鱼塘土方量精确计量方法

李建刚 朱银萍 张伟航 赵静

(河北联合大学 迁安学院,河北迁安 064400)

鱼塘土方量精确计量方法

李建刚 朱银萍 张伟航 赵静

(河北联合大学 迁安学院,河北迁安 064400)

工程土方计量中经常遇到鱼塘等地貌开挖的问题,由于涉及到工程量,各参与方经常出现意见不一致的情况,因此本文提出了一种直观、精确的测量和计算鱼塘土方量方法。

鱼塘 土方量 工程计量 断面法

1 引言

在水环境整治，人工湖改造等工程中经常遇到特殊土方量计量问题，准确度主要取决于计算前原地貌的测量。比如鱼塘，河道等，由于原地貌的测量比较复杂而往往有争议。那么我们寻求一种方便、快捷又能使参与方没有争议的测量方法。常规方法是根据地性线、特征点采点，然后通过CASS或其他同类软件自动计算出土方量。这种方法方便、快捷，但不具直观性，在土方平衡中应用尚可，但工程计量中很少被采用。在这种原始地貌复杂的地方，我们使用传统的方法来计量土方量，能够得到更好的结果。本文以鱼塘地貌开挖为例，讨论传统精确土方的计量方法。

2 鱼塘开挖土方计量方法

2.1 规则鱼塘测量及计算

图1 鱼塘横断面采点图

图2 EXCEL计算中的距离替代

图3 横埂子断面面积

表1 EXCEL计算断面的加权平均高程

规则鱼塘可以使用断面法。成片较规则的鱼塘区可采用此方法。但是测量过程中要注意：

(1)纵向分界明确，避免重复计算或漏算。可以以沟渠边或纵向埂子的中心为界。(2)一个断面内采点要尽量成直线，便于公式计算。(3)一个断面内特征点应表示完整、有序。(4)特别复杂处可综合取点，避免浪费功夫和计算复杂。断面间的距离宜为30米。外业采点的样式如图1所示。

图4 不规则鱼塘区域横断面示意

图5 理想断面平面布置图

表2 偏移5m数据替换结果比较

计算方式有两种：(1)图形法：选取一条参照线，使之既大致垂直鱼塘两侧边线，又能使断面内的点的离散程度最小。然后通过作垂线，使断面内的点投影到参照线上，再各点垂足距首点之间的距离代表X，高程代表Y，绘出横断面图。通过这样可以得出两个结论：一是断面面积；二是断面平均高程。(2)公式法：其原理与图形法相似。在EXCEL中编辑公式，计算一个断面内各点距离首点的距离L，和各相邻点高程的距离加权D，最后得出此横断面的高程加权平均值。即图形法中的断面平均高程，如表1所示。对于采点较成直线的直接用公式法。对于采点较离散的在用公式法计算时需要进行距离替代。即：把较离散的点投影到参照线，量取垂足至首点的距离L′，用Lˊ代替EXCEL公式得出的数值L。如图2所示，将L3′、L4′、L5′替换L3、L4、L5。计算公式为：

表3 对2号点分别偏移5m、4m、3m、2m、1m结果比较

其中，下标k代表断面点的序号，0代表首点，max代表末点。

计算土方量有两种方法：(1)断面面积乘以鱼塘长度；(2)断面平均高程乘以鱼塘面积。

前一种方法适用于非常规则的鱼塘，而后一种方法适用范围较广。对于测量多个断面的鱼塘，计算各断面平均高程或各断面面积平均值的时候宜进行距离加权平均。(这个距离指一个断面的首点和末点在参照线上投影的长度)测量完成之后还剩下格埂(垂直河道方向或者鱼塘分界的埂子)。格埂需要单独测量和计算。测量方法同上，测量两个断面。计算方法采用断面面积乘以断面长度。其中，(1)断面面积选取横断面线和相邻鱼塘塘底连线围成区域(如图3所示)。(2)格埂横断面测量时在埂子顶面中心位置取一个点，目的是鱼塘分界，即无论是鱼塘面积，还是鱼塘长度都更容易得出。

2.2 不规则鱼塘的测量及计算

不规则鱼塘的处理较为复杂。因此可将各条埂子和鱼塘分开考虑。为使鱼塘顶面趋于平面，可将埂子宽度适当放宽。即：将某一个埂子的坡脚到相邻鱼塘的埂子坡脚之间都划为埂子。这样处理的埂子可以采用横断面法测量。鱼塘可以直接用高程平均值乘以面积进行计算。如图4所示。

最后汇总土方量：挖方量=∑鱼塘面积×(鱼塘平均高程-设计高程)+∑堤埂面积×(堤埂平均高程-设计高程)。

3 精度比较分析

图形法直观、明确，精度不容置疑。公式法计算时难免会遇到点比较离散的情况，取点的离散程度对计算结果会产生影响。假设一个理想的断面长60m，每隔5m取一个点，所取的点都近似在一条线上，如图5所示。计算出加权平均高程20.106m。然后除首点不动，其它点位轮流偏移5m，比较分析结果见表2。然后其他点不动，对2号点分别偏移5m、4m、3m、2m、1m，比较分析结果见表3。

比较分析可知，当距离首点较远后，点位的偏移对结果的影响在毫米级，可忽略不计。距离较近的点偏移在1m以内对结果的影响也很小。因此，对一般离散程度的断面，EXCEL计算完全可以达到与图形法计算相同的精度。

4 结语

从这次实验，我们可以看出针对精度要求高的鱼塘地貌土方计量提出了一种方法。通过实际经验，此种方法直观，严谨，具有条理性。适宜于计量精度高，面积不是很大的鱼塘区域。参与各方能够达成一致。但是，此方法工作量相对较大，对于面积非常大的鱼塘区域而时间要求很紧的情况，此方法不太适宜。

[1]吴静文,周丰年,赵辉.基于格网节点的土方量计算方法研究[J].测绘通报,2006.

[2]季朝亮,李宗聚,马学民.关于几种土方量计算方法的研究[J].城市勘测,2010(3).

Engineering volume quantity measurement frequently encountered features excavation problems like fish pond,due to the quantities,all parties often don't agree with each other,so this paper puts forward a kind of direct,accurate measurement and calculation method for fish pond earth volume.

fish pond volume of earthwork engineering measurement section method

李建刚(1984—),男,山西太谷人,研究生,毕业于河北联合大学,助教,研究方向：大地测量数据处理。