石埡子水電站庫區淹沒界樁測量方案設計

胡寒露，蔣慶仁

（中國電建集團貴陽勘察設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

石埡子水電站位于烏江中游的洪渡河支流上，是洪渡河干流水電梯級開發的第六級，壩址距離烏江匯合口69.5km，水庫正常蓄水位相應庫容3.218億m3，工程開發任務以發電為主，兼顧防洪等任務。電站裝機容量120MW，保證出力28.24MW，多年平均年發電量4.53億kW·h。樞紐為二等大（2）型工程。水庫庫區主要有三大支流，總長約25.21km，總淹沒面積（含施工區提前征用部分）8.84km2。其中，陸地面積6.94km2，水域面積1.90km2；淹沒耕地2.07km2，淹沒林地4.26km2。

庫區淹沒范圍較大，需要測量的界樁數量較多，且河道兩岸植被茂密、交通不便，因此需要精心設計測量方案，協同內業、外業測量工作，保障界樁測量成果，并盡量提高測量效率[1]。測區平面圖如圖1所示。

1 測量要求

1.1 界樁布設密度要求

平地、丘陵地區內大片的耕地，以及經濟價值較高的林區，100～200m設1個界樁；城鎮、居民地、工礦企業、名勝古跡，兩端各設1個，中間按其規模和地形布設；面積不大的山區耕地，稀疏的獨立房屋、林地、荒山、草地，每隔200～500m設1個界樁；坍岸、防護地區、浸沒區、風景區，相鄰界樁互相通視，每處設不少于2個界樁。

與此同時，考慮到石埡子電站庫區較長、陡壁較多，且生長的多為天然灌木，經濟價值較小，在這些地帶每隔1000～2000m設1個界樁[2]。

1.2 界樁測量精度要求

集鎮、居民地、工礦企業、名勝古跡、風景區、重要建筑物、公路、地面傾角大于2°的大片耕地，其界樁高程中誤差應小于±0.1m；地面傾角為2～6°的耕地和經濟價值較大的地區，如大片森林、竹林、油茶林、果林、藥園、牧場等，其界樁高程中誤差應小于±0.2m；地面傾角為大于6°的耕地和其他具有一定經濟價值的地區，如一般樹林、竹林等，其界樁高程中誤差應小于±0.3m。

1.3 界樁物理特性

界樁可用20cm×20cm×80cm規格的長方體水泥樁（在現場澆筑，也可預制），也可在固定的巖石上應用鉆子刻出較深的痕跡，并涂上紅油漆。

1.4 界樁測量及埋設高程

耕地、園地界樁高程是考慮20年泥沙淤積后，5年一遇洪水回水水面線，壩前回水不顯著段在正常蓄水位的基礎上加安全超高0.5m（取值結合風浪爬高和船行波計算確定）所形成的外包線的高程；林地、草地和其他地類，界樁埋設高程，為正常蓄水水位線（平水線）高程；農村居民點、集鎮、工礦企業、公路、電力電信、水利水電設施考慮20年泥沙淤積后，以20年一遇洪水回水水面線與壩前回水不顯著段在正常蓄水位基礎上加安全超高1m（取值結合風浪爬高和船行波計算確定）所形成的外包線即為界樁的高程；施工征地系以工程施工征地需要和建筑物占地為前提，以施工規劃確定的范圍（施工占地界址點坐標）為界線。

2 測量方案設計

2.1 儀器及設備

2″級Leica1102全站儀1臺；2″級Leica702全站儀1臺；5″級Leica407全站儀2臺；筆記本電腦若干臺。

2.2 庫區測量方案

石埡子電站壩址Ⅱ等施工控制網GPS點（II-6，II-7）和沙壩電站Ⅱ等施工控制網GPS（SP1，SP2）作為起算依據，發展Ⅳ等GPS點及其Ⅳ等導線，往庫區引測，在巖平、沙溪岔河口、金魚峙、春雷大橋（桿子營）、洋崗河大橋、桐木嶺大橋、洋溪河、安家寨、龍塘、邊江大橋、下深溪布設12對（24個）GPS點作平面控制閉合點；加密Ⅳ等導線及Ⅳ等三角高程導線及圖根點，作為庫區紅界樁測量的起算依據；將高程閉合至規劃階段測設的Ⅲ等水準點上。

高程合線路1為石埡子壩址—邊江大橋—春雷大橋（桿子營）—沙壩電站Ⅱ等施工控制網SP1；高程合線路2為石埡子壩址—邊江大橋—珍珠—桃符壩；高程合線路3為洋崗河大橋—桐木嶺大橋—渝家。

