南四湖湖區水位站網高程系統校測分析

朱永廣，牛淼，劉猛

（濟寧市水文局，山東 濟寧 272019）

南四湖湖區水位站網高程系統校測分析

朱永廣，牛淼，劉猛

（濟寧市水文局，山東 濟寧 272019）

為分析查找南四湖湖區各水位站水位不合理現象原因，對湖區水位站網水準系統進行了校測。經分析湖區各站水準點之間高差關系，初步判定二級壩水文站、馬口水位站基本水準點下沉，南陽、微山、韓莊三站基本水準點無變動跡象。

南四湖；高程系統；水位站網

近年來，在南四湖水量調度中，湖區部分水位站出現了下游水位高于上游水位的不合理現象，直接影響湖區洪水分析計算以及水量調度決策。分析查找南四湖湖區各水位站水位出現不合理現象原因，成為目前亟待解決的問題。

1 基本情況

1.1 流域水位站網分布

南四湖湖區自上而下布設8處水位、水文站點，辛店、南陽、馬口、二級湖閘(上)等4站控制上級湖水位、水量變化過程，二級湖閘（下）、微山、韓莊（微）、韓莊閘(上)等4站控制下級湖水位、水量變化過程。二級湖閘、韓莊閘水利樞紐設立水文站分別監測控制上、下級湖的進出水量。主要入湖河道大運河、洸府河、泗河等9條大中河流，均布設水文站控制入湖水量。

1.2 湖區水準網基本情況

湖區各水文、水位站均按照規范設立基本水準點、校核水準點、參證水準點。根據《水文資料整編規范》（SL247-1999）的要求，校核水準點、參證水準點高程一般由基本水準點引測，水準點的埋設按照國家三等點標準設置，三個水準點形成測站水準點高程自校系統。

各站水位觀測資料均為凍結基面高程，每站凍結基面均有與國家二等水準網聯測后的56黃海基面、85國家基準的換算關系。各測站基本水準點每10年進行一次與國家水準網的聯測，每5年至少進行一次本站基本水準點、校核水準點、參證水準點之間的校測，平時若發現水準點有變動跡象時立即進行校測。每年的汛前、汛后要進行水準點至各斷面水尺樁的高程校測，根據校測成果確定各水準點及水尺零點高程的取用，以確保水位觀測的準確性。目前各水文站的基本水準點已于2005年與國家三等水準網進行了聯測，湖區水位站只對本站基本水準點、校核水準點、參證水準點進行了校測。

1.3 湖區水位不合理狀況

經統計并點繪湖區各站2000—2009年逐月平均水位過程線，可以看出，上級湖位于中游的馬口站水位最高，位于下游的二級湖閘（閘上）水位次之，位于上游的南陽站水位最低。下級湖各站水位較符合水位分布的一般規律，但二級湖閘（閘下）水位明顯高于微山、韓莊（微）兩站的水位。

2 水準網高程測量

2.1 外業測量

為初步查找目前水位出現的不合理現象，按照相關規范規定，對湖區各水文站水準點進行了校測，測量采用三等水準測量精度，布設閉合水準線路，測定各站點基本水準點之間的高差。線路布設以二級壩基本水準點“魯水文080-2”為基準，布設二級壩至馬口、南陽，二級壩至微山、韓莊閘各基本水準點四條線路。

測量儀器主要采用S20自動安平水準儀。單站測量技術指標按照三等水準限差要求，各條水準線路均按長途水準要求進行分段施測，每一測段符合三等水準測量精度要求。

水準線路遇有較大水域，水準儀無法跨越時，采用靜水面傳遞高程法。二級湖閘至南陽站水準線路需跨越南陽湖，水面寬度近2000m；二級湖閘至微山島站水準線路跨越微山湖，水面約600m，跨越兩處水面的測量采用了靜水面傳遞高程法進行施測。

2.2 測量精度評定

根據測量成果統計，所有測段及測量線路的精度均達到三等水準測量限差標準要求，各水準線路實測閉合差均在允許范圍內，測量成果合格。

二級壩至南陽往返高差不符值為8.0mm，二級湖至馬口往返高差不符值為9.0mm，二級湖至微山往返高差不符值為-24.0mm，二級湖至韓莊往返高差不符值為-13.0mm。按照規范規定，各單站測量最大視距均不超過75.0m，前后視距差±2.0m，各測段及測量線路累計視距差± 5.0m，同尺黑紅面讀數誤差均不大于±2.0mm，同站黑紅面所測高差之差均不大于±3.0mm。各水準線路測量精度統計見表1。

