哈巴河喀拉托別水電站工程測量技術應用

張永勝

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

0.引言

哈巴河喀拉托別水電站工程位于新疆哈巴河縣域內，工程測區海拔750m-1780m,山高林密，坡陡水急，自然條件嚴酷。哈巴河發源于阿爾泰山脈，流經哈巴河縣鐵克熱提鄉、齊巴爾鄉、庫勒拜縣境內，因該河發源于高山，由北向南，整個河床坡度大、跌水高而得名。哈巴蒙古語意思為坡度大、跌水高。喀拉托別水電站工程正好位于坡度大、跌水高區域。此次承擔勘測工作難度極大，原勘測便道被雨水、滑坡體等堆積物破壞殆盡，交通十分艱難；坡陡彎急的大峽谷地形，對于測繪衛星接收、通視、布網、埋樁極其不利。測區除庫外有S227通過，其余作業區，無任何道路、全部靠步行到達，測繪作業極其艱難，測繪工作量非常大，需要半年時間才能完成。依據測區地形狀況、《哈巴河喀拉托別水電站工程勘測委托書》和《哈巴河喀拉托別水電站工程技術設計書》和國家相關標準規范確定勘測工作量和工作技術路線。

1.技術標準、規范的執行情況

本次作業以五等GNSS 網為區域首級控制網，GNSS 點位成對埋設，閉合環的邊數小于10 條，相鄰點平均邊長為2-3km，最短邊長不小于500m，最大邊長不超過2km，五等網觀測基本要求見《水利水電工程測量規范》4.2.5 條的規定，衛星截止高度角為15°，同時觀測有效衛星數及總數大于等于4 顆，觀測時段數大于等于1，時段長度大于等于30 分鐘，采樣間隔為10～30 秒。觀測作業時應提前做好觀測計劃，作業中按要求填寫測量記錄手簿，每時段應前后兩次量取儀器高，兩次測量高度差不得大于3mm，并取平均數作為最終儀器高。

RTK 作業遵守五等RTK 平面控制點測量主要技術要求及圖根RTK 控制點測量主要技術要求，采用作業區域均勻分布的4 點求解轉換參數并進行高程曲面擬合，用第5 個點進行檢查。橫斷面基點采集時對所測點平滑采集，并取平均值；在像控點、橫斷面基點采集時對所測點平滑采集，并取平均值。

進行三角高程測量時，嚴格按照《水利水電工程測量規范》表5.4.3、5.4.4、5.4.7 中五等電磁波三角高程測量的相關規定。

2.主要技術問題和處理方法

某水利勘測單位從2010 年開始對喀拉托別水電站工程進行勘測工作，歷經三年后以失敗告終。甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司承擔這項勘測任務，面臨同樣挑戰，勘測人員通過谷歌地圖對地形反復觀察，以五等GNSS 網作為首級平面控制網，以測區原四等水準點基礎上在壩區、廠區、施工道路區布設五等三角高程網；然而壩址至庫區希巴爾齊立克大橋段行人根本無法通行。沿河道兩側或兩側半山腰行人無法通行，更不用說像控點布設與水文斷面測量，所以在這段區域布設像控點基本都在山脊或山頂；水文斷面從航測地形圖截取，水深由河流平均水深推算，水邊高程用河道整體落差推算。

根據對測區原有控制樁復測，發現原有控制樁沉降位移較大，推測可能是由于哈巴河谷地下水豐富、季節性降雨量大、冬季持續時間較長、氣候寒冷等這些因素影響下，在來年冰雪、凍土層融化時發生沉降。所以建議如果隔年從事補充測繪時，一定要對原有控制樁進行復測與校核。便于及時了解等級樁位移情況，確保后續工作順利進行。

3.項目質量保證措施

在儀器設備和作業人員方面，選用儀器設備性能優良，所有使用的各類測繪儀器均在法定單位鑒定并且在使用期內，作業人員選用本單位合格的上崗人員進行作業。

在數據生產過程中，每一個環節的質量控制，建立工序檢查制。對容易產生誤差的生產過程加以控制，對這些過程、相關的技術指標和參數規定，對查出的質量問題進行整改，以達到提高數據質量的目的。

實行二級檢查和一級驗收制度，即過程檢查、最終檢查和驗收。一級檢查由測量隊和項目組共同完成。檢查員督促落實作業員的自查工作，并對成果進行100%的檢查。作業員對檢查員提出的修改意見進行100%的修改，作業員對自己的成果質量負責到底。二級檢查由勘測處工程測量專業主任工負責完成。主任工對作業隊提交的成果進行100%的檢查，作業員對檢查員提出的修改意見進行100%的修改。驗收工作由勘測處完成。

