小水電工程中進(jìn)行地面控制測(cè)量的方法研究

1、小水電工程中進(jìn)展地面控制測(cè)量的方法研究摘要：測(cè)量工作在小水電工程建立中起著重要的作用。結(jié)合自身的測(cè)量經(jīng)歷，介紹了用gps與ed導(dǎo)線建立小水電工程地面控制網(wǎng)的幾種常用并有效的方法。關(guān)鍵詞：水力發(fā)電工程測(cè)量控制網(wǎng)導(dǎo)線測(cè)量0引言小水電工程按其布置的方式分為堤壩式、引水式和混合式種。堤壩式電站屬于低水頭大流量型，大多位于水流平緩處，工程主要由大壩、壩后的廠房及庫(kù)區(qū)構(gòu)成，一般沒(méi)有引水隧洞，這種電站的測(cè)量工作比擬簡(jiǎn)單，只需在壩址處建立控制網(wǎng)，用以測(cè)量壩址和庫(kù)區(qū)地形圖，測(cè)繪工作相比照擬簡(jiǎn)單；而引水式和混合式電站是高水頭式，它的構(gòu)造除大壩和廠房外，一般還有引水隧洞、壓力管等。這類(lèi)電站傳統(tǒng)的地面控制測(cè)量方法是建

2、立小三角網(wǎng)，但目前由于gps和全站儀測(cè)距儀的全面普及，傳統(tǒng)的小三角網(wǎng)控制已完全被gps測(cè)量或與ed導(dǎo)線結(jié)合的方法所代替。本文結(jié)合作者多年來(lái)小水電工程的測(cè)量經(jīng)歷，著重介紹引水式或混合式高水頭小水電工程的地面控制測(cè)量。1小水電工程的特點(diǎn)小水電一般裝機(jī)5000k以下，整個(gè)工程由攔水壩、引水洞支洞、壓力管和廠房等組成。引水式或混合式小水電站多處于山地狹谷地帶，交通不便，林木茂盛通視差，它的地面控制測(cè)量工作相對(duì)于堤壩式電站更加復(fù)雜和困難。這種電站水頭多在30以上，高的可達(dá)數(shù)百米，引水隧洞由一個(gè)或一個(gè)以上的洞組成，單個(gè)洞長(zhǎng)一般小于k，洞內(nèi)坡度0.2，橫向貫穿允許限差為20，高程貫穿限差為。小水電工程測(cè)量工

3、作的主要內(nèi)容有建立平面和高程控制網(wǎng)，測(cè)繪庫(kù)區(qū)、壩址、進(jìn)出洞口中洞、壓力管和廠房的數(shù)字化地形圖庫(kù)區(qū)和其他區(qū)域的比例尺一般分別為1：2000和1：500，以及工程施工放樣。測(cè)區(qū)采用任意直角坐標(biāo)系和假定高程系，如是流域綜合開(kāi)發(fā)，可用區(qū)域內(nèi)或國(guó)家統(tǒng)一的平面和高程系統(tǒng)。2地面控制測(cè)量2.1gps與ed導(dǎo)線結(jié)合的方法對(duì)于高水頭的小水電工程，輸水隧洞的控制是整個(gè)工程的核心。由于小水電工程處位于山地狹谷這種特殊的位置，采用gps測(cè)量往往受到地形條件的限制，不能直接在壩址、進(jìn)出洞口支洞口、廠房等關(guān)鍵位置上施測(cè)，而只能在附近山脊等開(kāi)闊處選取適宜的點(diǎn)，再用ed導(dǎo)線延伸至需要的位置上。在各施工區(qū)如壩址、洞口、廠房等處

4、布點(diǎn)時(shí)，每處至少應(yīng)布設(shè)23個(gè)點(diǎn)，并使各相鄰點(diǎn)兩兩通視，最好能組成一個(gè)三角形。gps觀測(cè)的時(shí)間依工程對(duì)點(diǎn)位的精度要求不同而不同，一般2030分鐘即可，檢驗(yàn)測(cè)量成果精度的方法，通常有種：用全站儀測(cè)距儀測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的平距與gps二維約束邊長(zhǎng)進(jìn)展比擬同一投影面上1；用全站儀測(cè)量單角，與gps坐標(biāo)反算角度值進(jìn)展比擬；用gps對(duì)原測(cè)點(diǎn)位在不同時(shí)間進(jìn)展重測(cè)等方法進(jìn)展檢驗(yàn)。gps測(cè)量的二維精度可靠，但高程精度偏低，其高程中誤差一般為10，不能滿足施工要求而需重新布設(shè)一條具有四等精度的測(cè)距三角高程導(dǎo)線或水準(zhǔn)道路，這項(xiàng)測(cè)量工作特別是在交通不便的山區(qū)，工作量也是非常大的。2.2ed三維導(dǎo)線測(cè)距導(dǎo)線作為小水電工程的地表

