哈巴河喀拉托別水電站工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

張永勝

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

0.引言

哈巴河喀拉托別水電站工程位于新疆哈巴河縣域內(nèi)，工程測(cè)區(qū)海拔750m-1780m,山高林密，坡陡水急，自然條件嚴(yán)酷。哈巴河發(fā)源于阿爾泰山脈，流經(jīng)哈巴河縣鐵克熱提鄉(xiāng)、齊巴爾鄉(xiāng)、庫(kù)勒拜縣境內(nèi)，因該河發(fā)源于高山，由北向南，整個(gè)河床坡度大、跌水高而得名。哈巴蒙古語(yǔ)意思為坡度大、跌水高?？袆e水電站工程正好位于坡度大、跌水高區(qū)域。此次承擔(dān)勘測(cè)工作難度極大，原勘測(cè)便道被雨水、滑坡體等堆積物破壞殆盡，交通十分艱難；坡陡彎急的大峽谷地形，對(duì)于測(cè)繪衛(wèi)星接收、通視、布網(wǎng)、埋樁極其不利。測(cè)區(qū)除庫(kù)外有S227通過，其余作業(yè)區(qū)，無任何道路、全部靠步行到達(dá)，測(cè)繪作業(yè)極其艱難，測(cè)繪工作量非常大，需要半年時(shí)間才能完成。依據(jù)測(cè)區(qū)地形狀況、《哈巴河喀拉托別水電站工程勘測(cè)委托書》和《哈巴河喀拉托別水電站工程技術(shù)設(shè)計(jì)書》和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確定勘測(cè)工作量和工作技術(shù)路線。

1.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的執(zhí)行情況

本次作業(yè)以五等GNSS 網(wǎng)為區(qū)域首級(jí)控制網(wǎng)，GNSS 點(diǎn)位成對(duì)埋設(shè)，閉合環(huán)的邊數(shù)小于10 條，相鄰點(diǎn)平均邊長(zhǎng)為2-3km，最短邊長(zhǎng)不小于500m，最大邊長(zhǎng)不超過2km，五等網(wǎng)觀測(cè)基本要求見《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》4.2.5 條的規(guī)定，衛(wèi)星截止高度角為15°，同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)及總數(shù)大于等于4 顆，觀測(cè)時(shí)段數(shù)大于等于1，時(shí)段長(zhǎng)度大于等于30 分鐘，采樣間隔為10～30 秒。觀測(cè)作業(yè)時(shí)應(yīng)提前做好觀測(cè)計(jì)劃，作業(yè)中按要求填寫測(cè)量記錄手簿，每時(shí)段應(yīng)前后兩次量取儀器高，兩次測(cè)量高度差不得大于3mm，并取平均數(shù)作為最終儀器高。

RTK 作業(yè)遵守五等RTK 平面控制點(diǎn)測(cè)量主要技術(shù)要求及圖根RTK 控制點(diǎn)測(cè)量主要技術(shù)要求，采用作業(yè)區(qū)域均勻分布的4 點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)并進(jìn)行高程曲面擬合，用第5 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢查。橫斷面基點(diǎn)采集時(shí)對(duì)所測(cè)點(diǎn)平滑采集，并取平均值；在像控點(diǎn)、橫斷面基點(diǎn)采集時(shí)對(duì)所測(cè)點(diǎn)平滑采集，并取平均值。

進(jìn)行三角高程測(cè)量時(shí)，嚴(yán)格按照《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》表5.4.3、5.4.4、5.4.7 中五等電磁波三角高程測(cè)量的相關(guān)規(guī)定。

2.主要技術(shù)問題和處理方法

某水利勘測(cè)單位從2010 年開始對(duì)喀拉托別水電站工程進(jìn)行勘測(cè)工作，歷經(jīng)三年后以失敗告終。甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司承擔(dān)這項(xiàng)勘測(cè)任務(wù)，面臨同樣挑戰(zhàn)，勘測(cè)人員通過谷歌地圖對(duì)地形反復(fù)觀察，以五等GNSS 網(wǎng)作為首級(jí)平面控制網(wǎng)，以測(cè)區(qū)原四等水準(zhǔn)點(diǎn)基礎(chǔ)上在壩區(qū)、廠區(qū)、施工道路區(qū)布設(shè)五等三角高程網(wǎng)；然而壩址至庫(kù)區(qū)希巴爾齊立克大橋段行人根本無法通行。沿河道兩側(cè)或兩側(cè)半山腰行人無法通行，更不用說像控點(diǎn)布設(shè)與水文斷面測(cè)量，所以在這段區(qū)域布設(shè)像控點(diǎn)基本都在山脊或山頂；水文斷面從航測(cè)地形圖截取，水深由河流平均水深推算，水邊高程用河道整體落差推算。

