第八章水利工程测量教程文件.docx

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第八章水利工程测量教程文件

第八章水利工程测量

第一节河道测量

一、水利工程测量任务

测量工作在水利工程中起着十分重要的作用。

我国的水资源按人口平均是很少的，只

有世界人均占有水量的四分之一；但因我国地域辽阔，水资源总量居世界第六位，许多未

能开发利用。

为了合理开发和利用我国的水资源，治理水利工程的规划设计阶段、建筑施

工阶段和运行管理阶段，每个阶段都离不开测量工作。

对一条河流进行综合开发，使其在供水、发电、航运、防洪及灌溉等方面都能发

挥最大的效益。

在工程的规划阶段，应该对整个流域进行宏观了解，进行不同方案的分析

比较，确定最优方案，这时应该有全流域小比例尺（例如采用1：

50000或1：

100000）的

地形图。

当进行水库的库容与淹没面积计算时，为了正确地选择大坝轴线的位置时，这时

应该采用较小比例尺（例如采用1：

10000～1：

50000）的地形图。

坝轴线选定后，在工程

的初步设计阶段，布置各类建筑物时，应提供较大比例尺（例如1：

2000～1：

5000）的地

形图。

在工程的施工设计阶段，进行建筑物的具体形状、尺寸的设计，应提供大比例尺（例

如1：

500～1：

1000）的地形图。

另外，由于地质勘探及水文测验等的需要，还要进行一

定的测量工作。

在工程的建筑施工阶段，为了把审查和批准的各种建筑物的平面位置和高程，通过测

量手段，以一定的精度测设到现场，首先要根据现场地形、工程的性质以及施工组织设计

等情况，布设施工控制网，作为放样的基础。

然后，在按照施工的需要，采用适当的放样

方法，按照猫画虎规定的精度要求，将图纸上设计好的建筑物测设到实地，定点划线，以

指导施工的开挖与砌筑。

另外，在施工过程中，有时还要进行变形观测。

工程竣工后，要测

绘竣工图，以作为工程完工后的验收资料，并为今后工程扩建或改建提供第一手资料。

在工程的运行管理阶段，需要对水工建筑物进行的变形观测。

以便了解工程设计是否

合理，验证设计理论是否正确，同时也为水工建筑物的设计和研究提供重要的数据。

对水

工建筑物进行系统的变形观测，能及时掌握建筑物的变化情况，能及时了解建筑物的安全

与稳定情况，一量发现异常变化，可以及时采取相应措施，防止事故的发生。

水工建筑物

的变形观测工作，大体上分为外部观测和内部观测两类。

在施工单位实施项目施工时，外

部观测项目由测量部门负责；内部观测项目由实验或科研单位负责。

在管理工作上，一般

将外部、内部观测工作，统一由观测班、组承担。

水工建筑物的变形观测项目，主要包括

大坝的水平位移、垂直位移（又称沉陷）、裂缝、渗漏观测等。

二、水利工程的类型

在水利事业中采取工程措施称为水利工程。

工程中的建筑物称为水利工程建筑物，简

称水工建筑物。

按照建筑物的用途。

可分为一般水工建筑物和专门水工建筑物两大类。

一般水工建筑物有：

1．挡水建筑物：

用以拦截水流，雍高水位或形成水库，如各种闸、坝和堤防等。

2．泄

水建筑物：

用以从水库或渠道中泄出多余的水量，以保证工程的安全，如各种溢洪道、泄

洪隧洞和泄水闸等。

2．输水建筑物：

从水源向用水地点输送水流的建筑物，如渠道貌岸然、隧洞、管理等

3．取水建筑物：

它是输水建筑物的首部，如深式进水口、各种进水闸等。

4．河道整治建筑：

为调整河道改善水流状态，防止水流对河床产生破坏作用所修建筑物，如护岸工程、导流堤、丁坝、顺坝等。

专门建筑物：

1．水力发电建筑物：

如水电站厂房、压力前池、调压井等。

2．水运建筑物：

如船闸、升船机、过木道等。

3．农田水利建筑物：

如专为农田灌溉用的沉少地、量水设备、渠系及渠系建筑物等。

4．给水、排水建筑物：

如专门的进水闸、抽水站、滤水池等。

5．渔业建筑：

如鱼道、举鱼机、鱼池等。

