山西水利富鲁 技术与应用・２０１４年第１Ｏ期 水利工程控制网测量设计方案简述 魏学文 （山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原０３００２４） ［摘要］结合水利工程的特点，以忻州市某水利工程为例，从平面网精度、高程网精度两方面对工程控制网进 行了设计。指出控制网测量工作要结合工程实际，综合考虑多方因素，从而探索出一套适合水利工程特点的 控制网测量标准化模式。 ［关键词］ＧＰＳ测量；高程控制网测量；水利工程 ［中图分类号］ＴＶ２２１．１ ［文献标识码］Ｃ ［文章编号］１００４—７０４２（２０１４）１０—００４１—０２ ０引言 了较高要求。 工程范围内的忻州市到２０１５年缺水量将达到 水利工程具有投资大、工期长、线路长、范围广、 见效慢、效益久、施工难度大、精度要求高、失事后果 严重、经济影响巨大等特点。作为水利工程前期的测 绘工作，保证控制测量的精度和提高控制测量的效率 成为保证各项工作的重中之重。测量控制网分为平面 控制网和高程控制网。 ８ ０００万ＩＴＩ。，且由于地下水超采、较高程度的地表水开 发利用现状和没有其他可以解决当地水资源供需矛 盾的途径，致使许多规划的工业项目因水源问题影响 了立项建设，２９．２５万人以含氟量超标的水为饮用水 源，严重影响着当地群众的健康生活，制约着当地社 由于ＧＰＳ测量具有精度高、速度快、全天候、距离 远、测站间无需通视、三维测量成果等优点，被广泛应 用于各系统的平面控制测绘工作中，特别是静态ＧＰＳ 会和国民经济发展。而滹沱河有着丰富的水资源，长 期以来一直没有得到充分利用。因此，该工程是解决 忻州市缺水状况的有效途径。工程主要建设内容包括 水源工程、泵站工程和线路工程。 ２控制网设计 控制测量，克服了传统经纬仪或全站仪控制网测量的 诸多缺点，在控制网测量中成为首选。但受仪器数量、 工程布置等因素影响，ＧＰＳ控制网的优化设计直接影 响控制网的测量精度和效率。 高程控制网的测量方法是使用水准仪进行等级 水准测量，但根据仪器设备的更新换代和测区已知点 本次测量要求是全面考虑工程要求的前提下，满 足本工程各阶段测绘任务的基础，包括平面和高程施 工控制网的布设及测量。 水源工程和泵站工程为线路工程的节点，其控制 的分布情况不同，各个测区高程控制（水准）网的布置 设计又各不相同，使用较为先进的自动安平电子水准 仪，能够避免各项人为因素对观测精度的影响，设置 各项限差要求，节约计算时间和避免返工。 下面结合工程实例介绍在水利工程控制网测量 网的布置设计以线路工程为主，线路工程又包括管线 和隧洞两大部分。为保证施工放样精度，控制网的优 化设计就归结为满足较高放样精度的施工测量精度。 ２．１平面网精度确定 ２．１．１管线段施工控制网精度的确定 的设计方案，以探讨一套适合水利工程特点的控制网 测量标准化模式。 １工程简介 依据《水利水电工程施工测量规范》，施工测量主 要精度指标中，混凝土建筑物的平面放样精度为± （２０～３０）ｍｍ，土石料建筑物的平面放样精度为４－（３０～ ５０）ｍｍ，结合工程需要选取－＋３０ ｍｍ为建筑物轮廓点 半面放样的精度要求。 某水利工程位于山西省忻州市，覆盖滹沱河沿线 的多个县市，面积约１６０ ｋｍ ，水源地位于五台县境内 的滹沱河干流及其支流清水河上，距定襄供水点约 ４０ ｋｍ，距忻府区供水点约６０ ｋｍ。由于听州市处于吕 梁山脉边缘，山地、丘陵对工程布置和测量工作提出 因要求建筑物轮廓点的平面位置误差为－＋３０ ｍｍ， 因此，管线段施工控制网相对于起算点的平面点位中 误差－＋１２ ｍｍ，相邻点边长中误差为±８ ｍｍ，则２ ｋｍ边 生！Ｑ旦圆 长的相对误差为１／２５０ ０００，考虑到ＧＰＳ的精度等级 为５ｍｍ＿＋ｌｐｐｍ・Ｄ，可提高测角精度，经计算得测角中 误差为１．０ Ｓ。 