大庆水库水下地形测量

李福 俞冉怡

摘 要：文章简要介绍了大庆水库利用GPS全球定位系统和水下测量设备，进行陆地点测量、水域点测量、水域面积计算、水库地形图绘制。提供淤泥分析将给水库管理、防洪调度等提供实用的技术依据。

关键词：GPS全球定位系统；水下测量；水位库容曲线；水域面积

1 概述

大庆水库作为油田的重点水源地，为大庆油田以及大庆市提供生产和生活用水，对整个大庆油田和大庆市都有着重要和深刻的意义，自从建库到现在基本没有进行过系统的水下地形测量工作，虽然多年以来水库运行比较良好，但是岁月累计对于水库淤积量、淤积分布规律等资料目前还是比较欠缺的，尤其是经过了三十多年的运行，对于水库目前的现状资料更是缺乏，影响了水库效益的发挥。

1.1 工程来源

受大庆油田水务公司（以下简称甲方）委托，辽宁宏图创展测绘勘察有限公司（以下简称乙方）对大庆水库进行水下地形测量工作。

1.2 测区范围、工作内容及完成工作量

1.2.1 测区范围

实测范围为大庆水库库区，其地理坐标为东经125°03′40″- 125°11′53″，北纬46°45′54″- 46°52′17″，测量后面积为：55.1平方公里。项目区主要为湖泊，地类主要以湖泊和沼泽，其次为草地和道路具体测量范围按甲方的指定范围施测。

1.2.2 工作内容

对大庆水库开展水下地形测量、水域面积测量、水位库容曲线绘制、测量综合报告编写工作。

1.2.3 完成工作量

公司自接到委托后，于2013年7月8日进驻测区开展测绘工作，至2013年8月4日完成全部外业工作， 2013年08月14日完成内业编制工作，2013年9月20日提交全部成图资料给甲方代表人员（电子版）。现将本测区所完成的工作量统计如下：工作量统计数据：1、库区面积（平方公里），55.1；2、最大库容（亿立方米），1.605；3、设计最高水位（米），151.1；4、库底最小高程（米），146.67；5、汛限水位（米），150.1；6、历史最高水位（米），150.6（2003年）；7、坝顶最小高程（米），151.25。

2 技术依据

（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T 18314-2009；（2）《国家三、四等水准测量规范》 GB 12898-2009；（3）《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段）SL 197-97；（4）《1：5000地形图图式》GB/T 20257.1-2007；（5）《1：5000地形图要素分类与代码》GB/T 14804-93；（6）《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T 18316-2001；（7）本测区的工程任务（合同）书。

3 坐标系统

（1）本测区坐标系统为西安80坐标系，3°带高斯-克吕格投影；（2）中央子午线：126°00'00"；（3）高程基准：1956国家高程基准面起算；（4）比例尺：1：5000。

4 平面及高程控制测量

4.1 测量设备

本次测量使用GPS仪器3台精度±10mm+1ppm、测深仪1台精度±10mm+1/1000m和水准仪1台精度±0.3mm。

控制网的基线精度：σ=■式中σ-基线长度中误差（mm）；A-固定误差（mm）；B-比例误差系数（mm/km）；d-平均边长（km）。

4.2 已知资料情况

测区周围没有找到保存完好的控制点成果，甲方提供的在大庆水库码头附近的X=5183696.606，Y=431551.441，H=152.595点因为近期大范围的修建也可能已经被破坏了。而且我们测量所采用的是西安80坐标系统，但所提供的已知点为北京54坐标系统的。為了保证测量结果的准确性，我们在大庆市内找到了3个国家三角网控制点和2个国家二等水准点，进行了精度比测。参数引用，本次项目的7参数是由大庆市国土局提供的，大庆地区的7参数，参数结果如下：

Dx平移（米）：179.9770493704 Dy平移（米）：97.0495304685

Dz平移（米）：40.5476583197 Rx旋转（秒）：-0°0'0.250267〃

Ry旋转（秒）：0°0'2.464465〃 Rz旋转（秒）：-0°0'1.726018〃

比例因子 -3.1489633824

4.3 首级平面控制

本次测量采用基于虚拟基站技术（VRS）的大庆CORS系统。

如表1所示，经检测精度和点位均能满足规范规程要求，可以作为本测区起始点。

5 测量流程及成果计算

5.1 陆地点测量

本次陆地面积测量采用卫星连续运行参考站技术（CORS），流动站跟大庆市国土局CORS连接，然后按照30-50m间距进行取点，当遇到地形地貌变化时加密测点，以真实反映出实地形状为原则。陆地点测量分为两个面，一个为目前水域与陆地连接面，另外一个为防浪强内侧墙基处。

5.2 水域点测量

本次测量时采用GPS RTK（1+1）+声纳测深仪一体化进行自动测量，保证湖底高程的统一性。根据声纳仪器的设计原理和测量特点，所测湖底高程为湖底的最表面。测量作业时设置采样间隔为50m一个点进行自动采集，航线间距设置为70-100m。

5.3 内业成果计算

外业采集到的GPS坐标定位和测深数据（三维坐标）通过南方CASS软件进行内业处理，处理时先通过无效数值的剔除，编辑成成果文件进行展点后与陆地点一起编图处理。

6 检查验收及结论

作业中采用中间过程检查和成图实地检查及成果验收检查方式以确保工程质量满足合同和规范规程要求。中间过程检查是对控制及地形测量的实地检查。过程检查中作业员的实际操作均符合规范、规程及技术设计书的细则规定。对编绘后的地形图按1：5000比例尺输出后，到实地进行了巡视检查，表示不完善处进行了补调、补测。

7 库区淤积分析

大庆水库作为一个内陆湖，其水下地形基本是比较平整的，这也符合内陆湖的基本特征，水库水位在148.5米时（死水位）水域面积也可以达到42.91平方公里，可见整个水库的底面是比较平整的，但是从等深线的分布情况来看，整个水库的北部和南部淤积是比较严重的，北部芦苇区附近更为严重些，这主要是由于北部芦苇区有入水口，流入水库的水中夹杂了很多泥沙，经过多年的沉积就形成了现在这种状况。南部的淤积主要是由于芦苇覆盖引起的，水下芦苇根的生长和水上面芦苇叶的腐烂沉积形成的淤积。按照目前情况看是不需要做清淤处理的。

8 结束语

我们可以看出经过这么多年的变化，大庆水库的很多数据都在发生着变化，因为距离上次测量的时间已经比较久远，所以很难分析出近期水库的变化情况，建议甲方增加这方面的投入，争取做到每5年勘测一次，这样我们更容易从中找到变化的规律，为以后让水库更好的服务大庆油田和大庆人民提供更可靠的技术依据。