水力發電測量論文

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1小水電工程的特點

小水電一般裝機5000KW以下，整個工程由攔水壩、引水洞（支洞）、壓力管和廠房等組成。引水式或混合式小水電站多處于山地狹谷地帶，交通不便，林木茂盛通視差，它的地面控制測量工作相對于堤壩式電站更加復雜和困難。這種電站水頭多在30m以上，高的可達數百米，引水隧洞由一個或一個以上的洞組成，單個洞長一般小于2km，洞內坡度0.2％，橫向貫通允許限差為20cm，高程貫通限差為5cm。

小水電工程測量工作的主要內容有建立平面和高程控制網，測繪庫區、壩址、進出洞口（中洞）、壓力管和廠房的數字化地形圖（庫區和其他區域的比例尺一般分別為1：2000和1：500），以及工程施工放樣。測區采用任意直角坐標系和假定高程系，如是流域綜合開發，可用區域內或國家統一的平面和高程系統。

2地面控制測量

2.1GPS與EDM導線結合的方法對于高水頭的小水電工程，輸水隧洞的控制是整個工程的核心。由于小水電工程處位于山地狹谷這種特殊的位置，采用GPS測量往往受到地形條件的限制，不能直接在壩址、進出洞口（支洞口）、廠房等關鍵位置上施測，而只能在附近山脊等開闊處選取合適的點，再用EDM導線延伸至需要的位置上。

在各施工區如壩址、洞口、廠房等處布點時，每處至少應布設2～3個點，并使各相鄰點兩兩通視，最好能組成一個三角形。GPS觀測的時間依工程對點位的精度要求不同而不同，一般20～30分鐘即可，檢驗測量成果精度的方法，通常有3種：用全站儀（測距儀）測量兩點間的平距與GPS二維約束邊長進行比較（同一投影面上）[1]；用全站儀測量單角，與GPS坐標反算角度值進行比較；用GPS對原測點位在不同時間進行重測等方法進行檢驗。

GPS測量的二維精度可靠，但高程精度偏低，其高程中誤差一般為±10cm，不能滿足施工要求而需重新布設一條具有四等精度的測距三角高程導線或水準路線，這項測量工作特別是在交通不便的山區，工作量也是非常大的。

2.2EDM三維導線測距導線作為小水電工程的地表控制，也是非常合適的。一方面全站儀在生產單位已得到全面的普及，同時它又有良好的測角、測距精度，目前2秒級全站儀每公里測距精度一般都在3+2ppm（mm）以內，另一方面，測距導線選點的自由度大，能在所需要的地方布點，并能一次性完成平面和高程控制測量。為提高隧洞的貫通精度，減少壩址與廠房間的控制點的數量，導線宜布設成直伸型。

2.2.1閉合導線：這種閉合導線的布設形式為狹長型（如圖1），A為進洞口控制點，D為出洞口控制點，1、2、……6點為中間點，單號點與雙號點各構成一條導線，選點時，應使1與2，3與4等兩兩相鄰的點間距為2m以內，并用鋼卷尺量出間距。

觀測時按閉合導線的要求施測，從A始按1、2、3……6順序至D。水平角、豎直角、斜距的觀測及往返平距和高差的限差要求，視隧洞的長度分別依一或二級導線和四、五等EDM三角高程的要求。這種形式布設的導線點位坐標不僅可以得到檢核和精度衡量，同時最大限度的減少了工作量。

2.2.2雙支導線：當狹長的閉合導線中的某一點或幾點重合時，即成此類型（如圖2）。這種導線與閉合導線的觀測相同。一般地，這種導線可單雙站交替設置，在重合點上只需設置一次儀器或覘牌。計算既可按兩條支導線單獨進行，也可按閉合導線的方法進行計算（當路線交叉時，只能按雙支導線計算），此外，還可以比較重合點以及終點的坐標值而得到檢核。

上述兩種導線還可通過比較兩鄰近點的實測距離與它們的坐標反算距離進行檢核[2]。

2.2.3單支導線：當引水洞較短時（一般小于1.5km），可布設成單支導線（如圖3）。觀測的內容與各項精度指標與上述兩類導線一致。為便于檢核，水平角觀測時應對左右角各觀測一至二測回，圓周閉合差應小于10秒。在進行距離和高差觀測時，可用兩次儀高法觀測，以獲得兩組數據而得到校核。

2.2.4高程測量：小水電工程的高程測量一般在施測EDM導線時同時完成。施測時按照四等或五等的三角高程要求進行，要特別注意各項限差要求，確保精度要求（特別是往返高差），以防返工。也可在條件較好時用水準測量的方法觀測高差。3EDM三維導線的長度及精度估算

地面導線的建立除了測圖外，主要是為了指導隧洞的開挖并使之貫通，以及放樣攔水壩、廠房及壓力管等，其中最主要的是用于前者。根據貫通誤差的來源與分配的原則[3]，對于雙向開挖的隧洞，地面控制對橫向貫通的影響值為

Mq為貫通誤差，以Mq=10cm代入，Mq＝5.8cm，即得地面導線最弱點的點位中誤差。對于上述的三種形式導線，都可用直伸支導線終點精度的估算方法來估算導線最弱點的精度。在任意平面直角坐標系中，支導線由于沒有起算數據誤差和因起算數據誤差引起的誤差[4]，其最弱點的點位中誤差的計算如下式：

根據大量的EDM一級導線測量數據統計，測距精度等于或高于5＋5ppm的2″全站儀的測距中誤差≤±5mm，測角中誤差約為±3″[5]，據此并依（1）式計算不同長度和邊數的支導線最弱點的點位中誤差M（如表1）。

當導線的長度達到或超過2000m時，最弱點的點位中誤差達到或超過了5.8cm，也即在地面導線長度在2000m以內時，可用單支導線（一級導線的觀測要求）控制；當長度在2000m以上時，應用閉合或雙支導線作控制，它們的最弱點的點位中誤差為單支導線的/倍。

4結論

4.1GPS與EDM導線相結合用于小水電工程的地面控制測量，是一種效率高、平面精度高，并省力的好方法，但該法投入大，外業儀器多，高程精度欠佳。在高程精度要求稍低時（±10cm），可直接用其成果，不需再進行四等EDM三角高程測量。

4.2EDM三維導線是小水電工程測量中常用的方法，但布點時要盡量使導線成直伸狀，以提高精度減少橫向貫通誤差。

4.3對于地面控制導線長度小于1500m的短隧洞，單支導線作為它的地面控制測量方法，是個很好的選擇，不但省時省力，而且效益好。該法在近幾年省內外的小水電工程的隧洞施工中被作者多次應用，效果非常好，貫通誤差均在規定的誤差范圍內。單支導線的測量要注意自身的校核，如測左右角，雙儀高法重測等。

摘要：測量工作在小水電工程建設中起著重要的作用。結合自身的測量經驗，介紹了用GPS與EDM導線建立小水電工程地面控制網的幾種常用并有效的方法。

關鍵詞：水力發電工程測量控制網導線測量

參考文獻：

[1]中海達測繪儀器公司.中海達GPS數據處理軟件Ⅲ使用手冊[M].2003.

[2]陶元洲.單程雙測導線測量[J].《測量員》.1991.（4）.

[3]李青岳等.工程測量學[M].北京：測繪出版社.1995（第二版）．

[4]本書編寫組.測量學[M].北京：測繪出版社.1991年（第三版）.

[5]潘寶玉等.城市一、二級EDM導線適宜長度的探討[J]《地礦測繪》.1994，（1）.