海河流域高程控制網測試論文

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論文關鍵詞：海河流域濱海新區綜合規劃水準高程控制網

論文摘要：通過對海河流域綜合規劃修編的需求、地面沉降分析、水準標石破壞程度、現有高程控制網的不足等方面的研究，詳細地闡述了海河流域高程控制網復測的必要性，并提出對于海河流域東部平原區高程控制網應以5年左右為周期進行復測建議。

海河流域具有特殊的地理位置，我國首都北京位居其中，是我國的政治、經濟、文化中心。流域內有北京、天津兩大直轄市，有環渤海經濟開發帶，有“十一五”規劃重點發展區域——濱海新區，京津冀都市圈將成為全國三大經濟中心之一，其地理位置十分重要。

高程控制網有兩個方面的應用：一是為國民經濟建設提供統一的高程控制，二是為科學研究提供可靠的高程數據。對于海河流域，布測高程控制網的目的在于建立沿海河流域各主要河道干支流為主的精密水準網，作為擴展低等級高程控制網的基礎，為水文觀測、水利工程建設和運行管理提供高程依據和基礎數據。為滿足流域水利工程建設和管理的需求，需要以足夠的精度定期復測以提供現勢性強的高程數據。因此，流域高程控制網復測，不是以復測為目的的簡單重復，而是既要兼顧當前流域內各個部門的需要，又要保證今后一定時期內使用。

一、海河流域高程控制網布測的歷史情況

海河流域在不同的歷史時期曾先后2次布測高程控制網：第1次是1983年啟動的海河流域水準測量規劃，將全流域的高程系統統一到1985國家高程基準，從1985年5月～1989年5月全部完成。第2次是2000年啟動的海河流域京津沉降區及漳衛南運河系堤防水準測量項目，從2001年4月～2002年12月全部完成。第1次布測的海河流域高程控制網統一了長期未能統一的高程系統，先于國家和其它流域水利部門，建立了高精度的高程控制網，為海河流域水土資源綜合利用規劃設計、水文水利計算、水利水電工程建設、工程管理、防洪減災及其它各項國民經濟建設，提供了統一的和可靠的高程依據；2001-2002年布測的海河流域京津沉降區及漳衛南運河系堤防水準測量，使得海河流域平原地區的部分河道第1次獲得了寶貴的沉降資料，初步掌握了河道的沉降狀況，為河道整治、水工建筑物運行管理、規劃設計提供了必須要掌握的相關信息，為流域規劃設計提供了科學依據。

二、現有高程控制網存在的問題

現有海河流域高程控制網受當時技術水平和經費不足等條件的制約，存在一些不足，有待完善和改進。

(1)蓄、滯洪區的水準點布設數量不足，不能滿足現在安全建設和濕地保護等生態環境建設需要。

(2)從滿足水利水電規劃、設計、施工和管理的需求考慮，原海河流域高程控制網二等水準點密度不夠，不能滿足平遠地區基本等高距0．5m地形圖的測繪要求。

(3)現有海河流域高程控制網由于受當時技術發展水平和資料來源的限制，在平差計算時二等水準未進行重力異常改正。

(4)2001-2002年施測的水準測量未單獨聯測重點的水庫大壩、閘、水文站等水工建筑物及基準點高程。

三、海河流域高程控制網復測的必要性分析

經濟社會的迅猛發展和水資源情勢的變化，對水利提出了新要求，要保障流域經濟社會可持續發展，需要對原有的流域高程控制網進行復測和完善，以適應流域情況變化，滿足流域綜合規劃體系的需要。

3．1流域防洪減災保障的需要

海河流域防洪形勢非常嚴峻。海河流域防洪體系構架雖已形成，但防洪設施薄弱，洪水災害依然是流域的心腹之患。主要體現在以下6個方面：第一。河道淤積嚴重，尾閭不暢，泄洪能力銳減。僅海河水系主要入海河道的淤積總量約1．5億m3，泄洪能力由原來的24680m3／s下降到15040／s。第二，堤防質量差，隱患多。全流域一、二級堤防近50％堤段填筑質量不符合規范要求。第三，病險水庫多，尚有97座大中小型病險水庫未安排治理。第四，蓄滯洪區啟用難度大，蓄滯洪區內有349萬人安全避險問題沒有解決，還存在著工程設施薄弱、預警預報設施不足、管理落后等問題。第五。“兩小”問題沒有得到解決，中小河流、小水庫常引發較大災害。第六，流域防洪預報與調度指揮系統需要完善。

