)驗(yàn)資料的分析，可以探索水文規(guī)律，為水利建設(shè)和其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

1 3S技術(shù)在河道測(cè)量中的應(yīng)用

1.1 RS技術(shù)的應(yīng)用

遙感是水資源檢測(cè)的重要手段之一，是進(jìn)行水土流失和河口、河道、湖泊和水庫(kù)泥沙淤積調(diào)查的重要方法。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是能夠檢測(cè)動(dòng)態(tài)變化。幾十年前的遙感影像可以真實(shí)、具體、形象地反映當(dāng)時(shí)的情況。因此在河道、河口等的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中遙感是首選工具。河道與河口的泥沙淤積及引起的相應(yīng)河勢(shì)變化對(duì)防洪、航運(yùn)等都至關(guān)重要。遙感在懸疑質(zhì)泥沙分布和河勢(shì)檢測(cè)中的應(yīng)用也有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)利用衛(wèi)星遙感信息檢測(cè)河道變化、預(yù)測(cè)河道發(fā)展并應(yīng)用到水利規(guī)劃、航道開(kāi)發(fā)及防災(zāi)減災(zāi)等方面，尤其是近年來(lái)開(kāi)展了大量的河口、河道泥沙淤積遙感調(diào)查工作。

1.2 GIS技術(shù)

制圖功能。GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。建立GIS首先是將地面下的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和面熟他的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中編制用戶所需要的各種網(wǎng)件。從測(cè)繪角度看，GIS是一個(gè)功能極強(qiáng)的數(shù)字化制圖系統(tǒng)。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。地理對(duì)象通過(guò)數(shù)據(jù)采集與編輯后，形成龐大的地理數(shù)據(jù)集，對(duì)此需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理?？臻g分析功能，通過(guò)空間查詢與空間分析得出決策結(jié)論。分析功能是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，在GIS中屬于專業(yè)性、高層次的功能。與制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)組織不同，空間分析很少能夠規(guī)范化，是一個(gè)復(fù)雜的處理過(guò)程。

1.3 RTK技術(shù)

1.3.1 水下地形測(cè)量

常規(guī)的水下地形測(cè)量主要采用橫斷面方式進(jìn)行，按具體的要求在河道上布設(shè)若干斷面，然后進(jìn)行平面定位和水深測(cè)量，在此基礎(chǔ)上編繪水下地形圖。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)可充分利用RTK技術(shù)及探測(cè)深儀組成的測(cè)量系統(tǒng)提取河道信息。

1.3.2 布設(shè)GPS控制網(wǎng)

布設(shè)GPS網(wǎng)的目的在于提供實(shí)時(shí)查分參考站和進(jìn)行高程擬合的必要數(shù)據(jù)。在河道兩岸布設(shè)首級(jí)網(wǎng)時(shí)采用GPS靜態(tài)定位方式。對(duì)首級(jí)剛進(jìn)行加密時(shí)可采用RTK技術(shù)，因?yàn)椴扇∫欢ǖ臏y(cè)量措施可以使他完全能達(dá)到控制網(wǎng)布設(shè)的規(guī)范要求。用RTK進(jìn)行GPS網(wǎng)的控制測(cè)量與靜態(tài)定位測(cè)量，減少了工作環(huán)節(jié)。大大提高了作業(yè)效率，省去了繁瑣的數(shù)據(jù)后處理工作。RTK技術(shù)可以涵蓋河道測(cè)量、工程放樣、GIS前段數(shù)據(jù)采集等諸多方面。若輔助相應(yīng)的軟件，充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢(shì)。

2 橫斷面選址

橫斷面選址的指導(dǎo)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(xué)地收集水文資料，要進(jìn)行統(tǒng)一的站網(wǎng)規(guī)劃，使站網(wǎng)布局經(jīng)濟(jì)合理 按照站網(wǎng)規(guī)劃設(shè)立水文測(cè)站時(shí)，要盡可能選擇較好的站址，在滿足其代表性的同時(shí)，還要考慮到交通方便，便于測(cè)量作業(yè)，且橫斷面要垂直于河道中心線。

