石埡子水電站庫(kù)區(qū)淹沒(méi)界樁測(cè)量方案設(shè)計(jì)

胡寒露，蔣慶仁

（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081）

石埡子水電站位于烏江中游的洪渡河支流上，是洪渡河干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第六級(jí)，壩址距離烏江匯合口69.5km，水庫(kù)正常蓄水位相應(yīng)庫(kù)容3.218億m3，工程開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪等任務(wù)。電站裝機(jī)容量120MW，保證出力28.24MW，多年平均年發(fā)電量4.53億kW·h。樞紐為二等大（2）型工程。水庫(kù)庫(kù)區(qū)主要有三大支流，總長(zhǎng)約25.21km，總淹沒(méi)面積（含施工區(qū)提前征用部分）8.84km2。其中，陸地面積6.94km2，水域面積1.90km2；淹沒(méi)耕地2.07km2，淹沒(méi)林地4.26km2。

庫(kù)區(qū)淹沒(méi)范圍較大，需要測(cè)量的界樁數(shù)量較多，且河道兩岸植被茂密、交通不便，因此需要精心設(shè)計(jì)測(cè)量方案，協(xié)同內(nèi)業(yè)、外業(yè)測(cè)量工作，保障界樁測(cè)量成果，并盡量提高測(cè)量效率[1]。測(cè)區(qū)平面圖如圖1所示。

1 測(cè)量要求

1.1 界樁布設(shè)密度要求

平地、丘陵地區(qū)內(nèi)大片的耕地，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的林區(qū)，100～200m設(shè)1個(gè)界樁；城鎮(zhèn)、居民地、工礦企業(yè)、名勝古跡，兩端各設(shè)1個(gè)，中間按其規(guī)模和地形布設(shè)；面積不大的山區(qū)耕地，稀疏的獨(dú)立房屋、林地、荒山、草地，每隔200～500m設(shè)1個(gè)界樁；坍岸、防護(hù)地區(qū)、浸沒(méi)區(qū)、風(fēng)景區(qū)，相鄰界樁互相通視，每處設(shè)不少于2個(gè)界樁。

與此同時(shí)，考慮到石埡子電站庫(kù)區(qū)較長(zhǎng)、陡壁較多，且生長(zhǎng)的多為天然灌木，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較小，在這些地帶每隔1000～2000m設(shè)1個(gè)界樁[2]。

1.2 界樁測(cè)量精度要求

集鎮(zhèn)、居民地、工礦企業(yè)、名勝古跡、風(fēng)景區(qū)、重要建筑物、公路、地面傾角大于2°的大片耕地，其界樁高程中誤差應(yīng)小于±0.1m；地面傾角為2～6°的耕地和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大的地區(qū)，如大片森林、竹林、油茶林、果林、藥園、牧場(chǎng)等，其界樁高程中誤差應(yīng)小于±0.2m；地面傾角為大于6°的耕地和其他具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的地區(qū)，如一般樹(shù)林、竹林等，其界樁高程中誤差應(yīng)小于±0.3m。

1.3 界樁物理特性

界樁可用20cm×20cm×80cm規(guī)格的長(zhǎng)方體水泥樁（在現(xiàn)場(chǎng)澆筑，也可預(yù)制），也可在固定的巖石上應(yīng)用鉆子刻出較深的痕跡，并涂上紅油漆。

1.4 界樁測(cè)量及埋設(shè)高程

耕地、園地界樁高程是考慮20年泥沙淤積后，5年一遇洪水回水水面線，壩前回水不顯著段在正常蓄水位的基礎(chǔ)上加安全超高0.5m（取值結(jié)合風(fēng)浪爬高和船行波計(jì)算確定）所形成的外包線的高程；林地、草地和其他地類(lèi)，界樁埋設(shè)高程，為正常蓄水水位線（平水線）高程；農(nóng)村居民點(diǎn)、集鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、公路、電力電信、水利水電設(shè)施考慮20年泥沙淤積后，以20年一遇洪水回水水面線與壩前回水不顯著段在正常蓄水位基礎(chǔ)上加安全超高1m（取值結(jié)合風(fēng)浪爬高和船行波計(jì)算確定）所形成的外包線即為界樁的高程；施工征地系以工程施工征地需要和建筑物占地為前提，以施工規(guī)劃確定的范圍（施工占地界址點(diǎn)坐標(biāo)）為界線。

2 測(cè)量方案設(shè)計(jì)

2.1 儀器及設(shè)備

2″級(jí)Leica1102全站儀1臺(tái)；2″級(jí)Leica702全站儀1臺(tái)；5″級(jí)Leica407全站儀2臺(tái)；筆記本電腦若干臺(tái)。

