第八章水利工程测量Word文档格式.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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,

7、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12Km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

8、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，

9、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

10、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。51.0m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

11、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

12、）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83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

13、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。

14、若河道较长，可分为若干河段，每段均以水位站作为起止点。现将具体作业方法介绍如下：（1）根据任务要求，对河道作适当分段，然后,逐段测定水位点高程。（2）作业出发前，所有观测人员应核对时表，使上、下游两水位点的时表一致。（3）在选出的水位点处设立水边桩，测量出水面与桩顶的高差,并读出时刻，计入手簿。为了便于观测，可采用引沟或其他防浪措施使水面稳定。（4）从临时水位点连测出水边桩的高程。按五等水准观测精度，转站次数最多不得超过3站。2）瞬时水位法在规定的同一时刻，连测出全部水位点的高程，具体作业步骤如下：（1）作业出发前,观测员应核对时表，并规定测量水面高程的同一时刻。（2）在选出的水位点处挑一水边

15、桩,并在上、下游各约5m处再打两个检查桩。水边桩的位置应在测量水位时不致因水位下落而使木桩离开水边。（3）在规定的同一时刻，迅速量出水面与桩顶的高差，即木桩顶上的水深。高差取一次波峰与波谷的中数。水边桩的高程仍按肖法（4）测定。当由3个桩推得的水位无显著矛盾时,以主桩观测结果为准。（4）各水边桩桩顶高程的连测，以在测量水面与各桩顶水深前、后两天之内进行为宜。4同时水位的换算当观测的河段较短时，可采用瞬时水位法测定的成果为同时水位。若施测的河段较长，观测力量不足时，可采用工作水位法。由工作水位换算为同时水位时，其改正数的计算方法，可根据不同地区，选用下述方法之一。（1）由两个水位站与各水位点间的

16、落差求改正数此法系假定改正数的大小与两水位站和各水位点间的落差成正比进行内插。对于平原与山区河道均适用。（2）由距离求改正数此法是假定各水位点落差改正数的大小与水位站和水位点间的距离成正比，即按距离进行内插求改正数。它适用于平原河道.5洪水调查测量进行洪水调查时，应请当地年长居民指点亲自目睹的最大洪水淹没痕迹，回忆发水的具体日期。洪水痕迹高程用五等水准测量从临近的水准点引测确定。洪水调查测量一般应选择适当的河段进行。选择河段应注意以下几点：（1）为了满足某一工程设计需要而进行洪水调查时,调查河段应尽量靠近工程地点。（2）调查河段应当稍长，并且两岸最好有古老村庄和若干易受洪水浸淹的建筑物。（3）

17、为了准确推算洪水流量,调查段内河道应比较顺直，各处断面形状相近，有一定的落差；同时无大的支流加入，无分流和严重跑滩现象，不受建筑物大量引水、排水和变动回水的影响。在弯道处，水流因受离心力的作用，凹岸水位通常高于凸岸水位而出现横向比降,其两岸洪水位这差有有的可达3m以上。根据湾道水流的特点，应在两岸多调查一些洪水痕迹,取两岸洪水位的平均值作为标准洪水位。四、水深测量水深即水面至水底的垂直距离.为了求得水下地形点的高程，必须进行水深测量。水深测量根据河流特性、水深、流速、水域通航情况，按测量工具的不同，测深工作可分为下述几种方法.（一）测深杆测深测深杆简称测杆。它适用于流速小于1m/s且水深小于5

18、m的测区。其测深读数误差不大于0。1m。测深杆一般用长度为68m、直径5cm的竹竿、木杆或铝杆制成.从杆底底盘,用以防止测深时测杆下陷而影响测深精度。测深杆如图85所示.测深时,应将测杆斜向测点上游插入水中，当测杆到达与测点位置成垂直状态时，读取水面所截杆上读数，即为水深.（二）测深锤测深测深锤测深一般适用于流速小于1m/s、水深小于15m的测区。在险滩、急流和其他无法通行测船，而必须在皮筏上测深时,也适合采用。测深时，应将测深锤向上游投掷，当测绳成垂直状态的一瞬间立即进行读数。读数前,应将测绳松驰部分拉紧并稍向上提后迅速落下，当证实测锤确实抵达水底时，读数方为有效.有浪段应将波浪影响记入读数

