大慶水庫水下地形測量

李福 俞冉怡

摘 要：文章簡要介紹了大慶水庫利用GPS全球定位系統(tǒng)和水下測量設備，進行陸地點測量、水域點測量、水域面積計算、水庫地形圖繪制。提供淤泥分析將給水庫管理、防洪調(diào)度等提供實用的技術依據(jù)。

關鍵詞：GPS全球定位系統(tǒng)；水下測量；水位庫容曲線；水域面積

1 概述

大慶水庫作為油田的重點水源地，為大慶油田以及大慶市提供生產(chǎn)和生活用水，對整個大慶油田和大慶市都有著重要和深刻的意義，自從建庫到現(xiàn)在基本沒有進行過系統(tǒng)的水下地形測量工作，雖然多年以來水庫運行比較良好，但是歲月累計對于水庫淤積量、淤積分布規(guī)律等資料目前還是比較欠缺的，尤其是經(jīng)過了三十多年的運行，對于水庫目前的現(xiàn)狀資料更是缺乏，影響了水庫效益的發(fā)揮。

1.1 工程來源

受大慶油田水務公司（以下簡稱甲方）委托，遼寧宏圖創(chuàng)展測繪勘察有限公司（以下簡稱乙方）對大慶水庫進行水下地形測量工作。

1.2 測區(qū)范圍、工作內(nèi)容及完成工作量

1.2.1 測區(qū)范圍

實測范圍為大慶水庫庫區(qū)，其地理坐標為東經(jīng)125°03′40″- 125°11′53″，北緯46°45′54″- 46°52′17″，測量后面積為：55.1平方公里。項目區(qū)主要為湖泊，地類主要以湖泊和沼澤，其次為草地和道路具體測量范圍按甲方的指定范圍施測。

1.2.2 工作內(nèi)容

對大慶水庫開展水下地形測量、水域面積測量、水位庫容曲線繪制、測量綜合報告編寫工作。

1.2.3 完成工作量

公司自接到委托后，于2013年7月8日進駐測區(qū)開展測繪工作，至2013年8月4日完成全部外業(yè)工作， 2013年08月14日完成內(nèi)業(yè)編制工作，2013年9月20日提交全部成圖資料給甲方代表人員（電子版）。現(xiàn)將本測區(qū)所完成的工作量統(tǒng)計如下：工作量統(tǒng)計數(shù)據(jù)：1、庫區(qū)面積（平方公里），55.1；2、最大庫容（億立方米），1.605；3、設計最高水位（米），151.1；4、庫底最小高程（米），146.67；5、汛限水位（米），150.1；6、歷史最高水位（米），150.6（2003年）；7、壩頂最小高程（米），151.25。

2 技術依據(jù)

（1）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》 GB/T 18314-2009；（2）《國家三、四等水準測量規(guī)范》 GB 12898-2009；（3）《水利水電工程測量規(guī)范》（規(guī)劃設計階段）SL 197-97；（4）《1：5000地形圖圖式》GB/T 20257.1-2007；（5）《1：5000地形圖要素分類與代碼》GB/T 14804-93；（6）《數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定和質(zhì)量評定》GB/T 18316-2001；（7）本測區(qū)的工程任務（合同）書。

3 坐標系統(tǒng)

（1）本測區(qū)坐標系統(tǒng)為西安80坐標系，3°帶高斯-克呂格投影；（2）中央子午線：126°00'00"；（3）高程基準：1956國家高程基準面起算；（4）比例尺：1：5000。

4 平面及高程控制測量

4.1 測量設備

本次測量使用GPS儀器3臺精度±10mm+1ppm、測深儀1臺精度±10mm+1/1000m和水準儀1臺精度±0.3mm。

控制網(wǎng)的基線精度：σ=■式中σ-基線長度中誤差（mm）；A-固定誤差（mm）；B-比例誤差系數(shù)（mm/km）；d-平均邊長（km）。

4.2 已知資料情況

測區(qū)周圍沒有找到保存完好的控制點成果，甲方提供的在大慶水庫碼頭附近的X=5183696.606，Y=431551.441，H=152.595點因為近期大范圍的修建也可能已經(jīng)被破壞了。而且我們測量所采用的是西安80坐標系統(tǒng)，但所提供的已知點為北京54坐標系統(tǒng)的。為了保證測量結(jié)果的準確性，我們在大慶市內(nèi)找到了3個國家三角網(wǎng)控制點和2個國家二等水準點，進行了精度比測。參數(shù)引用，本次項目的7參數(shù)是由大慶市國土局提供的，大慶地區(qū)的7參數(shù)，參數(shù)結(jié)果如下：