三、河道测量概述

河道有对人们提供灌溉、泄洪、航运和动力等有利的一面，但是又有危害人们的另

一面。

为了兴利除害，就必须进行河道的整治。

要正确的整治河道，必须了解河道及其附

近的地形情况掌握它的演变规律，而河道测量就是对河道进行调查研究的一个重要的方法。

河道测量是江、河、湖泊等水域测量的总称。

为了充分开发和利用水力资源以获得廉价

的电力，为了更好地满足工业与居民用水的需求，为了使农田免受旱涝灾害以增加生产，

为了整治河道以提高航运能力，应该对河道进行截弯取直、拓宽、加深甚至兴建各种水利

工程。

在这些工程的勘测设计中，除了需要路上地形图外，还需用要了解水下地形情况，

测绘水下地形图。

它的内容不像路上地形图那样复杂，根据用途目的，一般可用等高线或

等深线表示水下地形。

在水利工程的规划设计阶段，为了拟定梯级开发方案，选择坝址和水头高度，推算回

水曲线等，都应编绘河道纵断面图。

河道纵断面图是河道纵向各个最深点（又称深泓点）

组成的剖面图。

图上包括河床深泓线、归算至某一时刻的同时水位线、某一年代的洪水位

线、左右堤岸线以及重要的近河建筑物等要素。

在水文站进行水情预报时，在研究河床变化规律和计算库区淤积确定清淤方案时，在

桥梁勘测设计中，决定桥墩的类型和基础深度，布置桥梁的孔径等时，都不得需要施测河

道貌岸然横断面图。

河道横断面图是垂直于河道主流方向的河床剖面图。

图上包括河谷横

断面、施测时的工作水位线和规定年代的洪水位线等要素。

另外，河道纵断面图，完全是依据河道横断面图绘制的。

四、河道控制测量

河道测量与陆上测量的原理机同，即先作陆上控制测量，后测绘水下地形（含纵横断

断面的水下部分），河道貌岸然控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。

（一）平面控制测量

1．当测区原有的控制点能满足河道测量的精度与密度要求时，应充分予以利用，不

再另布设新控制网。

当测区已有的地形图的比例尺和精度能满足要求时，容许依据地形图

上的明显地物点作为测站，将沿河水位点和横断面位置等测绘于图上，作为编绘纵断面图

的基本资料。

2．当测区没有适合的平面控制和地形图可利用时，应按《水测规范》的规定布设首级

平面控制网（图根级）。

例如，对中、小河道进行测量时，通常用经纬仪导线作为平面控制。

根据实是情况，把

导线布置在河道一岸的堤顶上或者沿着河岸布置。

对于大河道，由于河面宽，堤防高，在

一边布置导线，对施测河道另一边的地形就会有困难，所以可考虑用小三角测量作为平面

控制。

导线和小三角应该尽量与国家控制点连接，如果连接有困难，最好在两端分别观测

方位角，以便校核。

（二）高程控制测量

施测河道纵、横断面布设基本高控制时，在水准路线长度一定的情况下，河流比降愈

大，水准测量的等级愈低；反之，则水准测量的等级愈高，见表8-1。

这样使水准测量的

误差，在测定河流比降时，对其影响最小。

中、小河道可以采用五等或四等水准测量作为高程控制。

在进行五等或四等水准测时，

应该以高一级的水准点为起闭点，采用附和或闭合水准路线。

五等或四等水准测量的路线

不要紧靠导线，可以选择在平坦和坚硬的大路上进行。

为了便于连测导线点，在观测过程

中，一般每隔1～2Km测设一个临时水准点，并尽可能设置在坚固的建筑物上，如石桥、涵

闸、房屋角等适当的部位。

根据测设的临时水准点，用普通水准测量的方法采用附、闭合水准路线，测定导线点的

高程。

（三）河道控制测量特点

1．平面和高程控制网，应靠近平行于河流岸边布设，并尽可能将各横断面端点、水文

站的水准基点及连测水位点高程的临时水准标志等直接组织在基本控制网内。

2．如果新布设平面和高程控制网，其坐标系统和高程起算基准面，应与计划利用的原

有测绘资料的系统一致。

3．五等水准点、平面控制点和横断面端点的埋石数量，应在任务书中明确规定。

4．固定标石应埋在常年洪水位线以上。