根据以上论述，依据《水利水电工程施工测量规 范》，参考同类工程ＧＰＳ施工控制网的精度，结合施＿Ｔ 需要，采用ＧＰＳ作业方法，建立管线施工测量控制网， 其测角中误差为１．０ Ｓ，边长相对中误差为１／２５０ ０００。 平面点位中误差为±ｌ２ ｍｍ，限差为±２４ ｍｌｎ，相邻点边 长中误差为±８ ｍｍ，限差为±１６ ｍｍ。 ２．１．２隧洞施工控制网精度确定 结合工程隧洞设计长度和分段施工的设计方案， 最长隧洞约为３．８ ｋｍ，依据《水利水电工程施工测量 规范》，地下洞室贯通中误差取水工隧洞开挖贯通极 限误差的１／２作为贯通中误差的允许值。 根据规范可知，４ ｋｍ以下隧洞相向开挖洞外测量 的横向误差为＋３０ ｍｍ，隧洞开挖误差主要是由进出口 误差引起的，因此分配给进出点的中误差为＋２１ ｍｍ， 考虑到进出口点的放样误差，施工控制网的点位中误 差为￣１３ ｍｍ，相邻点边长中误差为±９ ｍｍ，相对精度 为１／２２０ ０００，测角中误差１．３ ｓ。 根据以上推算，４ ｋｍ以下隧洞控制点相对于起始 点的点位中误差为￣１３ Ｉｒｌｍ，测角精度为－＋１．０ Ｓ，边长相 对精度为１／２５０ ０００。 结合测区内已知控制点的分布和现有仪器设备 的标称精度，首级平面控制网平均边长宜取９～１６ ｋｍ， 参考《全球定位系统（ＧＰＳ）测量规范》对基线长度的要 求，为保证观测精度，首级ＧＰＳ网等级确定为Ｃ级， 施工加密ＧＰＳ点确定为Ｄ级，可满足上述施工精度 要求。 ２．２高程网精度确定 ２．２．１隧洞部分高程网的精度要求 结合工程设计方案，引水隧洞长约４ ｋｍ，经计算， ３．８ ｋｍ隧洞属于“４ ｋｍ以下隧洞”范围，洞外按四等高 程测量，水准线路长度最大允许９ ｋｍ；而本工程洞外 水准路线长度最大为５ ｋｍ的支线水准路线。 为满足前述工程用途和精度，选用现有的ＴＲＩＭ— ＢＬＥ ＤＩＮ［０３型自动安平电子水准仪（其标称精度为每 公里往返中误差０．３ ｍｍ），数量１台（套），可以满足 《国家三、四等水准测量规范》中对仪器选型的规定。 由此可见，隧洞部分高程网按四等精度施测既可 满足施工精度要求，又具备施测条件。 ２．２．２管线部分高程网精度要求 《国家三、四等水准测量规范》规定，“单独的四等 水准附合线路，长度应不超过８０ ｋｍ”。根据测区附近 已有水准点的分布情况，管线部分水准线路最长段约 ６０ ｋｍ，在允许范围内，故线路部分采用四等水准精度 可满足施工要求。 综上所述，不论是考虑隧洞施工精度还是管线施 工精度，高程控制网采用四等精度观测满足工程施工 精度要求。 ２．３精度检验 ２．３．１边长检测 为了对ＧＰＳ观测成果和投影改算成果的可靠性 进行外部检核，采用２”全站仪对部分边长进行检测。 检测边边长采用往返观测，每边测距往返观测各 ４个测回，一测回整置仪器照准目标一次，读取数据 ４个。天顶距观测采用中丝法对向观测，每边每个方向 观测２个测回，指标差较差不大于￣１０”，垂直角较差 不大于￣１０ 。边长较差限差见表１。 表１检测边边长较差限差 单位：ｍｍ 等级 一测回读数间较差 测回间较差 往返测较差 四等（Ｉ） ±５ ±７ ２（／ｔ＋曰×Ｄ×１０＿６） 注：１－住，返测较差，将斜距化算到同一水平面上方可比较。 ２．（Ａ＋曰×Ｄ）中：Ａ为测距仪固定误差，曰为比例误差系数，Ｄ为 水平距离。 ２．３．２高程检测 为对水准观测成果检核，利用２ 全站仪对高程控 制网中的部分高差进行检测。检测方法及精度满足参 照《水利水电工程施工测量规范》要求。 ３结语 水利工程点线面结合布置的特点决定了控制网 测量工作不能以一般土建工程的思路布置设计，必须 结合工程实际，综合考虑“全面覆盖、重点加密、高等 级建筑物优先、仪器设备精度限制、经济合理优化方 案”等因素，才能满足现代水利勘测周期短、测量精度 高、经济效益佳对基础测绘的要求。 ［作者简介］魏学文（１９７４一），男，２００８年毕业于太原理工 大学测绘工程专业，工程师。 ［收稿日期］２ｏ１４—０８一ｌＯ；［修回日期］２ｏ１４—０９—１５