2.2 庫(kù)區(qū)測(cè)量方案

石埡子電站壩址Ⅱ等施工控制網(wǎng)GPS點(diǎn)（II-6，II-7）和沙壩電站Ⅱ等施工控制網(wǎng)GPS（SP1，SP2）作為起算依據(jù)，發(fā)展Ⅳ等GPS點(diǎn)及其Ⅳ等導(dǎo)線，往庫(kù)區(qū)引測(cè)，在巖平、沙溪岔河口、金魚(yú)峙、春雷大橋（桿子營(yíng)）、洋崗河大橋、桐木嶺大橋、洋溪河、安家寨、龍?zhí)?、邊江大橋、下深溪布設(shè)12對(duì)（24個(gè)）GPS點(diǎn)作平面控制閉合點(diǎn)；加密Ⅳ等導(dǎo)線及Ⅳ等三角高程導(dǎo)線及圖根點(diǎn)，作為庫(kù)區(qū)紅界樁測(cè)量的起算依據(jù)；將高程閉合至規(guī)劃階段測(cè)設(shè)的Ⅲ等水準(zhǔn)點(diǎn)上。

高程合線路1為石埡子壩址—邊江大橋—春雷大橋（桿子營(yíng)）—沙壩電站Ⅱ等施工控制網(wǎng)SP1；高程合線路2為石埡子壩址—邊江大橋—珍珠—桃符壩；高程合線路3為洋崗河大橋—桐木嶺大橋—渝家。

2.3 庫(kù)區(qū)界樁測(cè)量實(shí)施

（1）首級(jí)控制測(cè)量。用6臺(tái)AshtechGPS接收機(jī)按D級(jí)GPS網(wǎng)進(jìn)行平高測(cè)量，對(duì)各控制點(diǎn)進(jìn)行三維約束平差。為了保證幾大電站梯級(jí)開(kāi)發(fā)平面坐標(biāo)的一致性，GPS首級(jí)控制選用石埡子Ⅱ等施工控制網(wǎng)Ⅱ-7、Ⅱ-6，以及沙壩電站SP01、SP02作為坐標(biāo)起算點(diǎn)，建立覆蓋整個(gè)庫(kù)區(qū)區(qū)域的GPS首級(jí)控制網(wǎng)，編號(hào)為SG01，SG02，…，SG24。同時(shí)，考慮到發(fā)展下一級(jí)控制網(wǎng)的方便性，把首級(jí)控制網(wǎng)中的各個(gè)點(diǎn)盡量布設(shè)在交通便利、地質(zhì)條件優(yōu)越、利于觀測(cè)的位置，全部采用刻石造標(biāo)。

坐標(biāo)系采用1954北京坐標(biāo)系，中央子午線為108°。

外業(yè)采用2個(gè)時(shí)段觀測(cè)，60min/時(shí)段；數(shù)據(jù)處理采用Ashtechsolutions 2.60軟件，并下載GPS精密星歷進(jìn)行處理。

根據(jù)地形條件及此次測(cè)量工作的要求，在采集GPS數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)GPS信號(hào)的傳播誤差采取了有效措施：為了消弱電離層時(shí)延變化所引起的定位精度損失，采用AshtechGPS接收機(jī)采集數(shù)據(jù)；為了削弱對(duì)流層時(shí)延變化所引起的定位精度損失，選取適宜的衛(wèi)星高度截止角，同時(shí)觀測(cè)測(cè)站處的氣象要素，以計(jì)算氣象要素對(duì)流層引起的GPS信號(hào)進(jìn)行時(shí)延改正。

為減少多路徑誤差，測(cè)量站位盡量避開(kāi)臨近水面、建筑物、微波中繼站等，強(qiáng)反射地面、環(huán)境和強(qiáng)輻射源等地區(qū)同時(shí)采取適當(dāng)變換天線高度和給GPS信號(hào)接收天線增設(shè)一定大小的微波吸收屏的措施。

（2）加密控制測(cè)量。測(cè)區(qū)部分河段為懸崖峭壁，導(dǎo)線無(wú)法進(jìn)行施測(cè)。因此，打破傳統(tǒng)的大地測(cè)量逐級(jí)控制、層層加密的作業(yè)方法，在首級(jí)控制的基礎(chǔ)上，采用電磁波測(cè)距導(dǎo)線和布設(shè)E級(jí)GPS點(diǎn)相結(jié)合的方法，進(jìn)行Ⅴ等導(dǎo)線和圖根加密控制測(cè)量。