建設海河流域防洪減災保障體系是以《海河流域防洪規劃》為基礎，完善“上蓄、中疏、下排、適當地滯”的防洪減災體系，重點是提高骨干防洪工程和重點區域防洪能力，重要城市和地區達到防洪標準；加強洪水風險管理能力；全面恢復主要河道中下游行洪能力，保障蓄滯洪區安全蓄泄，重點做好河系溝通與通暢下泄，以及河口的規劃治理。

為保證防洪減災整體目標的實現，需要控制和調節各條河流上下游及蓄滯洪區的蓄泄關系，整修加固河道堤防及水庫大壩等，這些工作都需要準確的高程數據作為基礎資料。因此，流域高程網復測，主要是沿水庫周邊、河流堤防、蓄滯洪區等沿線布測，并聯測重要水工建筑物，為建設海河流域防洪體系提供具有現勢性的高精度高程信息。

3．2流域水資源配置的需要

受全球氣候變化、不合理的水資源開發利用以及區域經濟快速發展等的影響，海河流域水資源供需矛盾非常突出，已經成為全國水資源緊缺的區域之一。合理的配置流域內水資源，建設重大水資源工程，滿足流域內農業、工業、城市等用水需求，需要大量測繪基礎資料。尤其海河流域是南水北調工程的受水區，需要將南水北調工程納入流域內的水資源配置的總體布局考慮。南水北調東、中線工程高程控制網均采用國家第二期一等水準網復測成果起算，海河流域高程控制網應與其保持一致。因此為處理好南水北調水資源與海河流域水資源合理的配置關系，需要將流域高精度高程控制網與南水北調工程的高程控制網統一起來。這在前兩次水準測量時是未涉及到的。

3．3流域水生態環境保護與修復的需要

海河流域水生態環境保護與修復的重點區域是山區重要水源地、平原主要天然河流及重要濕地，以及地下水城市水源地和嚴重超采區。山區重要水源地的高程控制資料還是1985-1989年布測的高程控制網，這些資料早已失去了現勢性；平原區的重要濕地沒有高精度的高程控制網資料。流域高程網復測對實現海河流域水生態環境的保護與修復，明確生態供水的水源與水量，實施河系溝通工程保障生態調水、加強生態供水的管理具有重要意義。

3．4海河流域東部地區地面沉降監測的需要

海河流域東部地區地面沉降形成于20世紀60年代中后期，主要發生在天津地區和京津以南的中東部平原。據有關部門監測，1969--1975年期間，海河流域東部地區地面沉降僅發生在14個地下水降落漏斗中心地帶。隨著深層地下水的大規模開采，地面沉降的范圍隨之擴大，到1985年，整個中東部平原均開始了地面沉降，累積地面沉降量大于500otni的面積達到數十平方千米，天津、滄州、任丘、霸州等沉降中心的平均下降速率7．8—47．3mm／a。1985-1990年，隨著地下水水位下降速率的加快，地面沉降范圍不斷擴大，累積地面沉降量大于500otni的面積達到8200km2，沉降速率增大到23．4100mm／a。至1998年，海河流域東部地區累計沉降量大于300otni的面積達1．82×104krn以上，大于1000otni的面積為755knq2。天津地區，累計沉降量大于1500toni的面積為133knq2，大于2000otni的面積為37km2。

目前，海河流域東部地區已經形成了天津、保定、滄州、衡水、任丘、南宮、霸州、大城、邯鄲、唐海、晉州等多個沉降中心區。地面沉降是我國平原地區的重要地質災害之一，由于地面沉降會給人類工程經濟活動和生存環境產生極大的危害，也給水利工程造成極大的危害。河流和水閘跟隨地面下沉，降低了河流的泄洪和抗風暴潮能力，造成堤防和閘體的水位和過水能力變化，影響堤防和閘體的防洪和抗災能力。海河流域的天津濱海新區和滄州地區位于環渤海灣，地面沉降與海平面上升疊加一起，將會進一步喪失地面標高、降低河流的泄洪和抗風暴潮的能力。