19、内。在堆积岩石河段测深时，为了避免测锤被岩石卡住,读数后应立即提锤。若在皮筏或小船上测深时，可在水平处抓住测绳，提锤后再读数。（三）测深铅鱼测深在水浅流急不能行船的测工，可将重量一般为1550kg的铅鱼安装在断面索上测深。在水深急流测区,可将测深铅鱼安装在船工上使用。全套测深铅鱼设备应符合下述要求：（1）为了保证测深铅鱼在水中的稳定性，铅鱼尾翼不应短于鱼身全长的一半.在淤泥中测深时，可在铅鱼底部加一带孔垫板。 （2）钢丝测绳的粗度应根据铅鱼重量和流速而定，一般绳粗与鱼重之比是1mm:10kg。绳粗一般不大于5mm。（3）夹叉量角器能随测绳的不同方向绕其垂直轴转动。滑轮计数器应与测绳相应地转动,

20、但测绳在计数器上不能滑动.（4）绞车上应有一个制动器,并能轻快地转动,使操纵绞车的工作人员能感觉到测深铅鱼已触及水底为准。（5）测定测绳偏角所使用的量角器的零点,应置于测绳垂直状态的位置上。测深前可根据测区水深、铅鱼重量、绳粗及偏角检查情况，在测区内不同流速与深度的地方，校测一定数量的测点，并编制出本地区经验改正表，以便使用。投放铅鱼时，应认真操作,注意安全，防止事故。每点测完后,可将铅鱼提离水底适当高度.若铅鱼挂于水下障碍物时，应速放测绳并停止测船前进，设法取出铅鱼并检查测绳有无损坏.六、河道纵横断面测量在河道纵横断面测量中，主要工作是横断面图的测绘。河道横断面图及其观没成果即是绘制河道断面

21、图（和水下地形图）的直接依据. （一）河道横断面测量 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。 1断面基点的测定代表河道横断面位置并用作测定断面点平距和高程的测站点,称为断面基点。在进行河道横断面测量之前,首先必须沿河布设一些断面基点，并测定它们的平面位置和高程。（1）平面位置的测定断面基点平面位置的测定有两种情况：（a）专为水利、水能计算所进行的纵、横断面测量，通常利用已有地形图上的明显地物点作为断面基点，对照实地打桩标定,并按顺序编号，不再另行测定它们的平面位置.对于有些无明显地物可作断面基点的横断面，它们的基点须在实

22、地另行选定，再在相邻两明显地物点之间用视距导线测量测定这些基点的平面位置，并按坐标展点法（或量角器展点法）在地形图上展绘出这些基点.根据这些断面基点可以在地形图上绘出与河道主流方向垂二的横断面方向线。（b）在无地形图可利用的河流上，须沿河的一岸每隔50100m 布设一个断面基点。这些基点的排列应尽量与河道主流方向平行,并从起点开始按里程进行编号,如图89所示.各基点间的距离可按具体要求分别采用视距、量距、解析法测距和红外测距的方法测定；在转折点上应用经纬仪观测水平角，以便在必要时（如需测绘水下地形图时）按导线计算各断面点坐标。断面基点和水边点的高程，应用五等水准测量从邻近的水准基点进行引测确定

23、。如果沿河没有水准基点，则应先沿河进行四等水准测量，每隔12km设置一个水准基点. 2横断面方向的确定在断面基点上安置经纬仪，照准与河流主流垂直的方向,倒转望远镜在本岸标定一点作为横断面后视点，如图89所示。由于相邻断面基点的连线不一定与河道主流方向恰好平行，所以横断面不一定与相邻基点连线垂直，应在实地测定其夹角，并在横断面测量记录手簿上绘一略图注明角值,以便在平面图上标出横断面方向。为使测深船在航行时有定向的依据，应在断面基点和后视点插上花杆.3陆地部分横断面测量在断面基点上安置经纬仪,照猫画虎准断面方向，用视距法依次测定水边点、地形变换点和地物点至测站点的平距及高差，并计算出高程。在平缓的

24、匀坡断面上,应保证图上13cm有一个断面点。每个断面都要测至最高洪水位以上；对于不可能到达的断面点,可利用相邻断面基点按前方交会法进行测定。4河道横断图的绘制河道横断面图的绘制方法与公路横断面图的绘制方法基本相同,用印有毫米方格的坐标纸绘制。横向表示平距，比例尺一般为1：1000或1:2000;纵向表示高程，比例尺为1：100或1：200.绘制时应当注意:左岸必须绘在左边,右岸必须绘在右边；因此,绘图时通常以左岸最末端的一个断面点作为平距的起算点，标绘在最左边，将其他各点对断面基点的平距换算成对左岸断面端点的平距,在去展绘各点。在横断面图上应绘出工作水位（实测水位）线;调查了洪水位的地方应绘出