Dx平移（米）：179.9770493704 Dy平移（米）：97.0495304685

Dz平移（米）：40.5476583197 Rx旋轉(zhuǎn)（秒）：-0°0'0.250267〃

Ry旋轉(zhuǎn)（秒）：0°0'2.464465〃 Rz旋轉(zhuǎn)（秒）：-0°0'1.726018〃

比例因子 -3.1489633824

4.3 首級平面控制

本次測量采用基于虛擬基站技術（VRS）的大慶CORS系統(tǒng)。

如表1所示，經(jīng)檢測精度和點位均能滿足規(guī)范規(guī)程要求，可以作為本測區(qū)起始點。

5 測量流程及成果計算

5.1 陸地點測量

本次陸地面積測量采用衛(wèi)星連續(xù)運行參考站技術（CORS），流動站跟大慶市國土局CORS連接，然后按照30-50m間距進行取點，當遇到地形地貌變化時加密測點，以真實反映出實地形狀為原則。陸地點測量分為兩個面，一個為目前水域與陸地連接面，另外一個為防浪強內(nèi)側(cè)墻基處。

5.2 水域點測量

本次測量時采用GPS RTK（1+1）+聲納測深儀一體化進行自動測量，保證湖底高程的統(tǒng)一性。根據(jù)聲納儀器的設計原理和測量特點，所測湖底高程為湖底的最表面。測量作業(yè)時設置采樣間隔為50m一個點進行自動采集，航線間距設置為70-100m。

5.3 內(nèi)業(yè)成果計算

外業(yè)采集到的GPS坐標定位和測深數(shù)據(jù)（三維坐標）通過南方CASS軟件進行內(nèi)業(yè)處理，處理時先通過無效數(shù)值的剔除，編輯成成果文件進行展點后與陸地點一起編圖處理。

6 檢查驗收及結(jié)論

作業(yè)中采用中間過程檢查和成圖實地檢查及成果驗收檢查方式以確保工程質(zhì)量滿足合同和規(guī)范規(guī)程要求。中間過程檢查是對控制及地形測量的實地檢查。過程檢查中作業(yè)員的實際操作均符合規(guī)范、規(guī)程及技術設計書的細則規(guī)定。對編繪后的地形圖按1：5000比例尺輸出后，到實地進行了巡視檢查，表示不完善處進行了補調(diào)、補測。

7 庫區(qū)淤積分析

大慶水庫作為一個內(nèi)陸湖，其水下地形基本是比較平整的，這也符合內(nèi)陸湖的基本特征，水庫水位在148.5米時（死水位）水域面積也可以達到42.91平方公里，可見整個水庫的底面是比較平整的，但是從等深線的分布情況來看，整個水庫的北部和南部淤積是比較嚴重的，北部蘆葦區(qū)附近更為嚴重些，這主要是由于北部蘆葦區(qū)有入水口，流入水庫的水中夾雜了很多泥沙，經(jīng)過多年的沉積就形成了現(xiàn)在這種狀況。南部的淤積主要是由于蘆葦覆蓋引起的，水下蘆葦根的生長和水上面蘆葦葉的腐爛沉積形成的淤積。按照目前情況看是不需要做清淤處理的。

8 結(jié)束語

我們可以看出經(jīng)過這么多年的變化，大慶水庫的很多數(shù)據(jù)都在發(fā)生著變化，因為距離上次測量的時間已經(jīng)比較久遠，所以很難分析出近期水庫的變化情況，建議甲方增加這方面的投入，爭取做到每5年勘測一次，這樣我們更容易從中找到變化的規(guī)律，為以后讓水庫更好的服務大慶油田和大慶人民提供更可靠的技術依據(jù)。