3 橫斷面控制標(biāo)準(zhǔn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置

河道站的基本水尺斷面一般設(shè)在測(cè)驗(yàn)河段的中央，大致垂直于流向或直接平行于測(cè)流斷面。在實(shí)際工作中常用A×B×H=10cm×10cm×80cm混凝土樁埋在堤項(xiàng)上，另在內(nèi)堤腳處埋設(shè)l0cm×l0cm×30cm混凝土界樁。為方便保護(hù)，界樁應(yīng)埋在護(hù)堤堤內(nèi)并要求界樁在同一截面內(nèi)。為了方便制作，一般制成30cm×30cm的棱臺(tái)水泥樁，并在棱臺(tái)上部中心預(yù)埋一表面半球形的瓷片讀尺，埋設(shè)的水準(zhǔn)底部在冰凍線以下，頂部瓷片一定要妥善保護(hù)。測(cè)站的基本水準(zhǔn)點(diǎn)是永久性的高程點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在測(cè)站附近歷年洪水位以上(或埋在)不易損壞的地方，也可設(shè)在穩(wěn)定的永久性建筑物上。為了方便測(cè)量使用時(shí)查找，應(yīng)做好水準(zhǔn)點(diǎn)記錄。

4 橫斷面測(cè)量的步驟

為了方便測(cè)量資料的核對(duì)和應(yīng)用，橫斷面測(cè)量常用定點(diǎn)測(cè)量的方法。進(jìn)行施測(cè)時(shí)，若河道斷面不大，首先根據(jù)斷面控制樁的標(biāo)志，用百米繩把河兩岸護(hù)堤地、內(nèi)堤腳、堤坡、堤肩、堤外坡、外堤腳、灘地、河唇、河坡、水邊等控制點(diǎn)，統(tǒng)一到一條直線上，以便于測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)出各測(cè)站的距離 在測(cè)量時(shí)一個(gè)橫斷面內(nèi)，可根據(jù)測(cè)圖需要，適當(dāng)加密。一般情況下，水面高程以下控制點(diǎn)在河坡、灘地、堤頂?shù)任恢蒙希捎盟牡人疁?zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行施測(cè)。水面以下河坡、河底部分控制點(diǎn)不便測(cè)量時(shí)，應(yīng)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(cè)量方法量取水深，依照水面高程推出水面以下控制點(diǎn)的高程。最后根據(jù)各控制點(diǎn)的高程，繪出橫斷面圖。

5 水下測(cè)量的幾種方法

橫斷面測(cè)量用水準(zhǔn)儀配合5m塔尺，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行施測(cè)時(shí)難點(diǎn)是水面以下河坡及河底控制點(diǎn)測(cè)量不便，并且用不同的方法進(jìn)行測(cè)量其結(jié)果相差也很大。在實(shí)際測(cè)量中若河道斷面不大且水深不深時(shí)，應(yīng)先用百米繩拴在木樁上，作為水下控制點(diǎn)的橫斷面控制線，然后駕駛小木船或由一人身穿專用測(cè)量皮褲的方法用塔尺量取水深。若河道淤積嚴(yán)重，承載能力較差，用塔尺直接量水深會(huì)陷入泥中一定深度，不能準(zhǔn)確測(cè)出實(shí)際淤積情況。據(jù)測(cè)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(gè)直徑30㎝、厚2㎝的鋼質(zhì)尺墊，把塔尺固定在尺墊上，再進(jìn)行量取水深可使精度提高。

6、成果分析、應(yīng)用及其經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)測(cè)量資料，分析工程安全運(yùn)行情況和河道變化規(guī)律，制定工程管理措施。天然渠上一個(gè)控制斷面，經(jīng)分析測(cè)量成果，發(fā)現(xiàn)河道淤積嚴(yán)重，河床太高，河口變寬，且堤頂寬度變窄、高程不夠。分析認(rèn)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(yán)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(guān)技術(shù)人員和水政執(zhí)法人員進(jìn)行堤防巡查，及時(shí)禁止了破堤種植的現(xiàn)象，并把現(xiàn)有情況及時(shí)向上級(jí)有關(guān)部門(mén)的大力支持，籌集到一定的河道治理資金，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，對(duì)河道進(jìn)行了清淤疏浚、堤防加固、修筑護(hù)低梗及種植草皮護(hù)坡的辦法，保持了邊坡的穩(wěn)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(shù)，保護(hù)了沿河兩岸人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。在今后的工作中，要通過(guò)“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”，不斷地提高成果質(zhì)量，“不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)”，使水文測(cè)量工作再上一個(gè)新的臺(tái)階。

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