靠近库区边缘的标石，应尺可能埋在正常高水

位线以上。

以保证标石的安全，而且在洪水季节也能进行测量工作。

五、水位观测

（一）水位观测

水位即水面高程。

在河道测量中，水下地形点的高程是根据测深时的水位减去水深计算

得到的，因此，测深时必须进行水位观测。

这种测深时的水位称为工作水位。

由于河流、

湖泊水位受各种因素的影响而随季节性变化，为了准确在反映一个河段上的水面比降，需

要测定该河水段上各处同一时该的水位，这种水位称为同时水位。

此外，由大量降雨或融

雪的影响，造成河水超过滩地或漫出两岸地面时的水位，这种水位称为洪水位。

洪水位是

进行水利工程设计和沿河安全防护必不可少的基本资料。

在水位观测中，采用的基准面有绝对和相对两种。

绝对基准面就是采用国家统一高程基

准面，以“1956年黄海高程系”。

为绝对基准面或以“1985年高程基准”为基准面。

以前

采用“1956年黄海高程系”为绝对基准面的水位，必要时应根据它与“1985年国家基准”

的关系，进行换算，使以前的观测资料能够继续应用。

相对基准面又称测站基准面，它是

采用观测河段历年最低枯水位以下0.5～1.0m处的平面作为测站基准面。

1．水位观测的基本知识

在进行河道貌岸然横断面或水下地形测量时，如果作业时间较短，河流水位双比较稳定，

可以直接测定水位线的高程作为计算水下地形点高程的起算依据。

如果作业时间较长，河

流水位变化不定时，则应设置水尺随时进行观测，以保证提供测深时的准确水面高程。

水下地形点的高程等于水位减水深，因此，水位最好与测量水深同时进行。

水位等于水

尺零点高程与水面截取水尺读数之和。

由于河流水面涨落是不断变化的，所以水尺读数也随时刘变化。

而而待观测的水深点一

般较多，因此不可能与测深相对应的时间都进行观测水位。

在实际工作中，一般可根据水

域特性、测深时段和精度要求，采用定时观测水位，绘制水位与时间曲线。

水位观测时应遵守下述规定：

（1）水位观测，根据具体情况，确定观测时间和观测水位的次数，并将观测结果及时

刻（年、月、日、时、分）计入手簿。

（2）为保证观测精度，观测水尺读数时，应蹲下身体使视线尽量平等于水面读取，每

次均应读出相邻波峰与波谷的水尺读数各两次，当两次波峰与波谷中数的较差小于1cm时，

取平均值作为最后结果。

水尺读数应该读至mm，读数时应特别注意水尺上dm、cm读数的

正确性，每次观测后对大数必须进行复核。

（3）在水位观测中，应充分利用原有水文站，观测水位的时间应尽量与水文站相一致，

或请水文站人员按规定时间代为观测。

2．临时水准站的布设

在河道测量中，如果河道沿线原水水位站或水文站不能满足要求时，可根据河流特点与水文工作者共同研究，适当布设临时水位点进行补充。

临时水位站一般可供规划设计阶段或施工阶段观测水位。

它的设备较简单，即要每个临时水位站附近，设立一个临时水准点，并根据河流特性，设置直立式或矮桩式水尺。

水尺由木桩、水尺板、螺栓的垫木组成。

临时水位站设施如图8-3所示。

设置水尺的原则是：

即要能观测最低水位，也要能观测最高水位。

应用较多的为直立式水尺；当水尺易受水流、漂浮物撞击、河床土质松软时，可设置矮桩式水尺，它是由一连串短木桩组成，各木桩通过临时水准点测定其高程。

《水测规范》规定，临时水位站的水尺零点高程，根据临时水准点测定，而临时水准点的高程，则根据相邻水位之间的落差，可作支线水准或附合水准，按五等水准测量施测。

3．同时水位的测定

为了在河道纵、横断面上绘出同时水位线，或提供各河段水面落差等资料，一般均需测定同时水位。

但在河段比降大，水位变化小，用工作水位能满足规划设计要求时，可用工作水位代替同时水位线。

根据河道长度、水面比降、水位变化大小和生产的要求，测定同时水位的方法有多种，现主要介绍两种。

1）工作水位法

在不同时间内测定各水位点的高程，然后，从两端水文站或临时水位站的水位资料来换算同时水位。

若河道较长，可分为若干河段