2.3 庫區界樁測量實施

（1）首級控制測量。用6臺AshtechGPS接收機按D級GPS網進行平高測量，對各控制點進行三維約束平差。為了保證幾大電站梯級開發平面坐標的一致性，GPS首級控制選用石埡子Ⅱ等施工控制網Ⅱ-7、Ⅱ-6，以及沙壩電站SP01、SP02作為坐標起算點，建立覆蓋整個庫區區域的GPS首級控制網，編號為SG01，SG02，…，SG24。同時，考慮到發展下一級控制網的方便性，把首級控制網中的各個點盡量布設在交通便利、地質條件優越、利于觀測的位置，全部采用刻石造標。

坐標系采用1954北京坐標系，中央子午線為108°。

外業采用2個時段觀測，60min/時段；數據處理采用Ashtechsolutions 2.60軟件，并下載GPS精密星歷進行處理。

根據地形條件及此次測量工作的要求，在采集GPS數據時，對GPS信號的傳播誤差采取了有效措施：為了消弱電離層時延變化所引起的定位精度損失，采用AshtechGPS接收機采集數據；為了削弱對流層時延變化所引起的定位精度損失，選取適宜的衛星高度截止角，同時觀測測站處的氣象要素，以計算氣象要素對流層引起的GPS信號進行時延改正。

為減少多路徑誤差，測量站位盡量避開臨近水面、建筑物、微波中繼站等，強反射地面、環境和強輻射源等地區同時采取適當變換天線高度和給GPS信號接收天線增設一定大小的微波吸收屏的措施。

（2）加密控制測量。測區部分河段為懸崖峭壁，導線無法進行施測。因此，打破傳統的大地測量逐級控制、層層加密的作業方法，在首級控制的基礎上，采用電磁波測距導線和布設E級GPS點相結合的方法，進行Ⅴ等導線和圖根加密控制測量。

導線一般布設成附合導線，個別困難地區布設成單定向導線或支導線。單定向導線或支導線均采用水平角分別觀測左右角、平距及高差往返測的方法進行測量，避免出現人為粗差。各加密控制點（E級GPS點除外）的高程均采用電磁波三角高程施測。相鄰導線點間高差進行對向觀測，各支點及導線的起、閉點單向觀測棱鏡的2個不同高度，各測一個測回，避免粗差。干流上所有的三角高程導線，均閉合在規劃階段測量的三等水準點上。

（3）界樁埋設。在設計的模型內預制好界樁（20cm×20cm×80cm），測量出精確高程后，現場埋設界樁。在淹沒線上有固定石頭的地方，用刻石界樁代替水泥界樁。界樁埋入地下60cm，露出地面20cm。對每個樁進行編號，號碼按設計要求，依次編排。

界樁密度：耕地、村寨、集鎮區域100～300m埋設1個（相鄰點以能通視為準），荒山、林地（含灌木林）、草地、未利用地，800～1000m埋設1個。所有專業項目設施，均測有高程，并以臨時界樁形式標注。

（4）界樁高程。在測量控制點上，按不同地類在各斷面上的高程測量界樁。

壩前回水不顯著段，考慮風浪爬高：耕地、園地類界樁埋設高程為544.5m；集鎮、村寨、交通界樁埋設高程為545m；林地（含灌木林）、草地、未利用地界樁埋設高程為544m。

壩前回水顯著段：耕地、園地類按20年泥沙淤積，5年一遇洪水回水計算高程埋設；集鎮、村寨按20年泥沙淤積，20年一遇洪水回水計算高程埋設；荒山、林地（含灌木林）、草地、未利用地界樁埋設高程為544m。

3 測量精度評定

共敷測E級GPS點28個（含已知點）。施測平面一級控制導線2條，總計導線長18.35km；施測圖根三角高程附合導線2條，支導線1條，總長12.2km。

GPS測量相對定位成果符合以下要求：數據點的高度角大于20°；基線解中距離殘差的標準差不得大于30mm；重復基線測量的差值小于接收機標稱精度的2.828倍；異步環和同步環各坐標分量閉合差滿足規范規定的要求，最弱邊相對中誤差為1/46826，小于規范要求1/40000。

精度評定包括相鄰點邊長相對中誤差精度、重復基線精度和其他精度統計，其較差應小于規范規定的2.828σ（GPS接收機標稱精度，σ=5mm）的限差要求。

4 質量檢查

4.1 資料檢查

記錄格式基本能按規范要求填寫，記錄計算正確、清晰；控制測量計算的起算數據引用正確，控制網的限差符合規范要求。

4.2 外業檢查

為了保證測量成果的可靠性，對界樁進行實地檢查。抽樣檢查界樁點，實地測量坐標與圖上量算坐標點位誤差。

5 結束語

上述測量方案摒棄了傳統的測量方法，利用分級布設GPS網和圖根導線、三角高程導線和GPS高程等相結合的方法，克服了測區因地形條件、界樁分布廣等困難給各級控制測量帶來的不利影響，有效提高了作業效率和成果精度。利用該方法測量界樁時，需全過程按照ISO9001質量管理體系要求控制各個作業過程，保證測繪成果可靠，精度和優良率高。