各級檢查意見，作業員作全面修改，檢查人員復查，認真填寫檢查記錄，并按質量評定標準進行質量評定。

4.GNSS 網平差方法和結果分析

4.1 平面起算資料

采用工程區2010 年哈巴河喀拉托別水電站工程四等GPS 點KE02、KE03、K403 為起算點，坐標系統為1980 西安坐標系，中央子午線86°。

4.2 基線解算

采用南方GNSS 數據處理軟件，嚴格設置采樣間隔15s，衛星截止高度角15°，根據基線殘差分布，剔除有周跳跳變影響的部分基線，使基線閉合差滿足限差要求。

4.3 GNSS 網平差計算

利用合格的基線，帶入已知點坐標。各項測量指標都符合五等GNSS 網的要求，能夠滿足本次測量要求。測區工程坐標計算采用科傻GPS 數據處理軟件，確定起算點、起算方向、測區平均精度、平均高程，然后采用一點一方向進行計算。

4.4 計算成果分析

自由網平差最弱點K10，點位中誤差為0.84cm，最弱邊K10－K403 相對中誤差為1/89000；二維網平差最弱點K008，點中誤差為0.45cm，最弱邊K10－K403 相對中誤差為1/90000；測區850 高程面平差最弱點K10，點位中誤差0.73cm，最弱邊K10-K403 相對中誤差為1/66000。同時將實測邊長與高程面邊長進行精度評定（如表1 所示）：

表1 實測邊長與高程面邊長精度評定

由邊長對照表可以得出，K501-K001、K505-K001實測邊長與高程面邊長不滿足規范每公里邊長變形值小于5cm 要求；經分析發現,K001 與K501、K505 之間凈高差超過220m，測區平均高程面至850 與測區起末點高差均在100m 之內。根據控制樁實際埋設情況，K001 屬于中間過渡點，對本次工作基本沒有影響。所以網平差各項精度指標符合規范要求。

5.高程控制網質量分析

采用工程區2010 年哈巴河喀拉托別水電站工程四等水準點K403、K402 為起算點，高程系為1985 國家高程基準。

高程控制網采用K402、K403 為基點，采用三角高程閉合線路，高程網采用南方平差易軟件平差，各項精 度指標（如表2 所示）：

表2 高程控制網各項精度指標

通過計算結果分析，高程網平差各項精度指標符合規范要求。

6.分項測量方法

6.1 壩軸線、河道橫斷面測量

使用RTK 與全站儀坐標測量，直接以五等GNSS點為基準點，以GNSS 點坐標和水準高程來求解出測區的轉換參數和高程擬合參數，同時在已知點上進行校核。用碎部測量進行線路特征點采集，對于無法到達的特征點采用全站儀免棱鏡模式測量。碎部點采集時及時標注碎部點特性，測量時標注河道洪痕點、水邊施測時間、推測河道深泓點。對采集的數據進行內業整理，用EXCEL 進行樁號、高程計算，作為對手工記錄和RTK 電子記錄的校核，并生成繪圖軟件使用的數據文件。

6.2 地質點、地質斷面測量

地質點、地質斷面采用RTK 碎步測量，在遇到控制點時進行相互校核，人員無法到達的區域采用全站儀免棱鏡進行測量。

6.3 測區1∶500、1∶2000 地形圖測量

1∶500、1∶2000 地形圖測量采用航空攝影測量來完成，等數據處理完成后與河道橫斷、地質點、地形測量特征點進行校核，確保滿足1∶500、1∶2000 地形圖精度要求。

6.4 引水線路測量

發電洞、導流洞、泄洪洞、溢洪道、上下游圍堰、防滲軸線、址板線斷面等建筑物縱橫斷面都從1∶500 地形圖截取，用EXCEL 進行樁號、高程的計算，并生成繪圖軟件使用的數據文件。

7.結束語

本工程屬于大（II）型水利發電工程，測繪工作量大，由于交通條件限制，路途占用大部分時間，每天持續作業時間10-12 小時，作業效率不高；在后期進駐現場后，雖然路途時間縮短了，但是勞動強度并沒有減弱，有時一個小組四個人一天才能布設一座像控點。對下壩壩軸線及地質點測量時，通過河道溜索可以通到左岸，部分區域十分陡峭，人員無法行走，采用免棱鏡模式，即在河道右岸架設好全站儀，對人員無法到達的區域，進行免棱鏡模式測量坐標及高程。對上壩壩軸線右岸進行RTK 碎部測量及地質點測量，左岸當時無法過河，只能采用免棱鏡測量。收測后，通過協商，設計人員對壩軸線在地形圖上進行了調整，壩址區部分斷面只能采用從地形圖截取。值得一提的是出測前進行必要的道路修建，這樣在作業過程中安全有一定的保障，同時也是提高效率、保證質量的有效途徑，從設計、測量、地質、鉆探、實驗、后勤各個方面都要進行合理調配，減少重復工作。