引汉济渭调水工程高程控制网复测成果质量分析评价

王宁

（陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院陕西西安710002）

引汉济渭调水工程高程控制网复测成果质量分析评价

王宁

（陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院陕西西安710002）

本文以引汉济渭调水工程高程控制网复测为例，叙述了复测网形优化及观测过程，外业观测高差的检验与平差精度指标，复测与首期高程成果比较分析，评价复测成果的质量，验证复测的必要性。

引汉济渭工程；复测；成果质量；分析评价

1 项目概况

引汉济渭调水工程是将陕西省陕南汉江流域调水至秦岭北侧的渭河流域关中地区，解决关中地区水资源短缺，改善渭河流域生态环境，实现陕西省境内水资源优化配置，是促进关中地区和全省经济社会发展的跨流域调水工程。

为了满足引汉济渭调水工程规划设计与施工建设的需要，2010年3月～9月在整个工程区域各个施工建筑物位置（包括：黄金峡水利枢纽、三河口水利枢纽、秦岭隧洞1#～7#施工支洞口及出口）建造水准点，建立二等水准高程控制网并完成了首期观测，时隔5年后于2015年3月～5月再次对该网进行了复测，其目的是为了检验水准点的稳定性，确保工程建设的高程基准安全。

2 复测技术方案

2.1 网形优化

本次复测时，黄三公路大坪隧道已经贯通，因此，本次复测技术方案对2010年建网的网形进行了局部优化，复测网形去掉了Ⅱ周西25（佛坪县境内猫儿梁）经洋县金水镇至Ⅱ周西39水准路线，缩短了水准路线长度；在大河坝镇重新埋设水准结点ⅡDHBJ1，构成的复测高程控制网形如图1所示。

2.2 高程网起闭水准点

高程控制网起闭水准点仍采用建网的起算点起算，详况如下：

（1）秦岭北侧周至县境内的国家一等水准（永乐环线）Ⅰ永汉40水准点作为高程控制网的起闭点之一，并以Ⅰ永汉35水准点作为校标点；

（2）建网时采用的秦岭南侧西乡县境内的国家一等水准（汉光线）Ⅰ汉光20基水准点丢失，故本次复测采用Ⅰ汉光19水准点作为高程控制网的起闭点之一，并以度误差、正常水准面不平行性、重力异常等3项改正；在主水准线路下联测的各个建筑物区的水准线路测段高差仅施加了标尺长度误差改正和正常水准面不平行性改正，未进行重力异常改正。

图1 基础高程结点网图

3 外业观测高差数据验算与平差精度

3.1 外业观测高差数据验

复测高程控制网共有238个测段，其测段往返测高差不符值均小于规范要求，其中：小于1/3限差有205个测段计840.4km，优级测段里程占总里程的74.9%，在1/2～1/3限差之间有32个测段计283.0km，良级测段里程占总里程的25.1%。经统计计算：每千米水准测量偶然中误差为±0.48mm，小于规范允许值±1.0mm的精度要求。

复测高程网中，形成的I永汉40至I汉光19、I汉光19至I汉光34、I永汉40至I汉光34等三条附合水准路线高程闭合差，均小于二等水准测量允许的高程闭合差，详见下表2所示。计算每千米水准测量全中误差为±1.09mm，小于规范允许值± 2.0mm的精度要求。

说明外业观测高差数据均符合二等水准测量要求，可进行高程网数据处理。

3.2 高程控制网平差

平差高程网平差采用I永汉40、I汉光34、I汉光19等3个国家一等水准点作为起算点，平差软件采用清华山维公司研制的“NASEW智能网平差系统”，将整个工程区域经改正后的水准测段高差统一构成二等结点整体网。高程控制网平差后主要精度：最弱点（BM207）的高程中误差±8.6mm，满足《水利水电工程施工测量规范》SL52-2013的规定，即最末级高程控制点相对于首级高程控制的高程中误差（混凝土建筑物）应不超过± 10mm。

表1 校标点检测精度统计表

表2 附合水准路线高程闭合差统计表

表3 Ⅱ周西25～Ⅱ周西41区段观测长度与高差对比统计表

表4 Ⅱ周西25～Ⅱ周西41区段观测长度与高差对比统计表

综上所述，本次高程控制网测量精度满足规范的要求，其复测高程成果准确、可靠。

4 复测成果对比分析

4.1 复测与首期高程成果的数据对比计算

高程控制网复测完成后，将复测与首期高程成果的数据对比计算其差值，依据复测技术设计书要求，其两期测量的高程之差△Hi的限差按下式（4.1.1-1）计算：

式中：m1——为高程点首期测量的高程中误差，mm；

m2——为高程点本期复测的高程中误差，mm。

依次进行复测与首期高程成果的数据对比计算，结果统计见附表1所示。

由附表1可以看出：

（1）在各个建筑物区域的水准点本次复测与首期测量高程进行比较，其差值均小于f△H，说明该区域的水准点稳定、无沉降变化；

（2）二等周西主线水准点复测高程差值，除Ⅱ周西12～Ⅱ周西21、Ⅱ周西39～Ⅱ周西41、Ⅱ周西48点等水准点复测高差差值略大于f△H（原因分析下面另述）外，其余点复测高程差值均小于f△H。

