农田水利工程测量的几种方法

2011-06-08明子晖

黑龙江水利科技 2011年6期

关键词：渡槽横断面土方

明子晖

(绥芬河市水务局，黑龙江绥芬河 157300)

农田水利工程测量的几种方法

明子晖

(绥芬河市水务局，黑龙江绥芬河 157300)

农田水利工程主要是指分布在田间，用提、引、蓄、抽等方式给农田提供灌溉的工程，主要有渠道、水库、水闸、机电井、塘坝等。文章针对农田水利工程的测量方法进行探讨，介绍了几种水利设施的测量作业方法。

农田;水利工程;渠道测量;地形测量;施工测量;GPS;技术要求

1 渠道测量

在修建渠道时，为了决定渠线的走向和渠道沿着什么高程开挖等等，都需要进行各种测量工作。渠道的测量常用设备是水准仪及水准尺。测量通常包括：渠道选线、中线测量、纵横断面测量、土方计算和边坡桩的放样等工作。

1.1 渠道选线

对于灌溉渠道，选线的任务是选定一条由水源贯穿灌区的合理路线，在地面上标定渠道中心线的位置。渠线选择的好坏将直接影响到工程效益和修建费用等，必须对农田需水量、地形、地质、土壤、水文等条件进行综合考虑。

选定渠线时，必须考虑到灌溉面积较大，而占用耕地要少，开挖或填筑的土、石方量少，所需修建的附属建筑物少;同时也要考虑到渠道沿线要有较好的地质条件，尽量避免通过滩地和沙地等不良地质的地段，以免发生严重的渗漏和塌方的现象。

1.2 中线测量

在平原地区，当渠道中线的转折点在地面上标定以后，即可用测绳丈量渠线的长度，这就是中线测量。丈量时，一般每隔100 m(或50、30、20 m等整数)在渠道中心线上打一个标明里程的桩，叫做“里程桩”，它是用30～50 cm长的竹片或木桩制成的。

对于流量不大的渠道，在渠道拐弯处，可以适当多打一些加桩，随弯就弯，使水能平顺地流动。对于流量较大的干渠，在渠道拐弯处必须设一段圆曲线，依着曲线修筑渠道，使水能沿着曲线流动，以免流水冲刷渠道。对于环山而走的渠道，当渠线的大致走向确定后，中线测量往往是和探测渠线的位置同时进行，以便根据中线组丈量的距离算出各探测点的高程。

1.3 纵断面测量

纵断面测量的目的，是测出各桩子的地面高程。所以，应把水准尺放在桩子边的地上。作为转点的观测点，应在桩子边踏入尺垫把水准尺放在尺垫上，以免由于转点位置的改变而引起较大的差错。

当渠线上各里程桩及加桩的高程测出后，为了检查所选路线是否合适，并估算工程量，应根据纵断面测量外业的成果进行内业整理，绘制渠线纵断面图。

1.4 横断面测量

纵断面的测量只反应了渠道中心线高低起伏的实地情况，而渠道都是有一定宽度的，仅是中心线的高低还不能代表整个渠道的地形。为了较详细地反映渠线两旁一定距离内的地面高低起伏情况和计算土方量，还必须要进行横断面测量。

横断面测量外业是在各里程桩和加桩处测量垂直于渠线方向的地面高低情况。测量的宽度随渠道的大小而定，一般来说，渠道大些，所要测量横断面的宽度也要大些。如遇填方和挖方较大的地段，横断面测量应适当加宽。

