哈巴河喀拉托别水电站工程测量技术应用

张永胜

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

0.引言

哈巴河喀拉托别水电站工程位于新疆哈巴河县域内，工程测区海拔750m-1780m,山高林密，坡陡水急，自然条件严酷。哈巴河发源于阿尔泰山脉，流经哈巴河县铁克热提乡、齐巴尔乡、库勒拜县境内，因该河发源于高山，由北向南，整个河床坡度大、跌水高而得名。哈巴蒙古语意思为坡度大、跌水高。喀拉托别水电站工程正好位于坡度大、跌水高区域。此次承担勘测工作难度极大，原勘测便道被雨水、滑坡体等堆积物破坏殆尽，交通十分艰难；坡陡弯急的大峡谷地形，对于测绘卫星接收、通视、布网、埋桩极其不利。测区除库外有S227通过，其余作业区，无任何道路、全部靠步行到达，测绘作业极其艰难，测绘工作量非常大，需要半年时间才能完成。依据测区地形状况、《哈巴河喀拉托别水电站工程勘测委托书》和《哈巴河喀拉托别水电站工程技术设计书》和国家相关标准规范确定勘测工作量和工作技术路线。

1.技术标准、规范的执行情况

本次作业以五等GNSS 网为区域首级控制网，GNSS 点位成对埋设，闭合环的边数小于10 条，相邻点平均边长为2-3km，最短边长不小于500m，最大边长不超过2km，五等网观测基本要求见《水利水电工程测量规范》4.2.5 条的规定，卫星截止高度角为15°，同时观测有效卫星数及总数大于等于4 颗，观测时段数大于等于1，时段长度大于等于30 分钟，采样间隔为10～30 秒。观测作业时应提前做好观测计划，作业中按要求填写测量记录手簿，每时段应前后两次量取仪器高，两次测量高度差不得大于3mm，并取平均数作为最终仪器高。

RTK 作业遵守五等RTK 平面控制点测量主要技术要求及图根RTK 控制点测量主要技术要求，采用作业区域均匀分布的4 点求解转换参数并进行高程曲面拟合，用第5 个点进行检查。横断面基点采集时对所测点平滑采集，并取平均值；在像控点、横断面基点采集时对所测点平滑采集，并取平均值。

进行三角高程测量时，严格按照《水利水电工程测量规范》表5.4.3、5.4.4、5.4.7 中五等电磁波三角高程测量的相关规定。

2.主要技术问题和处理方法

某水利勘测单位从2010 年开始对喀拉托别水电站工程进行勘测工作，历经三年后以失败告终。甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司承担这项勘测任务，面临同样挑战，勘测人员通过谷歌地图对地形反复观察，以五等GNSS 网作为首级平面控制网，以测区原四等水准点基础上在坝区、厂区、施工道路区布设五等三角高程网；然而坝址至库区希巴尔齐立克大桥段行人根本无法通行。沿河道两侧或两侧半山腰行人无法通行，更不用说像控点布设与水文断面测量，所以在这段区域布设像控点基本都在山脊或山顶；水文断面从航测地形图截取，水深由河流平均水深推算，水边高程用河道整体落差推算。

根据对测区原有控制桩复测，发现原有控制桩沉降位移较大，推测可能是由于哈巴河谷地下水丰富、季节性降雨量大、冬季持续时间较长、气候寒冷等这些因素影响下，在来年冰雪、冻土层融化时发生沉降。所以建议如果隔年从事补充测绘时，一定要对原有控制桩进行复测与校核。便于及时了解等级桩位移情况，确保后续工作顺利进行。

3.项目质量保证措施

在仪器设备和作业人员方面，选用仪器设备性能优良，所有使用的各类测绘仪器均在法定单位鉴定并且在使用期内，作业人员选用本单位合格的上岗人员进行作业。

在数据生产过程中，每一个环节的质量控制，建立工序检查制。对容易产生误差的生产过程加以控制，对这些过程、相关的技术指标和参数规定，对查出的质量问题进行整改，以达到提高数据质量的目的。

实行二级检查和一级验收制度，即过程检查、最终检查和验收。一级检查由测量队和项目组共同完成。检查员督促落实作业员的自查工作，并对成果进行100%的检查。作业员对检查员提出的修改意见进行100%的修改，作业员对自己的成果质量负责到底。二级检查由勘测处工程测量专业主任工负责完成。主任工对作业队提交的成果进行100%的检查，作业员对检查员提出的修改意见进行100%的修改。验收工作由勘测处完成。