4.2 水准点的复测高程差值超限原因分

4.2.1 关于Ⅱ周西12～Ⅱ周西21区段8个水准点的稳定性分析

本次复测的外业观测时段为2015年3～4月份，首期测量的外业观测时段为2010年7～8月份，两期外业观测期间温差较大，而测段高差均未考虑温度改正。温度改正的影响值。温度改正数δt为：

δt=∑[(t-t0)·α·h]。

式中：t——标尺温度，单位：℃；t0——标尺长度检定温度，单位：℃；α——标尺铟瓦带膨胀系数，1.3×10-6mm/(m·℃)；h——测温时段中的测站高差，单位：m。

2010年观测时段7～8月份秦岭山区平均气温取25℃时，2015年观测时段3～4月份秦岭山区平均气温取15℃时，秦岭北侧周至县境内I永汉40至秦岭封顶Ⅱ周西15的区段高差达1270m，两期观测高差因温度差影响的改正数为：

δt=10×1270m×1.3×10-6=16.5mm

综合上所述数据分析认为，该区段水准点两期高程较差大于f△H的主要原因是未温差改正的影响，如果加上温差改正数，那么，该区段水准点的高程较差就小于f△H，因此，说明Ⅱ周西12、Ⅱ周西14、Ⅱ周西15、Ⅱ周西17、Ⅱ周西18、Ⅱ周西19、Ⅱ周西20、Ⅱ周西21等8个水准点应该是稳定的、无沉降变化。4.2.2关于Ⅱ周西40、Ⅱ周西41等2个水准点稳定性的分析。

（1）Ⅱ周西25～Ⅱ周西39区段路线

首期观测从Ⅱ周西25（猫儿梁）沿G108国道经金水镇至Ⅱ周西39（良心沟）；复测时，大坪隧道已经贯通，其观测路线是从Ⅱ周西25（猫儿梁）沿佛坪至石泉省道经金水镇后，穿越大平隧道至Ⅱ周西39（良心沟），两期高差观测路线走向、长度、测站数等相差较大，如右图2所示。

图2 Ⅱ周西25～Ⅱ周西41区段路线图

图3 Ⅱ周西48沉降关系图

（2）Ⅱ周西39～Ⅱ周西40区段路线

首期观测从Ⅱ周西39开始，路线绕行黄金峡水库枢纽区连测水准点后至Ⅱ周西40；复测时，其观测路线是从Ⅱ周西39直接至Ⅱ周西40，如图2所示。因此，两期高差观测路线走向、长度、测站数相差也较大。由此带来高差之较差偏大，如表3所示，应该说是复测高差优于首期观测高差，也可以认为Ⅱ周西40、Ⅱ周西41等2个水准点是稳定的、无沉降变化。4.2.3关于Ⅱ周西48点的稳定性的分析判断

（1）测段高差分析

统计对比Ⅱ周西45～Ⅱ周西49区段观测长度与高差如下表4所示。

（2）依据Ⅱ周西45～Ⅱ周西48、Ⅱ周西48～Ⅱ周西49等2个测段首期观测及本次复测高差，建立沉降矢量关系图如图3所示，由此分析认为：Ⅱ周西48水准点发生沉降变化。

5 结语

对重大饮水工程-引汉济渭工程高程控制网复测是十分必要的。

（1）本次引汉济渭调水工程高程控制网复测，优化了网形，对丢失和破坏的水准点重新埋设标石，又在黄（金峡）三（河口）隧洞1#、2#、3#、4#等4个支洞口布设了隧洞施工贯通洞外水准点，纳入复测水准路线统一进行观测和数据处理，这不仅是确保了整个工程高程基准的统一，而且更重要的是检验了工程各个建筑物处水准点基准的稳定性。

（2）复测高程与首期高程差值对比，有3个区段内个别水准点的差值略大于允许限差，通过分析变化原因，验证复测成果的质量，为复测成果的使用提供可靠的依据。陕西水利

（责任编辑：畅妮）

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