農(nóng)田水利工程測(cè)量的幾種方法

明子暉

(綏芬河市水務(wù)局，黑龍江綏芬河 157300)

農(nóng)田水利工程測(cè)量的幾種方法

明子暉

(綏芬河市水務(wù)局，黑龍江綏芬河 157300)

農(nóng)田水利工程主要是指分布在田間，用提、引、蓄、抽等方式給農(nóng)田提供灌溉的工程，主要有渠道、水庫(kù)、水閘、機(jī)電井、塘壩等。文章針對(duì)農(nóng)田水利工程的測(cè)量方法進(jìn)行探討，介紹了幾種水利設(shè)施的測(cè)量作業(yè)方法。

農(nóng)田;水利工程;渠道測(cè)量;地形測(cè)量;施工測(cè)量;GPS;技術(shù)要求

1 渠道測(cè)量

在修建渠道時(shí)，為了決定渠線的走向和渠道沿著什么高程開挖等等，都需要進(jìn)行各種測(cè)量工作。渠道的測(cè)量常用設(shè)備是水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺。測(cè)量通常包括：渠道選線、中線測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量、土方計(jì)算和邊坡樁的放樣等工作。

1.1 渠道選線

對(duì)于灌溉渠道，選線的任務(wù)是選定一條由水源貫穿灌區(qū)的合理路線，在地面上標(biāo)定渠道中心線的位置。渠線選擇的好壞將直接影響到工程效益和修建費(fèi)用等，必須對(duì)農(nóng)田需水量、地形、地質(zhì)、土壤、水文等條件進(jìn)行綜合考慮。

選定渠線時(shí)，必須考慮到灌溉面積較大，而占用耕地要少，開挖或填筑的土、石方量少，所需修建的附屬建筑物少;同時(shí)也要考慮到渠道沿線要有較好的地質(zhì)條件，盡量避免通過(guò)灘地和沙地等不良地質(zhì)的地段，以免發(fā)生嚴(yán)重的滲漏和塌方的現(xiàn)象。

1.2 中線測(cè)量

在平原地區(qū)，當(dāng)渠道中線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在地面上標(biāo)定以后，即可用測(cè)繩丈量渠線的長(zhǎng)度，這就是中線測(cè)量。丈量時(shí)，一般每隔100 m(或50、30、20 m等整數(shù))在渠道中心線上打一個(gè)標(biāo)明里程的樁，叫做“里程樁”，它是用30～50 cm長(zhǎng)的竹片或木樁制成的。

對(duì)于流量不大的渠道，在渠道拐彎處，可以適當(dāng)多打一些加樁，隨彎就彎，使水能平順地流動(dòng)。對(duì)于流量較大的干渠，在渠道拐彎處必須設(shè)一段圓曲線，依著曲線修筑渠道，使水能沿著曲線流動(dòng)，以免流水沖刷渠道。對(duì)于環(huán)山而走的渠道，當(dāng)渠線的大致走向確定后，中線測(cè)量往往是和探測(cè)渠線的位置同時(shí)進(jìn)行，以便根據(jù)中線組丈量的距離算出各探測(cè)點(diǎn)的高程。

1.3 縱斷面測(cè)量

縱斷面測(cè)量的目的，是測(cè)出各樁子的地面高程。所以，應(yīng)把水準(zhǔn)尺放在樁子邊的地上。作為轉(zhuǎn)點(diǎn)的觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在樁子邊踏入尺墊把水準(zhǔn)尺放在尺墊上，以免由于轉(zhuǎn)點(diǎn)位置的改變而引起較大的差錯(cuò)。

當(dāng)渠線上各里程樁及加樁的高程測(cè)出后，為了檢查所選路線是否合適，并估算工程量，應(yīng)根據(jù)縱斷面測(cè)量外業(yè)的成果進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理，繪制渠線縱斷面圖。

1.4 橫斷面測(cè)量

縱斷面的測(cè)量只反應(yīng)了渠道中心線高低起伏的實(shí)地情況，而渠道都是有一定寬度的，僅是中心線的高低還不能代表整個(gè)渠道的地形。為了較詳細(xì)地反映渠線兩旁一定距離內(nèi)的地面高低起伏情況和計(jì)算土方量，還必須要進(jìn)行橫斷面測(cè)量。