1.5 土方计算

渠道土方计算常用平均断面法，先算出相邻两中心桩应挖(或填)的横断面面积而取其平均值，再乘以两断面的距离，即可求得这两中心桩之间的土方量。以公式表示，则有：

式中：V为两中心桩间的土方量，m3;A1，A2为两中心桩上应挖(或填)的横断面面积，m2;D为两中心桩间的距离，m。

由式1求出的土方量，虽是近似值，但它简单易算，精度也已满足生产实践的需要，所以生产上大多数采用此法来计算渠道的土方量。

1.6边坡桩的放样

为了标明开挖范围，以便于施工，需要把设计横断面的边坡线与原地面线的交点(如图1中的a、b点)，用木桩在实地标定出来，这项工作称为边坡桩的放样。

由图1可知，边坡桩a、b与与中心桩M(里程桩或加桩)的水平距离分别L1和L2，这些距离，可直接在横断面图中量得。放样时，根据从图上量得的L1和L2长度分别在实地上自中心桩M开始，沿横断面的方向向左量取距离L1，即得边坡桩a的实地位置，并向右量取距离L2得边坡桩b的实地位置，打下木桩，作为开挖界线的标志。

图1 横断面示意图

2 地形测量

农田水利工程建设时必须对工程所在地区的地形、地质、水文、气象等情况进行深入的调查，使工程的规划设计建立在可靠的基础上。地形测量就是为工程的规划设计提供有关的地形资料。进行地形测量时，除了采用水准仪外，还经常用到经纬仪、GPS等。

2.1 经纬仪

经纬仪是主要测量仪器之一，它可以用来测量水平角，竖直角和水平距离，以确定地面点的平面位置和高程。在进行水平角测量之前，首先要将经纬仪对中和整平，对中的目的是使仪器的竖轴和水平度盘的中心对准水平角的顶点(测站点)，而整平则是为了使水平度盘处于水平位置。

2.2 GPS

在我国测绘行业，GPS的应用起步较晚，但发展速度很快。利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(X，Y，Z)。由此可见，GPS定位方法的实质，即是测量学中的空间距离后方交会。为此，在1个观测站上，原则上有3个独立的距离观测量便够了，这时观测站应位于3颗卫星为球心，相应距离为半径的球与观测站所在平面交线的交点。但是，为了消除接收机的钟差，便至少需要4个同步伪距观测值。也就是说，至少必须同时观测4颗卫星。GPS进行测量的基本技术要求见表1。

表1 GPS进行测量的基本技术要求

3 水利工程施工测量

勘测、规划、设计阶段的测量工作，主要是测绘与工程有关的地形图以及纵横断面图，为水利工程规划设计提供必要的地形资料。施工阶段的测量工作主要是放样，即将图纸上已经设计好的建筑物位置及尺寸正确地放样到地面上，以便进行施工。因此，放样时施工的第一道工序，也是将工程建筑物的设计付诸实现的主要环节。合理的设计方案要通过精心的施工才能实现，只有把勘测、规划、设计、施工各个环节工作做好，才能达到兴建工程改造自然的目的。

3.1 渡槽施工测量

渡槽主要由基础、槽架和槽身3部分组成。渡槽施工测量就是根据设计要求配合施工进度，将这几部分的位置、形状、大小等在实地测设出来，作为施工的依据。渡槽的施工顺序是：①渡槽基础的清基和浇筑;②槽架的预制和吊装(或现浇);③槽身的预制和吊装(或现浇)。

在兴建渡槽时，首先应在地面上测定基础的中心位置，以便清基，进而浇筑基础。当基础浇筑完毕，并经过养护之后，接着把预制的排架吊装在杯形基础上。在排架起吊之前，必须对基础杯口的底部高程和断面大小进行检查，同时用钢尺对预制排架的宽度、长度、对角线长度以及排架柱截面的大小等进行检查，确认无误后，才能起吊。起吊之后，最主要的是保证排架竖直地立于基础之上。为此，在起吊之前用墨线标明排架的中心线，并在其顶端系上垂球，或在基础纵横轴线方向安置经纬仪，以便在起吊时，根据垂球线或经纬仪的视线对排架逐步调整，使其立于垂直状态。最后现浇槽身时，用经纬仪按渡槽轴线测设槽身的方向，用水准仪测设槽身的高程，据此立模进行浇筑。