各级检查意见，作业员作全面修改，检查人员复查，认真填写检查记录，并按质量评定标准进行质量评定。

4.GNSS 网平差方法和结果分析

4.1 平面起算资料

采用工程区2010 年哈巴河喀拉托别水电站工程四等GPS 点KE02、KE03、K403 为起算点，坐标系统为1980 西安坐标系，中央子午线86°。

4.2 基线解算

采用南方GNSS 数据处理软件，严格设置采样间隔15s，卫星截止高度角15°，根据基线残差分布，剔除有周跳跳变影响的部分基线，使基线闭合差满足限差要求。

4.3 GNSS 网平差计算

利用合格的基线，带入已知点坐标。各项测量指标都符合五等GNSS 网的要求，能够满足本次测量要求。测区工程坐标计算采用科傻GPS 数据处理软件，确定起算点、起算方向、测区平均精度、平均高程，然后采用一点一方向进行计算。

4.4 计算成果分析

自由网平差最弱点K10，点位中误差为0.84cm，最弱边K10－K403 相对中误差为1/89000；二维网平差最弱点K008，点中误差为0.45cm，最弱边K10－K403 相对中误差为1/90000；测区850 高程面平差最弱点K10，点位中误差0.73cm，最弱边K10-K403 相对中误差为1/66000。同时将实测边长与高程面边长进行精度评定（如表1 所示）：

表1 实测边长与高程面边长精度评定

由边长对照表可以得出，K501-K001、K505-K001实测边长与高程面边长不满足规范每公里边长变形值小于5cm 要求；经分析发现,K001 与K501、K505 之间净高差超过220m，测区平均高程面至850 与测区起末点高差均在100m 之内。根据控制桩实际埋设情况，K001 属于中间过渡点，对本次工作基本没有影响。所以网平差各项精度指标符合规范要求。

5.高程控制网质量分析

采用工程区2010 年哈巴河喀拉托别水电站工程四等水准点K403、K402 为起算点，高程系为1985 国家高程基准。

高程控制网采用K402、K403 为基点，采用三角高程闭合线路，高程网采用南方平差易软件平差，各项精 度指标（如表2 所示）：

表2 高程控制网各项精度指标

通过计算结果分析，高程网平差各项精度指标符合规范要求。

6.分项测量方法

6.1 坝轴线、河道横断面测量

使用RTK 与全站仪坐标测量，直接以五等GNSS点为基准点，以GNSS 点坐标和水准高程来求解出测区的转换参数和高程拟合参数，同时在已知点上进行校核。用碎部测量进行线路特征点采集，对于无法到达的特征点采用全站仪免棱镜模式测量。碎部点采集时及时标注碎部点特性，测量时标注河道洪痕点、水边施测时间、推测河道深泓点。对采集的数据进行内业整理，用EXCEL 进行桩号、高程计算，作为对手工记录和RTK 电子记录的校核，并生成绘图软件使用的数据文件。

6.2 地质点、地质断面测量

地质点、地质断面采用RTK 碎步测量，在遇到控制点时进行相互校核，人员无法到达的区域采用全站仪免棱镜进行测量。

6.3 测区1∶500、1∶2000 地形图测量

1∶500、1∶2000 地形图测量采用航空摄影测量来完成，等数据处理完成后与河道横断、地质点、地形测量特征点进行校核，确保满足1∶500、1∶2000 地形图精度要求。

6.4 引水线路测量

发电洞、导流洞、泄洪洞、溢洪道、上下游围堰、防渗轴线、址板线断面等建筑物纵横断面都从1∶500 地形图截取，用EXCEL 进行桩号、高程的计算，并生成绘图软件使用的数据文件。

7.结束语

本工程属于大（II）型水利发电工程，测绘工作量大，由于交通条件限制，路途占用大部分时间，每天持续作业时间10-12 小时，作业效率不高；在后期进驻现场后，虽然路途时间缩短了，但是劳动强度并没有减弱，有时一个小组四个人一天才能布设一座像控点。对下坝坝轴线及地质点测量时，通过河道溜索可以通到左岸，部分区域十分陡峭，人员无法行走，采用免棱镜模式，即在河道右岸架设好全站仪，对人员无法到达的区域，进行免棱镜模式测量坐标及高程。对上坝坝轴线右岸进行RTK 碎部测量及地质点测量，左岸当时无法过河，只能采用免棱镜测量。收测后，通过协商，设计人员对坝轴线在地形图上进行了调整，坝址区部分断面只能采用从地形图截取。值得一提的是出测前进行必要的道路修建，这样在作业过程中安全有一定的保障，同时也是提高效率、保证质量的有效途径，从设计、测量、地质、钻探、实验、后勤各个方面都要进行合理调配，减少重复工作。