橫斷面測(cè)量外業(yè)是在各里程樁和加樁處測(cè)量垂直于渠線方向的地面高低情況。測(cè)量的寬度隨渠道的大小而定，一般來(lái)說(shuō)，渠道大些，所要測(cè)量橫斷面的寬度也要大些。如遇填方和挖方較大的地段，橫斷面測(cè)量應(yīng)適當(dāng)加寬。

1.5 土方計(jì)算

渠道土方計(jì)算常用平均斷面法，先算出相鄰兩中心樁應(yīng)挖(或填)的橫斷面面積而取其平均值，再乘以兩斷面的距離，即可求得這兩中心樁之間的土方量。以公式表示，則有：

式中：V為兩中心樁間的土方量，m3;A1，A2為兩中心樁上應(yīng)挖(或填)的橫斷面面積，m2;D為兩中心樁間的距離，m。

由式1求出的土方量，雖是近似值，但它簡(jiǎn)單易算，精度也已滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需要，所以生產(chǎn)上大多數(shù)采用此法來(lái)計(jì)算渠道的土方量。

1.6邊坡樁的放樣

為了標(biāo)明開挖范圍，以便于施工，需要把設(shè)計(jì)橫斷面的邊坡線與原地面線的交點(diǎn)(如圖1中的a、b點(diǎn))，用木樁在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，這項(xiàng)工作稱為邊坡樁的放樣。

由圖1可知，邊坡樁a、b與與中心樁M(里程樁或加樁)的水平距離分別L1和L2，這些距離，可直接在橫斷面圖中量得。放樣時(shí)，根據(jù)從圖上量得的L1和L2長(zhǎng)度分別在實(shí)地上自中心樁M開始，沿橫斷面的方向向左量取距離L1，即得邊坡樁a的實(shí)地位置，并向右量取距離L2得邊坡樁b的實(shí)地位置，打下木樁，作為開挖界線的標(biāo)志。

圖1 橫斷面示意圖

2 地形測(cè)量

農(nóng)田水利工程建設(shè)時(shí)必須對(duì)工程所在地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等情況進(jìn)行深入的調(diào)查，使工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)建立在可靠的基礎(chǔ)上。地形測(cè)量就是為工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供有關(guān)的地形資料。進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，除了采用水準(zhǔn)儀外，還經(jīng)常用到經(jīng)緯儀、GPS等。

2.1 經(jīng)緯儀

經(jīng)緯儀是主要測(cè)量?jī)x器之一，它可以用來(lái)測(cè)量水平角，豎直角和水平距離，以確定地面點(diǎn)的平面位置和高程。在進(jìn)行水平角測(cè)量之前，首先要將經(jīng)緯儀對(duì)中和整平，對(duì)中的目的是使儀器的豎軸和水平度盤的中心對(duì)準(zhǔn)水平角的頂點(diǎn)(測(cè)站點(diǎn))，而整平則是為了使水平度盤處于水平位置。

2.2 GPS

在我國(guó)測(cè)繪行業(yè)，GPS的應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展速度很快。利用GPS進(jìn)行定位的基本原理，是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間距離(或距離差)的觀測(cè)量為基礎(chǔ)，并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬間坐標(biāo)來(lái)確定用戶接收機(jī)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，即待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)。由此可見，GPS定位方法的實(shí)質(zhì)，即是測(cè)量學(xué)中的空間距離后方交會(huì)。為此，在1個(gè)觀測(cè)站上，原則上有3個(gè)獨(dú)立的距離觀測(cè)量便夠了，這時(shí)觀測(cè)站應(yīng)位于3顆衛(wèi)星為球心，相應(yīng)距離為半徑的球與觀測(cè)站所在平面交線的交點(diǎn)。但是，為了消除接收機(jī)的鐘差，便至少需要4個(gè)同步偽距觀測(cè)值。也就是說(shuō)，至少必須同時(shí)觀測(cè)4顆衛(wèi)星。GPS進(jìn)行測(cè)量的基本技術(shù)要求見表1。