5、控制，也是非常適宜的。一方面全站儀在消費(fèi)單位已得到全面的普及，同時(shí)它又有良好的測(cè)角、測(cè)距精度，目前2秒級(jí)全站儀每公里測(cè)距精度一般都在3+2pp以內(nèi)，另一方面，測(cè)距導(dǎo)線選點(diǎn)的自由度大，能在所需要的地方布點(diǎn)，并能一次性完成平面和高程控制測(cè)量。為進(jìn)步隧洞的貫穿精度，減少壩址與廠房間的控制點(diǎn)的數(shù)量，導(dǎo)線宜布設(shè)成直伸型。如圖1，a為進(jìn)洞口控制點(diǎn)，d為出洞口控制點(diǎn)，1、2、6點(diǎn)為中間點(diǎn)，單號(hào)點(diǎn)與雙號(hào)點(diǎn)各構(gòu)成一條導(dǎo)線，選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使1與2，3與4等兩兩相鄰的點(diǎn)間距為2以內(nèi)，并用鋼卷尺量出間距。觀測(cè)時(shí)按閉合導(dǎo)線的要求施測(cè)，從始按1、2、36順序至d。程度角、豎直角、斜距的觀測(cè)及往返平距和高差的限差要求，視隧洞的

6、長(zhǎng)度分別依一或二級(jí)導(dǎo)線和四、五等ed三角高程的要求。這種形式布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)位坐標(biāo)不僅可以得到檢核和精度衡量，同時(shí)最大限度的減少了工作量。如圖2。這種導(dǎo)線與閉合導(dǎo)線的觀測(cè)一樣。一般地，這種導(dǎo)線可單雙站交替設(shè)置，在重合點(diǎn)上只需設(shè)置一次儀器或覘牌。計(jì)算既可按兩條支導(dǎo)線單獨(dú)進(jìn)展，也可按閉合導(dǎo)線的方法進(jìn)展計(jì)算當(dāng)?shù)缆反┎鍟r(shí)，只能按雙支導(dǎo)線計(jì)算，此外，還可以比擬重合點(diǎn)以及終點(diǎn)的坐標(biāo)值而得到檢核。上述兩種導(dǎo)線還可通過(guò)比擬兩鄰近點(diǎn)的實(shí)測(cè)間隔 與它們的坐標(biāo)反算間隔 進(jìn)展檢核2。一般小于1.5，可布設(shè)成單支導(dǎo)線如圖3。觀測(cè)的內(nèi)容與各項(xiàng)精度指標(biāo)與上述兩類(lèi)導(dǎo)線一致。為便于檢核，程度角觀測(cè)時(shí)應(yīng)對(duì)左右角各觀測(cè)一至二測(cè)回，圓周

7、閉合差應(yīng)小于10秒。在進(jìn)展間隔 和高差觀測(cè)時(shí)，可用兩次儀高法觀測(cè)，以獲得兩組數(shù)據(jù)而得到校核。特別是往返高差，以防返工。也可在條件較好時(shí)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法觀測(cè)高差。3ed三維導(dǎo)線的長(zhǎng)度及精度估算地面導(dǎo)線的建立除了測(cè)圖外，主要是為了指導(dǎo)隧洞的開(kāi)挖并使之貫穿，以及放樣攔水壩、廠房及壓力管等，其中最主要的是用于前者。根據(jù)貫穿誤差的來(lái)源與分配的原那么3，對(duì)于雙向開(kāi)挖的隧洞，地面控制對(duì)橫向貫穿的影響值為q為貫穿誤差，以q=10代入，q5.8，即得地面導(dǎo)線最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差。對(duì)于上述的三種形式導(dǎo)線，都可用直伸支導(dǎo)線終點(diǎn)精度的估算方法來(lái)估算導(dǎo)線最弱點(diǎn)的精度。在任意平面直角坐標(biāo)系中，支導(dǎo)線由于沒(méi)有起算數(shù)據(jù)誤差和因

8、起算數(shù)據(jù)誤差引起的誤差4，其最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差的計(jì)算如下式：根據(jù)大量的ed一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，測(cè)距精度等于或高于55的2全站儀的測(cè)距中誤差5，測(cè)角中誤差約為35，據(jù)此并依1式計(jì)算不同長(zhǎng)度和邊數(shù)的支導(dǎo)線最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差如表1。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度到達(dá)或超過(guò)2000時(shí)，最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差到達(dá)或超過(guò)了5.8，也即在地面導(dǎo)線長(zhǎng)度在2000以內(nèi)時(shí)，可用單支導(dǎo)線一級(jí)導(dǎo)線的觀測(cè)要求控制；當(dāng)長(zhǎng)度在2000以上時(shí)，應(yīng)用閉合或雙支導(dǎo)線作控制，它們的最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為單支導(dǎo)線的/倍。4結(jié)論4.1gps與ed導(dǎo)線相結(jié)合用于小水電工程的地面控制測(cè)量，是一種效率高、平面精度高，并省力的好方法，但該法投入大，外業(yè)儀器多，高程精度欠佳。在高程精度要求稍低時(shí)10，可直接用其成果，不需再進(jìn)展四等ed三角高程測(cè)量。4.2ed三維導(dǎo)線是小水電工程測(cè)量中常用的方法，但布點(diǎn)時(shí)要盡量使導(dǎo)線成直伸狀，以進(jìn)步精度減少橫向貫穿誤差。4.3對(duì)于地面控制導(dǎo)線長(zhǎng)度小于1500的短隧洞，單支導(dǎo)線作為它的地面控制測(cè)量方法，是個(gè)很好的選擇，不但省時(shí)省力，而且效益好。該法在近幾年省內(nèi)外的小水電工程的隧洞施工中被作者屢次應(yīng)用，效果非常好，貫穿誤差均在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。單支導(dǎo)線的測(cè)量要注意自身的校核，如測(cè)左右角，雙儀高法重測(cè)等。參考文獻(xiàn)：1中海達(dá)測(cè)繪儀器公司.中海達(dá)g