根據(jù)對(duì)測(cè)區(qū)原有控制樁復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)原有控制樁沉降位移較大，推測(cè)可能是由于哈巴河谷地下水豐富、季節(jié)性降雨量大、冬季持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、氣候寒冷等這些因素影響下，在來年冰雪、凍土層融化時(shí)發(fā)生沉降。所以建議如果隔年從事補(bǔ)充測(cè)繪時(shí)，一定要對(duì)原有控制樁進(jìn)行復(fù)測(cè)與校核。便于及時(shí)了解等級(jí)樁位移情況，確保后續(xù)工作順利進(jìn)行。

3.項(xiàng)目質(zhì)量保證措施

在儀器設(shè)備和作業(yè)人員方面，選用儀器設(shè)備性能優(yōu)良，所有使用的各類測(cè)繪儀器均在法定單位鑒定并且在使用期內(nèi)，作業(yè)人員選用本單位合格的上崗人員進(jìn)行作業(yè)。

在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，建立工序檢查制。對(duì)容易產(chǎn)生誤差的生產(chǎn)過程加以控制，對(duì)這些過程、相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)規(guī)定，對(duì)查出的質(zhì)量問題進(jìn)行整改，以達(dá)到提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的。

實(shí)行二級(jí)檢查和一級(jí)驗(yàn)收制度，即過程檢查、最終檢查和驗(yàn)收。一級(jí)檢查由測(cè)量隊(duì)和項(xiàng)目組共同完成。檢查員督促落實(shí)作業(yè)員的自查工作，并對(duì)成果進(jìn)行100%的檢查。作業(yè)員對(duì)檢查員提出的修改意見進(jìn)行100%的修改，作業(yè)員對(duì)自己的成果質(zhì)量負(fù)責(zé)到底。二級(jí)檢查由勘測(cè)處工程測(cè)量專業(yè)主任工負(fù)責(zé)完成。主任工對(duì)作業(yè)隊(duì)提交的成果進(jìn)行100%的檢查，作業(yè)員對(duì)檢查員提出的修改意見進(jìn)行100%的修改。驗(yàn)收工作由勘測(cè)處完成。

各級(jí)檢查意見，作業(yè)員作全面修改，檢查人員復(fù)查，認(rèn)真填寫檢查記錄，并按質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

4.GNSS 網(wǎng)平差方法和結(jié)果分析

4.1 平面起算資料

采用工程區(qū)2010 年哈巴河喀拉托別水電站工程四等GPS 點(diǎn)KE02、KE03、K403 為起算點(diǎn)，坐標(biāo)系統(tǒng)為1980 西安坐標(biāo)系，中央子午線86°。

4.2 基線解算

采用南方GNSS 數(shù)據(jù)處理軟件，嚴(yán)格設(shè)置采樣間隔15s，衛(wèi)星截止高度角15°，根據(jù)基線殘差分布，剔除有周跳跳變影響的部分基線，使基線閉合差滿足限差要求。

4.3 GNSS 網(wǎng)平差計(jì)算

利用合格的基線，帶入已知點(diǎn)坐標(biāo)。各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)都符合五等GNSS 網(wǎng)的要求，能夠滿足本次測(cè)量要求。測(cè)區(qū)工程坐標(biāo)計(jì)算采用科傻GPS 數(shù)據(jù)處理軟件，確定起算點(diǎn)、起算方向、測(cè)區(qū)平均精度、平均高程，然后采用一點(diǎn)一方向進(jìn)行計(jì)算。

4.4 計(jì)算成果分析

自由網(wǎng)平差最弱點(diǎn)K10，點(diǎn)位中誤差為0.84cm，最弱邊K10－K403 相對(duì)中誤差為1/89000；二維網(wǎng)平差最弱點(diǎn)K008，點(diǎn)中誤差為0.45cm，最弱邊K10－K403 相對(duì)中誤差為1/90000；測(cè)區(qū)850 高程面平差最弱點(diǎn)K10，點(diǎn)位中誤差0.73cm，最弱邊K10-K403 相對(duì)中誤差為1/66000。同時(shí)將實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與高程面邊長(zhǎng)進(jìn)行精度評(píng)定（如表1 所示）：

表1 實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與高程面邊長(zhǎng)精度評(píng)定

由邊長(zhǎng)對(duì)照表可以得出，K501-K001、K505-K001實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與高程面邊長(zhǎng)不滿足規(guī)范每公里邊長(zhǎng)變形值小于5cm 要求；經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),K001 與K501、K505 之間凈高差超過220m，測(cè)區(qū)平均高程面至850 與測(cè)區(qū)起末點(diǎn)高差均在100m 之內(nèi)。根據(jù)控制樁實(shí)際埋設(shè)情況，K001 屬于中間過渡點(diǎn)，對(duì)本次工作基本沒有影響。所以網(wǎng)平差各項(xiàng)精度指標(biāo)符合規(guī)范要求。