表1 GPS進(jìn)行測(cè)量的基本技術(shù)要求

3 水利工程施工測(cè)量

勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作，主要是測(cè)繪與工程有關(guān)的地形圖以及縱橫斷面圖，為水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供必要的地形資料。施工階段的測(cè)量工作主要是放樣，即將圖紙上已經(jīng)設(shè)計(jì)好的建筑物位置及尺寸正確地放樣到地面上，以便進(jìn)行施工。因此，放樣時(shí)施工的第一道工序，也是將工程建筑物的設(shè)計(jì)付諸實(shí)現(xiàn)的主要環(huán)節(jié)。合理的設(shè)計(jì)方案要通過(guò)精心的施工才能實(shí)現(xiàn)，只有把勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工各個(gè)環(huán)節(jié)工作做好，才能達(dá)到興建工程改造自然的目的。

3.1 渡槽施工測(cè)量

渡槽主要由基礎(chǔ)、槽架和槽身3部分組成。渡槽施工測(cè)量就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求配合施工進(jìn)度，將這幾部分的位置、形狀、大小等在實(shí)地測(cè)設(shè)出來(lái)，作為施工的依據(jù)。渡槽的施工順序是：①渡槽基礎(chǔ)的清基和澆筑;②槽架的預(yù)制和吊裝(或現(xiàn)澆);③槽身的預(yù)制和吊裝(或現(xiàn)澆)。

在興建渡槽時(shí)，首先應(yīng)在地面上測(cè)定基礎(chǔ)的中心位置，以便清基，進(jìn)而澆筑基礎(chǔ)。當(dāng)基礎(chǔ)澆筑完畢，并經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)之后，接著把預(yù)制的排架吊裝在杯形基礎(chǔ)上。在排架起吊之前，必須對(duì)基礎(chǔ)杯口的底部高程和斷面大小進(jìn)行檢查，同時(shí)用鋼尺對(duì)預(yù)制排架的寬度、長(zhǎng)度、對(duì)角線長(zhǎng)度以及排架柱截面的大小等進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，才能起吊。起吊之后，最主要的是保證排架豎直地立于基礎(chǔ)之上。為此，在起吊之前用墨線標(biāo)明排架的中心線，并在其頂端系上垂球，或在基礎(chǔ)縱橫軸線方向安置經(jīng)緯儀，以便在起吊時(shí)，根據(jù)垂球線或經(jīng)緯儀的視線對(duì)排架逐步調(diào)整，使其立于垂直狀態(tài)。最后現(xiàn)澆槽身時(shí)，用經(jīng)緯儀按渡槽軸線測(cè)設(shè)槽身的方向，用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)槽身的高程，據(jù)此立模進(jìn)行澆筑。

3.2 隧洞施工測(cè)量

隧洞的施工測(cè)量包括洞外和洞內(nèi)兩部分。洞外施工測(cè)量主要是在地面上標(biāo)定隧洞的中心線及隧洞進(jìn)出口、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、豎井、旁洞、斜洞的位置，并求出隧洞的長(zhǎng)度;洞內(nèi)施工測(cè)量主要是根據(jù)洞外已標(biāo)定的隧洞中心線控制開挖方向和高程，確保隧洞貫通。

3.3 土壩施工測(cè)量

修建土壩為攔洪蓄水，發(fā)展水利水電事業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了極其重要的作用。在修建土壩時(shí)，為了將設(shè)計(jì)圖紙上的土壩放樣到地面上，就要進(jìn)行各種放樣工作，以保證施工的順利進(jìn)行。施工測(cè)量工作包括：壩軸線的測(cè)定、高程控制點(diǎn)的布設(shè)、清基開挖線和坡腳線的測(cè)定，以及壩體填筑時(shí)的邊坡控制等。

［1］周曉平，劉秀紅.我國(guó)農(nóng)田水利工程的性質(zhì)和管理模式探討［J］. 人民黃河 2007，29(3)：6-7.

［2］李益農(nóng)，許迪，李福祥，等.GPS在農(nóng)田土地平整地形測(cè)量中應(yīng)用的初步研究［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2005，21(1)：14-15.

［3］葛子輝，陸維斌.新農(nóng)村建設(shè)與農(nóng)田水利配套設(shè)施建設(shè)的關(guān)系［J］. 節(jié)水灌溉 2008(5)：22-23.

［4］王冠軍，陳獻(xiàn)，柳長(zhǎng)順等.新時(shí)期我國(guó)農(nóng)田水利存在問題及發(fā)展對(duì)策［J］.中國(guó)水利 2010(5)：36-37.

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1007-7596(2011)06-0108-02

2011-04-27

明子暉(1979-)，女，山東昌邑人，從事農(nóng)田水利工作。