党河水库除险加固工程测绘技术探讨

张永胜

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司,甘肃 兰州730000）

0.概述

党河水库工程是一座以防洪、灌溉、排沙为主兼顾发电的中型水库，总库容4.64×107m3，坝址以上控制流域面积1.66×104km2，多年平均径流量2.927×108m3。始建于1971年，一期工程于1975年投入运行，并于1979年副坝发生漫顶溃决，后经加高扩建和多次加固达到现状规模。枢纽工程等别为Ⅲ等，现主要建筑物由主坝、1#副坝、2#副坝、输水发电洞、排沙泄洪洞、溢洪道、水电站等组成，主要建筑物级别为3级。水库存在的主要病险为：防洪标准不满足规范要求；主坝左右坝肩坝坡较陡，抗滑和抗震稳定性不满足规范要求；主坝左坝肩存在F2断层，当水库水位达到1428.00m时下游漏水严重；2#副坝0+175～0+230段和0+250～0+272段渗漏特别严重，局部产生管涌；排沙泄洪洞两侧护坡多处发生不均匀沉降，裂缝众多，影响安全；水电站金属结构磨损、老化严重。

1.工程测量范围及要求

测量范围为库区、大坝、输水洞、泄洪洞及渣场。勘测的精度应按照《水利水电工程测量规范》（SL197－2013）及相关规程、规范执行。根据地质、设计、施工专业需求，首级控制完成后，进行弱水大道线路放样测量，随后进行1∶500、1∶2000地形图测绘和纵横断面测量。

2.起算测量数据可靠性分析

本次平面控制测量起算点采用甘肃省基础地理信息中心提供的CORS解算点作为平面起算点，布设五等GNSS网。经过检查DK01-DK02边长,边长相对精度为1/177450，规范规定四等GNSS最弱边相对中误差为1/40000，所以起算点符合规范要求。

以测区原高程控制点EG17高程为起算高程，以EG18为高程检查点。经检查EG18高程1400.685m与敦煌地下水置换EG18高程相同；水利水电工程测量规范表5.1.1规定三等、四等、五等光电测距三角高程及以上等级GNSS点高程，最弱点高程中误差允许值为h/20即±5cm，所以高程起算点符合规范要求。经分析本次平面控制以DK01、DK02为起算点，高程控制以EG17为起算点。

3.技术路线

本次作业以五等GNSS网为区域首级控制网，GNSS点成对埋设，相邻点之间保持相互通视，闭合环的边数小于10条，相邻点平均边长为2.09km，最短边长377.078m，最大边长4.02km，五等GNSS网观测按照水利水电工程测量规范4.2.5条的规定执行，卫星截止高度角为15°，同时观测有效卫星数均多于4颗，观测时段数1.2，时段长度30min，采样间隔为5s。观测作业按照计划观测，按要求填写测量记录手簿，每时段前后两次量取仪器高,差值均小于3mm，并取平均数作为仪器高。

RTK作业遵守五等RTK平面控制点测量主要技术要求及图根RTK控制点测量主要技术要求，采用作业区域均匀分布的4点求解转换参数并进行高程曲面拟合，用第5个点进行检查。

三角高程测量时，四等网路线长度3.60km，三角高程最大边长877.286m。采用对向观测法，天顶距观测4个测回，天顶距测回间较差、指标差较差均小于8″；边长观测2测回，一测回读数间较差均小于10mm，测回间较差均小于15mm；同时对边长进行温度、气压、大气折光等各项改正。

4.主要技术问题和处理方法

4.1 平面坐标系的选用

由于敦煌地下水置换水源是党河水库，依据勘测委托书要求，平面坐标系选用1954年北京坐标系，保证坐标系选用与敦煌地下水置换坐标系统一致。但经过计算，敦煌地下水置换平面坐标系属于1954年北京坐标系中央子午线为96°成果；而党河水库测区坐标属中央子午线93°，所以需要换带计算。考虑到换带后设计人员使用时不方便，同时还要与土地、环保等部门衔接，最后采用2000国家大地坐标系，同时将平面控制点DK01、DK02进行联测。

4.2 高程系的选用

根据勘测委托书要求，高程系统选用1956年黄海高程系。然而党河水库坝顶高程与本次实测高程不一致，经过对变形监测点测量，选取2016－2018年间变形监测成果与2019年作业高程比较（如表1所示），设计要求要与原水库高程一致，经分析本次成果资料高程值需要整体加0.58m。