根據海河流域1989年與2002年二期水準測量資料對比，看到各條河流呈現不均勻沉降，獨流減河年均沉降量最大，為59mm／a，還鄉河年均沉降量最小，為2mm／a，年均沉降量大于10mm／a的河流占統計總數的78．6％，可見海河流域東部平原沉降是非常嚴重的，必須引起政府和水利部門高度關注，要定期對河流、堤防、水閘進行沉降監測，為水利規劃設計、水利工程建設、管理和防洪減災提供重要的基礎數據。海河流域東部平原各河流平均沉降統計量。

3．5水準標石丟失破壞現象嚴重

改革開放以來，我國社會經濟快速發展，GDP日益增長，隨著道路交通和城鎮鄉村的飛速建設，致使原有高程控制網的水準標石丟失和破壞都很嚴重，需要重建、重測。

2007年11月，中水北方勘測設計研究有限責任公司航測遙感院安排海河流域高程控制網水準標石野外調查工作，其中選擇1985-1989年線路3條，分別為灤河、洵河和濁漳河；選擇2001-2002年水準線路4條，分別為薊運河、大清河、北運河、滹沱河等。經過調查發現，灤河14座水準標石有2座可以使用，破壞率高達85．7％；洵河13座水準標石有2座可以使用，破壞率達84．6％；濁漳河16座水準標石12座被破壞或丟失，破壞率達75％；薊運河10座水準標石3座被破壞，破壞率達30％；北運河12座水準標石6座被破壞，破壞率達50％；大清河15座水準標石3座被破壞，破壞率達20％；滹沱河14座水準標石2座被破壞，破壞率達14．3％。通過此次調查，發現1985-1989年施測的高程控制網破壞率在80％以上，幾乎破壞殆盡，為海河流域做出巨大貢獻的第一期高程控制網幾乎不復存在了；2001-2002年施測的高程控制網破壞率幾乎近30％。由此可見，海河流域現有高程控制網破壞程度是非常高的。公務員之家

3．6維持高程控制網現勢性

國家第二期一等水準網復測已經完成復測和平差計算工作并公布使用，從公布的結果來看，各水準點的高程均有變化。1987-1989年布測的海河流域高程控制網是以國家第二期一、二等水準網布測的成果為起算依據進行高程控制網的設計和平差計算的，為了維持高程控制骨干網的現勢性，應將國家公布的最新成果聯測到海河流域高程控制網中來，從而提高海河流域高程控制網的精度和可靠度。

3．7流域信息化建設的需要

從上世紀90年代起，空間技術、計算機技術、網絡技術、信息技術和通訊技術取得了快速的發展，特別是水利信息化飛速發展的今天，海河水利委員會開展了“數字海河”建設，初步建成了流域骨干防汛信息網絡和以海委為中心的委系統骨干信息傳輸網絡，潘家口水利樞紐等委屬重點工程實現了自動監控；完成了流域水資源保護信息系統，初步建成了京津重要水源地水質自動監測系統；密云水庫上游水土保持監測系統投人試運行；全面開展了海委數據中心、流域防汛抗旱指揮系統等建設。所有這些系統的建設都離不開基礎空間信息數據庫，而高程控制網是基礎空間信息數據庫的最重要的空間數據組成部分，需要進一步更新和完善。

3．8經濟建設的需要

經濟建設需要測繪工作提供服務是顯而易見和毋庸置疑的，規劃是龍頭，測繪是基礎，因此，為維護經濟建設的可持續發展，布測海河流域高程控制網是完全有必要的。而且，海河流域綜合規劃修編的很多項工作都需要測繪工作的支持，而高程控制網復測是這些工作的基礎工作和前期工作。

四、結語

綜合分析這些因素，進行海河流域高程控制網復測是十分必要的。考慮地面沉降和水準標石破壞情況，參考全國各大城市沉降觀測均采用每年1次觀測周期，為此，對重要的大壩、堤防和水閘等重點水工建筑物水準點觀測頻率應為1～3年，整個河系高程控制網復測周期以5年為宜，為實現海河流域各項規劃目標和可持續發展提供基礎保障。