導(dǎo)線一般布設(shè)成附合導(dǎo)線，個(gè)別困難地區(qū)布設(shè)成單定向?qū)Ь€或支導(dǎo)線。單定向?qū)Ь€或支導(dǎo)線均采用水平角分別觀測(cè)左右角、平距及高差往返測(cè)的方法進(jìn)行測(cè)量，避免出現(xiàn)人為粗差。各加密控制點(diǎn)（E級(jí)GPS點(diǎn)除外）的高程均采用電磁波三角高程施測(cè)。相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間高差進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，各支點(diǎn)及導(dǎo)線的起、閉點(diǎn)單向觀測(cè)棱鏡的2個(gè)不同高度，各測(cè)一個(gè)測(cè)回，避免粗差。干流上所有的三角高程導(dǎo)線，均閉合在規(guī)劃階段測(cè)量的三等水準(zhǔn)點(diǎn)上。

（3）界樁埋設(shè)。在設(shè)計(jì)的模型內(nèi)預(yù)制好界樁（20cm×20cm×80cm），測(cè)量出精確高程后，現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)界樁。在淹沒(méi)線上有固定石頭的地方，用刻石界樁代替水泥界樁。界樁埋入地下60cm，露出地面20cm。對(duì)每個(gè)樁進(jìn)行編號(hào)，號(hào)碼按設(shè)計(jì)要求，依次編排。

界樁密度：耕地、村寨、集鎮(zhèn)區(qū)域100～300m埋設(shè)1個(gè)（相鄰點(diǎn)以能通視為準(zhǔn)），荒山、林地（含灌木林）、草地、未利用地，800～1000m埋設(shè)1個(gè)。所有專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目設(shè)施，均測(cè)有高程，并以臨時(shí)界樁形式標(biāo)注。

（4）界樁高程。在測(cè)量控制點(diǎn)上，按不同地類(lèi)在各斷面上的高程測(cè)量界樁。

壩前回水不顯著段，考慮風(fēng)浪爬高：耕地、園地類(lèi)界樁埋設(shè)高程為544.5m；集鎮(zhèn)、村寨、交通界樁埋設(shè)高程為545m；林地（含灌木林）、草地、未利用地界樁埋設(shè)高程為544m。

壩前回水顯著段：耕地、園地類(lèi)按20年泥沙淤積，5年一遇洪水回水計(jì)算高程埋設(shè)；集鎮(zhèn)、村寨按20年泥沙淤積，20年一遇洪水回水計(jì)算高程埋設(shè)；荒山、林地（含灌木林）、草地、未利用地界樁埋設(shè)高程為544m。

3 測(cè)量精度評(píng)定

共敷測(cè)E級(jí)GPS點(diǎn)28個(gè)（含已知點(diǎn)）。施測(cè)平面一級(jí)控制導(dǎo)線2條，總計(jì)導(dǎo)線長(zhǎng)18.35km；施測(cè)圖根三角高程附合導(dǎo)線2條，支導(dǎo)線1條，總長(zhǎng)12.2km。

GPS測(cè)量相對(duì)定位成果符合以下要求：數(shù)據(jù)點(diǎn)的高度角大于20°；基線解中距離殘差的標(biāo)準(zhǔn)差不得大于30mm；重復(fù)基線測(cè)量的差值小于接收機(jī)標(biāo)稱(chēng)精度的2.828倍；異步環(huán)和同步環(huán)各坐標(biāo)分量閉合差滿足規(guī)范規(guī)定的要求，最弱邊相對(duì)中誤差為1/46826，小于規(guī)范要求1/40000。

精度評(píng)定包括相鄰點(diǎn)邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差精度、重復(fù)基線精度和其他精度統(tǒng)計(jì)，其較差應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的2.828σ（GPS接收機(jī)標(biāo)稱(chēng)精度，σ=5mm）的限差要求。

4 質(zhì)量檢查

4.1 資料檢查

記錄格式基本能按規(guī)范要求填寫(xiě)，記錄計(jì)算正確、清晰；控制測(cè)量計(jì)算的起算數(shù)據(jù)引用正確，控制網(wǎng)的限差符合規(guī)范要求。

4.2 外業(yè)檢查

為了保證測(cè)量成果的可靠性，對(duì)界樁進(jìn)行實(shí)地檢查。抽樣檢查界樁點(diǎn)，實(shí)地測(cè)量坐標(biāo)與圖上量算坐標(biāo)點(diǎn)位誤差。

5 結(jié)束語(yǔ)

上述測(cè)量方案摒棄了傳統(tǒng)的測(cè)量方法，利用分級(jí)布設(shè)GPS網(wǎng)和圖根導(dǎo)線、三角高程導(dǎo)線和GPS高程等相結(jié)合的方法，克服了測(cè)區(qū)因地形條件、界樁分布廣等困難給各級(jí)控制測(cè)量帶來(lái)的不利影響，有效提高了作業(yè)效率和成果精度。利用該方法測(cè)量界樁時(shí)，需全過(guò)程按照ISO9001質(zhì)量管理體系要求控制各個(gè)作業(yè)過(guò)程，保證測(cè)繪成果可靠，精度和優(yōu)良率高。