表1 2016-2018年间变形监测成果与2019年作业高程比较

5.平面控制网质量评价

5.1 基线解算

GNSS观测原始数据采用南方GNSS数据处理软件，进行测站点属性编辑、基线解算。严格设置采样间隔15s，卫星截止高度角15°，根据基线残差分布，剔除周跳跳变影响较大的部分基线，使基线闭合差满足限差要求。

5.2 GNSS网平差计算

利用合格的基线，带入已知点坐标，采用科傻平差软件进行平差，包括在WGS84坐标系统下无约束平差和在2000国家大地坐标系下的二维网平差，以及测区平均经度，测区平均高程面的工程面平差。平差数据处理后各项测量指标都符合五等GNSS网的要求，网平差成果满足本阶段勘测任务书以及技术设计书要求。经计算，GNSS网各项精度指标（如表2所示）。根据水利水电工程测量规范表4.1.2最弱相邻点点位允许中误差和表4.2.1最弱边相对中误差规定，平面坐标成果均满足规范要求。

表2平面GNSS网各项精度指标

6.高程控制网质量评价

高程网采用南方平差易软件平差，三角高程边长进行了温度、气压、大气折光、加常数、乘常数及地球曲率等改正，具体精度指标（如表3所示）。经计算每千米高差中误差、路线闭合差都符合规范要求，本次高程测量可以满足水利水电工程测量规范五等网精度要求。

表3高程控制网各项精度指标

7.地形图和纵横断面测绘

7.1 地形图测绘方法

地形图严格执行规范，地形、地物标注依据地形图图式进行注记，高程点保留也遵循图式要求。作业时节刚好是党河水库排沙期，水库基本没有蓄水，水下地形直接采用航飞测绘。坝址区1∶500地形图采用航空倾斜摄影测量，1∶2000库区地形图采用航空正射摄影测量，像控点、特征点采用RTK采集，基站的有效作业半径均小于5km。作业开始前和结束后均进行已知点检查，检核点的平面位置较差均小于图上0.2mm，高程较差均小于1/5等高距。对作业区的房屋、道路、桥梁、电缆线、通信线都测绘入图，对河道河床、以及周围荒草地、林地、果园都圈定范围线，并在地形图进行注记。地形图测绘时，按原来计划水库泄洪，航飞基本能测到水库底面。在实际航飞时水库已经过了泄洪期，开始蓄水，水位太低，周边都是淤泥，作业人员根本无法进行水下地形测绘。坝区水下地形根据输水洞底面高程内插，存在一定的误差，建议在初步设计阶段或施工图前期，进行水下地形测绘。

7.2 建筑物断面测量方法

经现场和设计人员沟通后，确定河道纵横断面、建筑物纵横断面重新测绘完成的1∶500、1∶2000地形图上截取。水下部分可能有出入，建议在初步设计阶段或施工图前期进行水下实测，以便及时改正。内业整理时通过EXCEL进行建筑物断面桩号、高程计算，并生成绘图软件使用的数据文件。采用计算机辅助制图，利用断面图绘图程序直接成图。对于断面记录、计算和成图要进行100%校核。

8.项目中的质量保证措施

在仪器设备和作业人员方面，仪器设备性能优良先进，所使用的各类测绘仪器均在法定单位检定合格期内，作业人员选用本单位合格的在岗人员进行作业。

在数据生产过程中，每一个环节的质量控制，建立工序检查制。对产生误差的生产过程加以控制，对这些生产过程中出现与相关的技术指标和参数规定不符的质量问题进行修改，以达到提高数据质量的目的。

实行二级检查制度，即过程检查、最终检查。一级检查由队和项目组共同完成。检查员认真落实作业员的自查工作，并对成果进行100%检查。作业员对检查员提出的修改意见进行100%修改，作业员对自己的成果质量负责到底。二级检查由工程测绘院工程测量专业主任工负责完成。主任工对作业队提交的成果进行100%的检查，作业员对检查员提出的修改意见进行100%修改。各级检查意见，作业员进行全面修改，检查人员复查，认真填写检查记录，并按质量评定标准进行质量评定。

9.结束语

依据既定技术路线，测量作业严格按照水利水电工程测量规范要求实施。结合平差计算结果和综合成果分析：本测量工程起算点选择合理、起算数据正确；GNSS网型布设合理，点位埋设合理；观测仪器性能良好，观测方法规范，观测记录完整；计算过程严谨，计算结果正确；提交资料齐全、完整；根据抽检的测绘成果数据分析，其各项指标满足规范要求。