25、水位线,如图812所示。（二）河道貌岸然纵断面的绘制河道纵断面图是根据各个横断面的里程桩号（或从地形图上量得的横断面间距）及河道貌岸然深泓点、岸边点、堤顶角肩）点等的调高程绘制而成.在坐标纸上以横向表示平距，比例尺为1：10001：10000；1001：1000.为了绘图方便，事先应编制纵断面成果表,表中除列出里程桩号和深泓点、左右岸边点、左右堤顶的高程等外，还应根据设计需要列出同时水位和最高洪水位.绘图时，从河道上游断面桩起,依次向下游取每一个断面中的最深点展绘到图纸上,连成折线即为河底纵断面:按照类似方法绘出左右堤岸线或岸边线、同时水位线和最高洪水位线（如图813）。第二节 水利枢纽工程测

26、量 一、水利枢纽施工控制网的布设水利工程往往是由几种不同类型的水工建筑物集合在一起,构成一个完整的综合体，用来控制和支配水流，这些建筑物的综合体称为水利枢纽。水利枢纽施工控制网一般分两级布设，平面控制网布设成基本网和加记定线网。基本网一般应布设在施工影响范围之外、地质条件较好的地方，作为整个水利枢纽放样的总体布点时应注意图形结构，使之能达到较高的精度。定线网的点位应靠近建筑物，直接用于施工放样。定线网点的位置须根据基本网点来测定，因此必须与基本网点通视，并能组成较好的测算图形。定线网点可根据基本网点采用小三角网、曲型图形、前方交会和等级导线测量等方法对工程部分区域进行加密。在施工期间，由于定线

27、网点容易为施工机械所破坏，或因爆破震动等，而使定线网点发生位移。因此,应用基本网点定期地检查定线网点，如定线网点有变动应进行改正。当定线网点被破坏，可用基本网来恢复其点位.水利枢纽工程在施工中还应控制各部位点线的高程位置，施工放样工作需要有足够数量和具有一定精度的水准点，为此需要建立高程控制网。水利枢纽高程控制网通常分两级布设，首级基本高程控制网是整个水利枢纽工程高程控制的基础，应全面考虑整体工程的精度要求和各部位使用水准点的情况，合理经济地布置。通常采用二等或三等水准测量，起闭于国家已知水准网。加密的网点一般均为临时水准点，它可直接在岩石露头上作标记，也可在已浇注的混凝土上布设。临时水准点的

28、密度应根据不同建筑物的施工方法，按间距和高差布点。施工放样时，一般只须设置一个测站,即能将高程传递到建筑物上。 二、水库测量（一）水库测量的基本任务与特点 水库一般指在河流上修建拦河坝所造成的人工湖。它能蓄水和调节水量，具有防洪、灌溉供水、发电等多种功能。为兴建水库而进行的测量工作,称为水库测量。1控制测量（1）平面控制测量在水库的规划设计阶段，需要加密或布设平面控制网时，可分三级：即首级基本平面控制网，第二级为图根控制,最末级为测站点。测区内或测区附近有国家已知控制点时，应与其联测；如没有国家已知点,则可采用独立平面直角坐标系。作为独立平面直角坐标系的起算数据，可以从国家地形图上图解控制网中

29、某一点的概略坐标和其一边的方位角；或者假定平面控制网中某一点的坐标,用罗盘仪测定某一边的磁方位角.但同一工程不同设计阶段的测量工作，采用同一坐标系统。（2）高程控制测量高程控制测量一般也分为三级：即基本高程控制、加密高程控制和测站点高程.基本高程控制可采用四等以上水准测量或测距仪三角高程测量。加密高程控制测量，可采用五等水准测量或解析高程测量。测站点高程可按基本等高距分别布设五等水准、解析高程、图解高程等.自国家水准点上引测高程作为起算数据时,应弄清国家水准点的基准面，根据“1985国家高程基准”和“1956黄海高程系有差值进行换算，采用与设计部门统一的高程基准。 2地形测量地形测量的成图方法包括航空摄影测量、地面立体摄影测量、野外数字测图和白纸测图。（二）水库淹没界线测量水库正常蓄水