魯北平原地區(qū)河道水下橫斷面測量技術探討

吳洪禮

（濱州市水利設計研究院，山東濱州 256600）

1 前言

魯北平原地區(qū)河道上游段一般因建閘蓄水具有河寬水深且為靜水的特點，冬季結冰期一般為60～70d，而下游感潮段往往水深流急水面寬闊。在進行水下橫斷面測量時，一是水下部分因存在隱蔽性對測量成果的精度影響極大，二是施測條件比較復雜、測量難度較大。通過多年的探索實踐，結合測區(qū)情況、施測時間、使用儀具等經(jīng)過測量方法的改進和優(yōu)化，可以達到確保安全生產(chǎn)、成果精度高、速度快、費用節(jié)省的目的。

2 非潮汐河段測量

2.1 未結冰狀態(tài)

可采用常規(guī)測量方法，即用人力橡皮舟或小型人力船作為測深及渡河工具，用經(jīng)過縮水處理的繩索標記后進行水下橫斷面點定位，用測深桿或測深錘測深。

2.2 臨界狀態(tài)

臨界狀態(tài)是指水面已結冰但不能承受測量人員重量或無法判定冰上作業(yè)是否安全時的狀態(tài)。此狀態(tài)測量船已無法在水面上航行，人員上冰操作又具有很大的危險性，需運用符合此狀態(tài)的水上測深裝置。該裝置就是在橡皮舟下增設一特殊加工的木托架，該木托架的四框尺寸略大于橡皮舟的尺寸，為增加牢固性并保護橡皮舟底部可加2～3道橫肋，前后兩端加裝與充氣后橡皮舟同高的保護木板，木托架與橡皮舟用繩索進行固定。測量時沿木托架長度方向在木托架兩端系好帶刻度繩索，用于水下斷面點定位并拖動測深裝置，一人乘坐水上測深裝置進行打孔測深。此方法的優(yōu)點是：①一旦冰面被壓碎，利用木托架及橡皮舟的浮力可確保船上作業(yè)人員的安全。②木托架與冰面接觸的面積較小，從而摩擦力較小而省力，同時避免橡皮舟底面直接與冰面摩擦，延長其壽命。③當冰面被壓碎時，可利用河岸人員給予拉力，使木托架重新上冰或破冰前進，利用木托架保護木板使橡皮舟不會被冰渣劃壞。

2.3 已結冰狀態(tài)

當確認冰面能承受測量人員重量時，可使用冰镩破冰后用測深桿或測深錘量取水深。為了確保萬無一失，最好有另外一人拖動上述水上測深裝置隨行，一旦遇有特殊情況，兩人可隨時利用水上測深裝置進行自救，確保人身安全。

3 感潮河段測量

感潮河段只能在動水中進行水下斷面點定位及測深。由于電子測距儀器已非常普及，可以將測深斷面線作為定位方向線，采用定向測距法定位。在動水狀態(tài)下測量船無法保證沿斷面方向直線行進，所以勢必影響成果精度并增加內(nèi)業(yè)處理工作量。為了確保安全生產(chǎn)及定位精度，可改測量船直線行進為折線行進，并盡可能采用機動船進行水下斷面點測量。機動船的規(guī)模應視所測河流的水面寬度及潮汐流速大小確定，同時又要節(jié)約費用。根據(jù)經(jīng)驗，一般水面寬度100 m以內(nèi)或潮汐流速1 m/s以內(nèi)的河道可采用8～12 PS的小型機動船，水面寬度大于100 m或潮汐流速大于1 m/s的河道應采用較大型的機動船。定位可采用電磁波測距定位或GPS定位；測深方法宜采用測深鉛魚或回聲測深儀。

3.1 電磁波測距定位

3.1.1 測前準備

（1）根據(jù)規(guī)范要求，首先在待測橫斷面兩側設置斷面端點，此端點要達到規(guī)范規(guī)定的測站點的精度。

（2）在一側端點安置好測距儀或全站儀，另一端點安置導向標。

（3）在測量船上安裝測深儀并固定好棱鏡，兩者位置偏差符合規(guī)范要求。

（4）約定好聯(lián)絡信號，以便定位測量與水深測量同步。

3.1.2 具體施測

（1）測距儀或全站儀瞄準好對岸導標，測量船按圖1所示方向逆流低速前進（見圖1），以便岸上儀器測距定位，當?shù)竭_圖示1號點時由儀站測距定位、觀測河道水位并發(fā)出信號，由測船同步觀測該點水深，記錄1號點觀測時間。

（2）測船行駛到轉折點時，掉轉船的航行方向，進一步減小機動船輸出動力，充分利用潮汐流速駛向2號觀測點，完成測距定位及水深測量。依此類推，完成整個橫斷面的水下斷面點觀測。

3.1.3 注意問題

此方法的關鍵是測量船行駛方向及距離。根據(jù)經(jīng)驗，確定各測深點之間的合理點距（點距要符合規(guī)范要求），可以通過測船駕駛人員觀察其前一點的航行痕跡來判斷，因剛剛行駛過去，會在水面形成氣泡、漩渦等痕跡，然后據(jù)此調(diào)整測船行進方向，完全可以避免迂回法布點造成的點距不均或漏測重測現(xiàn)象。轉折點的位置可以由測船駕駛人員通過觀測對岸上兩導標連線確定，在不因水面擾動而影響水深測量精度的前提下離斷面方向線越近越好，以利于節(jié)約時間和節(jié)省測量船燃料。橫斷面水位觀測可只在第一個測深點和最后一個測深點進行，其余測深點所對應的水位根據(jù)首尾兩端測深點水位的觀測時間及潮差值用直線內(nèi)插法求得即可。

3.2 GPS定位

隨著GPS國產(chǎn)化率逐步提高，目前已有很多測繪單位逐步將GPS用于細部測繪，在水下斷面點定位中更體現(xiàn)出精度高、速度快、便于電子成圖的優(yōu)點，此時可由流動站操作人員在測量船測深儀處根據(jù)測深斷面線的方位角指揮測量船行進并同步記錄測深點坐標及水深。