表1 南四湖湖區各站水準測量精度統計表

表2 南四湖湖區各站水準測量成果統計表

2.3 測量成果及分析

按照二級壩至各水文站水準實測資料，計算二級壩水文站基本水準點“魯水文080-2”與南陽水位基本水準點“魯水文158”、馬口水位站基本水準點“B.M.”、微山水位站基本水準點“魯淮45”、韓莊閘站基本水準點“BM1”之間的高差，并分析各站基本水準點原用56黃海高程之差，進行比較。南四湖湖區以二級壩和南陽為準的各站及湖區水準測量成果見表2。

按照規范，所校測的各站基本水準點與二級壩基本水準點的高差，與其原使用高差之差，若大于允許不符值可初步判定為水準點有變動跡象。表2中，各站水準測量成果統計數據表明，南陽、馬口、微山本次測量高差與原用56黃海高程之差，均超過允許值，韓莊站數值也接近允許值，從各水準點變動方向分析，除馬口站外，二級壩站相對南陽、微山、韓莊均為負值，變動數值分別為-104.0mm、-154.0mm、-82.0mm。

經實地考察，南陽、韓莊、微山三處地質條件穩定，水準點未發現變動跡象。利用本次測量成果，分析南陽與微山、韓莊基本水準點高差與原用56黃海高程之差，其不符值分別為-50.0mm、22mm，均小于允許不符值±126.0mm、±131.0mm，說明南陽、微山、韓莊三站基本水準點無變動跡象；南陽與二級壩實測高差不符值104.0mm、允許±97.0mm，超出允許范圍，表明二級壩基本水準點有變動跡象，詳見表2。

由表2分析，可初步判定二級壩基本水準點為下沉趨勢，下沉量在100mm左右。

經分析，二級壩下沉原因：一是自大壩除險加固以來，施工活動頻繁，尤其大型機械及過往大壩的重型車輛較多，造成水準變動的可能性較大；二是近年來經濟建設加快，湖區煤炭開采量大，導致湖底下沉的可能性也不能排除。

二級壩相對于馬口站變化趨勢為正值。馬口站自1991年遷入新莊臺后，根據1996和2001年由滕州淤莊國家二等水準點BM65引測情況，由于莊臺為湖泥堆筑持續下沉，已分別下沉90mm、80mm，本次測量馬口站水準點仍下沉，是自2001年后繼續下沉的具體反映，其下沉量大于二級壩水準點的下沉量，屬水準點變動的正確反映。

通過測量成果的分析，基本摸清了湖區各水文站水準點之間高差關系。根據水準測量成果及分析情況，并分析目前湖區各站水位之間的關系，湖區水位不合理現象，可初步判定為二級壩水文站基本水準點下沉所致，下沉量為100mm左右；馬口站位于馬口新莊臺，基本水準點自2001年校測修正后仍持續下沉，其下沉量大于二級壩；南陽、微山、韓莊三站水準點基本穩定。

3 結語

限于經費等原因，本次測量未與國家高等級水準點聯測，為準確查清各站水準點高程變化量，按照有關技術規范要求，建議需對湖區各站水準點，尤其是二級壩站進行高等級水準復測，按照二等水準測量方法，收集采用國家二等水準網資料，進一步校核各水準點高程值，從而確定有關站點準確合理的高程水準資料。

由于近年來經濟大開發等人類活動較為頻繁，尤其煤礦開采區，造成地表擾動嚴重，湖區部分地區有可能持續性下沉，使各站引據水準點高程有可能變化。建議對所有水文、水位站的水準點進行定期與國家水準網聯測，及時采取分析修正措施，確保湖區水位站網高程系統的穩定性與可靠性，以收集準確可靠的水文資料，為湖區水量調度提供技術支撐。

[1]沂沭泗水利管理局．沂沭泗防汛手冊[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]杜昌華.濟寧防洪.濟南：山東科學技術出版社，2004.

（責任編輯趙其芬）

P336

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1009-6159（2017）-01-0033-02

2016-08-24

朱永廣（1978—），男，工程師