魚塘土方量精確計量方法

李建剛 朱銀萍 張偉航 趙靜

(河北聯合大學 遷安學院,河北遷安 064400)

魚塘土方量精確計量方法

李建剛 朱銀萍 張偉航 趙靜

(河北聯合大學 遷安學院,河北遷安 064400)

工程土方計量中經常遇到魚塘等地貌開挖的問題,由于涉及到工程量,各參與方經常出現意見不一致的情況,因此本文提出了一種直觀、精確的測量和計算魚塘土方量方法。

魚塘 土方量 工程計量 斷面法

1 引言

在水環境整治，人工湖改造等工程中經常遇到特殊土方量計量問題，準確度主要取決于計算前原地貌的測量。比如魚塘，河道等，由于原地貌的測量比較復雜而往往有爭議。那么我們尋求一種方便、快捷又能使參與方沒有爭議的測量方法。常規方法是根據地性線、特征點采點，然后通過CASS或其他同類軟件自動計算出土方量。這種方法方便、快捷，但不具直觀性，在土方平衡中應用尚可，但工程計量中很少被采用。在這種原始地貌復雜的地方，我們使用傳統的方法來計量土方量，能夠得到更好的結果。本文以魚塘地貌開挖為例，討論傳統精確土方的計量方法。

2 魚塘開挖土方計量方法

2.1 規則魚塘測量及計算

圖1 魚塘橫斷面采點圖

圖2 EXCEL計算中的距離替代

圖3 橫埂子斷面面積

表1 EXCEL計算斷面的加權平均高程

規則魚塘可以使用斷面法。成片較規則的魚塘區可采用此方法。但是測量過程中要注意：

(1)縱向分界明確，避免重復計算或漏算。可以以溝渠邊或縱向埂子的中心為界。(2)一個斷面內采點要盡量成直線，便于公式計算。(3)一個斷面內特征點應表示完整、有序。(4)特別復雜處可綜合取點，避免浪費功夫和計算復雜。斷面間的距離宜為30米。外業采點的樣式如圖1所示。

圖4 不規則魚塘區域橫斷面示意

圖5 理想斷面平面布置圖

表2 偏移5m數據替換結果比較

計算方式有兩種：(1)圖形法：選取一條參照線，使之既大致垂直魚塘兩側邊線，又能使斷面內的點的離散程度最小。然后通過作垂線，使斷面內的點投影到參照線上，再各點垂足距首點之間的距離代表X，高程代表Y，繪出橫斷面圖。通過這樣可以得出兩個結論：一是斷面面積；二是斷面平均高程。(2)公式法：其原理與圖形法相似。在EXCEL中編輯公式，計算一個斷面內各點距離首點的距離L，和各相鄰點高程的距離加權D，最后得出此橫斷面的高程加權平均值。即圖形法中的斷面平均高程，如表1所示。對于采點較成直線的直接用公式法。對于采點較離散的在用公式法計算時需要進行距離替代。即：把較離散的點投影到參照線，量取垂足至首點的距離L′，用Lˊ代替EXCEL公式得出的數值L。如圖2所示，將L3′、L4′、L5′替換L3、L4、L5。計算公式為：

表3 對2號點分別偏移5m、4m、3m、2m、1m結果比較

其中，下標k代表斷面點的序號，0代表首點，max代表末點。

計算土方量有兩種方法：(1)斷面面積乘以魚塘長度；(2)斷面平均高程乘以魚塘面積。

前一種方法適用于非常規則的魚塘，而后一種方法適用范圍較廣。對于測量多個斷面的魚塘，計算各斷面平均高程或各斷面面積平均值的時候宜進行距離加權平均。(這個距離指一個斷面的首點和末點在參照線上投影的長度)測量完成之后還剩下格埂(垂直河道方向或者魚塘分界的埂子)。格埂需要單獨測量和計算。測量方法同上，測量兩個斷面。計算方法采用斷面面積乘以斷面長度。其中，(1)斷面面積選取橫斷面線和相鄰魚塘塘底連線圍成區域(如圖3所示)。(2)格埂橫斷面測量時在埂子頂面中心位置取一個點，目的是魚塘分界，即無論是魚塘面積，還是魚塘長度都更容易得出。

2.2 不規則魚塘的測量及計算

不規則魚塘的處理較為復雜。因此可將各條埂子和魚塘分開考慮。為使魚塘頂面趨于平面，可將埂子寬度適當放寬。即：將某一個埂子的坡腳到相鄰魚塘的埂子坡腳之間都劃為埂子。這樣處理的埂子可以采用橫斷面法測量。魚塘可以直接用高程平均值乘以面積進行計算。如圖4所示。

最后匯總土方量：挖方量=∑魚塘面積×(魚塘平均高程-設計高程)+∑堤埂面積×(堤埂平均高程-設計高程)。

3 精度比較分析

圖形法直觀、明確，精度不容置疑。公式法計算時難免會遇到點比較離散的情況，取點的離散程度對計算結果會產生影響。假設一個理想的斷面長60m，每隔5m取一個點，所取的點都近似在一條線上，如圖5所示。計算出加權平均高程20.106m。然后除首點不動，其它點位輪流偏移5m，比較分析結果見表2。然后其他點不動，對2號點分別偏移5m、4m、3m、2m、1m，比較分析結果見表3。

比較分析可知，當距離首點較遠后，點位的偏移對結果的影響在毫米級，可忽略不計。距離較近的點偏移在1m以內對結果的影響也很小。因此，對一般離散程度的斷面，EXCEL計算完全可以達到與圖形法計算相同的精度。

4 結語

從這次實驗，我們可以看出針對精度要求高的魚塘地貌土方計量提出了一種方法。通過實際經驗，此種方法直觀，嚴謹，具有條理性。適宜于計量精度高，面積不是很大的魚塘區域。參與各方能夠達成一致。但是，此方法工作量相對較大，對于面積非常大的魚塘區域而時間要求很緊的情況，此方法不太適宜。

[1]吳靜文,周豐年,趙輝.基于格網節點的土方量計算方法研究[J].測繪通報,2006.

[2]季朝亮,李宗聚,馬學民.關于幾種土方量計算方法的研究[J].城市勘測,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

李建剛(1984—),男,山西太谷人,研究生,畢業于河北聯合大學,助教,研究方向：大地測量數據處理。