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1、第三章 水利工程測量3－1 水利工程測量概述水利工程測量是水利工程建設(shè)中不可缺少的一個組成部分，無論是在水利工程的勘測設(shè)計階段，還是在施工建造階段以及運營管理階段，都要進行相應(yīng)的測量工作。在勘測設(shè)計階段，測量工作的主要任務(wù)是為水工設(shè)計提供必要的地形資料和其它測量數(shù)據(jù)。由于水利樞紐工程不同的設(shè)計階段，樞紐位置的地理特點不同，以及建筑物規(guī)模大小等因素，對地形圖的比例尺要求各不相同，因而在為水利工程設(shè)計提供地形資料時，應(yīng)根據(jù)具體情況確定相應(yīng)的比例尺。例如，對某一水系（或流域）進行流域規(guī)劃時，其主要任務(wù)是研究該水系的開發(fā)方案，設(shè)計內(nèi)容較多
2、，涉及區(qū)域范圍廣，但對其中的某些具體問題并不一定作詳細(xì)的研究。為使用方便，一般要求提供大范圍、小比例尺的地形圖，即流域地形圖。在水利樞紐的設(shè)計階段，隨著設(shè)計的逐步深入，設(shè)計內(nèi)容比較詳細(xì)。因此對某些局部地區(qū)，如庫區(qū)、樞紐建筑區(qū)等主體工程地區(qū)，要求提供內(nèi)容較詳細(xì)、比例尺較大、精度要求較高的相應(yīng)比例尺地形圖。由于為水利工程設(shè)計提供的地形圖是一種專業(yè)性用圖，因此在測量精度、地形圖所示的內(nèi)容等方面都有一定的特殊要求。一般來講，與國家基本圖相比，平面位置精度要求較寬，而對地形精度要求有時較嚴(yán)。當(dāng)設(shè)計需用較大的比例尺圖面時，精度要求可低于圖面比
3、例尺，即按小一級比例尺的精度要求施測大一級比例尺地形圖。在勘測設(shè)計階段除了提供上述地形資料外，還應(yīng)滿足其它勘測工作的需要。如地質(zhì)勘探工作中的各種比例尺的地形底圖，聯(lián)測鉆孔的平面位置和高程，測定地下水位的高程；在水文勘測工作中測定流速、流向、水深，以及提供河流的縱橫斷面圖等；此外，還需要為各種專用輸電線、運輸線和附屬企業(yè)、建筑材料場地提供各種比例尺的地形圖及相應(yīng)的測量資料。在水利樞紐工程的施工期間，測量工作的主要任務(wù)是按照設(shè)計的意圖，將設(shè)計圖紙上的建筑物以一定的精度要求測設(shè)于實地。為此，在施工開始之前，必須建立施工控制網(wǎng)，作為施工放
4、樣的依據(jù)。然后根據(jù)控制網(wǎng)點并結(jié)合現(xiàn)場條件選用適當(dāng)?shù)姆艠臃椒?，將建筑物的軸線和細(xì)部測設(shè)于實地，便于施工人員進行施工安裝。此外，在施工過程中，有時還要對地基及水工建筑物本身或基礎(chǔ)，進行施工中的變形觀測，以了解建筑物的施工質(zhì)量，并為施工期間的科研工作收集資料。在工程竣工或階段性完工時，要進行驗收和竣工測量。一個水利樞紐通常是由多個建筑物構(gòu)成的綜合體。其中包括有擋水建筑物（常稱為大壩），它的作用大，在它投入運營之后，由于水壓力和其它因素的影響將產(chǎn)生變形。為了監(jiān)視其安全，便于及時維護和管理，充分發(fā)揮其效益，以及為了科研的目的，都應(yīng)對它們進行
5、定期或不定期的變形觀測。觀測內(nèi)容和項目較多，用工程測量的方法觀測水工建筑物幾何形狀的空間變化常稱之為外部變形觀測。通常包括水平位移觀測、垂直位移觀測、撓度觀測和傾斜觀測等。從外部變形觀測的范圍來看，不僅包括建筑物的基礎(chǔ)、建筑物本身，還包括建筑物附近受水壓力影響的部分地區(qū)。除外部變形觀測之外，還要在混凝土大壩壩體內(nèi)部埋設(shè)專用儀器，檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變的變化情況，稱其為內(nèi)部變形觀測；這種觀測常由水工技術(shù)人員完成。在這一時期，測量工作的特點是精度要求高、專用儀器設(shè)備多、重復(fù)性大。由上所述可以看出：在水利樞紐工程的建設(shè)中，測量工作大致
6、可分為勘測階段、施工階段和運營管理階段三大部分。在不同的時期，其工作性質(zhì)、服務(wù)對象和工作內(nèi)容不完全相同，但是各階段的測量工作有時是交叉進行的，例如，在設(shè)計階段為進行施工前的準(zhǔn)備工作，亦著手布置施工控制網(wǎng)；而在施工期間，為了掌握施工質(zhì)量，要測定地基回彈、基礎(chǔ)沉降等，這就是變形觀測的一部分內(nèi)容；在工程階段性竣工或全部完工之后，要進行竣工測量，繪制竣工圖等，這其中又包括了測圖的工作內(nèi)容。而它們所采用的測量原理和方法以及儀器又基本相同。所以我們不能將各階段的測量工作絕對分開，應(yīng)看成是一個互相聯(lián)系的整體。水利工程測量貫穿于水工建設(shè)的各個階段
7、，是應(yīng)用測量學(xué)原理和方法解決水工建設(shè)中相關(guān)的問題。由于近幾年來，測繪儀器正向電子化和自動化方面發(fā)展，精度也在不斷提高。各種類型的全站儀已使測角、量邊完全自動化，尤其是瑞士徠卡生產(chǎn)的ATC1800I測量機器人，使變形觀測完全自動化。它能自動尋找目標(biāo)、自動觀測、自動記錄，真正實現(xiàn)了測量外業(yè)工作的自動化。同時，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)（GPS）精度不斷提高，它可以提供精密的相對定位，特別是它不要求地面控制點之間互相通視，且可以大量減少施工控制網(wǎng)中的中間過渡控制點，這在水利工程測量中將發(fā)揮極大的作用，也為水工建筑物的變形觀測提供遠(yuǎn)
8、離建筑物的基準(zhǔn)點創(chuàng)造了條件。3－2 施工控制網(wǎng)的布設(shè)勘測階段在水利樞紐建筑區(qū)所布設(shè)的控制網(wǎng)，主要是為測繪大比例尺地形圖服務(wù)，控制網(wǎng)的設(shè)計精度，取決于測圖比例尺的大小，點位采用均勻分布。因此，控制點的密度、精度及點的分布，都不能滿足施工放樣的要求。在