5.高程控制網(wǎng)質(zhì)量分析

采用工程區(qū)2010 年哈巴河喀拉托別水電站工程四等水準(zhǔn)點(diǎn)K403、K402 為起算點(diǎn)，高程系為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。

高程控制網(wǎng)采用K402、K403 為基點(diǎn)，采用三角高程閉合線路，高程網(wǎng)采用南方平差易軟件平差，各項(xiàng)精 度指標(biāo)（如表2 所示）：

表2 高程控制網(wǎng)各項(xiàng)精度指標(biāo)

通過計(jì)算結(jié)果分析，高程網(wǎng)平差各項(xiàng)精度指標(biāo)符合規(guī)范要求。

6.分項(xiàng)測(cè)量方法

6.1 壩軸線、河道橫斷面測(cè)量

使用RTK 與全站儀坐標(biāo)測(cè)量，直接以五等GNSS點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，以GNSS 點(diǎn)坐標(biāo)和水準(zhǔn)高程來求解出測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)和高程擬合參數(shù)，同時(shí)在已知點(diǎn)上進(jìn)行校核。用碎部測(cè)量進(jìn)行線路特征點(diǎn)采集，對(duì)于無法到達(dá)的特征點(diǎn)采用全站儀免棱鏡模式測(cè)量。碎部點(diǎn)采集時(shí)及時(shí)標(biāo)注碎部點(diǎn)特性，測(cè)量時(shí)標(biāo)注河道洪痕點(diǎn)、水邊施測(cè)時(shí)間、推測(cè)河道深泓點(diǎn)。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理，用EXCEL 進(jìn)行樁號(hào)、高程計(jì)算，作為對(duì)手工記錄和RTK 電子記錄的校核，并生成繪圖軟件使用的數(shù)據(jù)文件。

6.2 地質(zhì)點(diǎn)、地質(zhì)斷面測(cè)量

地質(zhì)點(diǎn)、地質(zhì)斷面采用RTK 碎步測(cè)量，在遇到控制點(diǎn)時(shí)進(jìn)行相互校核，人員無法到達(dá)的區(qū)域采用全站儀免棱鏡進(jìn)行測(cè)量。

6.3 測(cè)區(qū)1∶500、1∶2000 地形圖測(cè)量

1∶500、1∶2000 地形圖測(cè)量采用航空攝影測(cè)量來完成，等數(shù)據(jù)處理完成后與河道橫斷、地質(zhì)點(diǎn)、地形測(cè)量特征點(diǎn)進(jìn)行校核，確保滿足1∶500、1∶2000 地形圖精度要求。

6.4 引水線路測(cè)量

發(fā)電洞、導(dǎo)流洞、泄洪洞、溢洪道、上下游圍堰、防滲軸線、址板線斷面等建筑物縱橫斷面都從1∶500 地形圖截取，用EXCEL 進(jìn)行樁號(hào)、高程的計(jì)算，并生成繪圖軟件使用的數(shù)據(jù)文件。

7.結(jié)束語(yǔ)

本工程屬于大（II）型水利發(fā)電工程，測(cè)繪工作量大，由于交通條件限制，路途占用大部分時(shí)間，每天持續(xù)作業(yè)時(shí)間10-12 小時(shí)，作業(yè)效率不高；在后期進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)后，雖然路途時(shí)間縮短了，但是勞動(dòng)強(qiáng)度并沒有減弱，有時(shí)一個(gè)小組四個(gè)人一天才能布設(shè)一座像控點(diǎn)。對(duì)下壩壩軸線及地質(zhì)點(diǎn)測(cè)量時(shí)，通過河道溜索可以通到左岸，部分區(qū)域十分陡峭，人員無法行走，采用免棱鏡模式，即在河道右岸架設(shè)好全站儀，對(duì)人員無法到達(dá)的區(qū)域，進(jìn)行免棱鏡模式測(cè)量坐標(biāo)及高程。對(duì)上壩壩軸線右岸進(jìn)行RTK 碎部測(cè)量及地質(zhì)點(diǎn)測(cè)量，左岸當(dāng)時(shí)無法過河，只能采用免棱鏡測(cè)量。收測(cè)后，通過協(xié)商，設(shè)計(jì)人員對(duì)壩軸線在地形圖上進(jìn)行了調(diào)整，壩址區(qū)部分?jǐn)嗝嬷荒懿捎脧牡匦螆D截取。值得一提的是出測(cè)前進(jìn)行必要的道路修建，這樣在作業(yè)過程中安全有一定的保障，同時(shí)也是提高效率、保證質(zhì)量的有效途徑，從設(shè)計(jì)、測(cè)量、地質(zhì)、鉆探、實(shí)驗(yàn)、后勤各個(gè)方面都要進(jìn)行合理調(diào)配，減少重復(fù)工作。