王海濤

（陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710021）

1 三門峽庫區(qū)淤積斷面的發(fā)展

三門峽庫區(qū)渭洛河淤積斷面大多數(shù)是建庫初期布設(shè)，是整個(gè)三門峽庫區(qū)水文泥沙測(cè)驗(yàn)的重要組成部分。建庫初期，1960年6月在渭河口至臨潼之間布設(shè)渭淤1～22斷面，7月布設(shè)渭淤23～28斷面。隨著三門峽水庫樞紐運(yùn)行庫區(qū)淤積的發(fā)展，又在渭河口攔門沙河段布設(shè)渭攔12個(gè)斷面，增補(bǔ)渭淤5個(gè)斷面。1961～1962年在北洛河布設(shè)洛淤1～17斷面，1968年布設(shè)18～23（狀頭）斷面及石槽增補(bǔ)了1條斷面。1964年4月在渭河增補(bǔ)29～33流程斷面，當(dāng)年9月又增補(bǔ)2個(gè)涇渭匯流區(qū)斷面。1964年3月～7月在石川河河口、涇河河口、灞河河口段各布設(shè)4個(gè)淤積斷面，1965年8月在灃河布設(shè)6條淤積斷面。

目前，渭河攔門沙7條斷面、涇河桃園水文站以下至河口6條斷面、灞河馬渡王水文站以下至河口5條斷面、石川河河口4條淤積斷面和灃河6條淤積斷面已相繼停測(cè)。在渭河咸陽水文站至渭河入黃口208km里河段上共布設(shè)測(cè)淤斷面51條，其中渭淤主斷面37條、附加斷面5條、渭攔斷面5條、水位斷面2條；在北洛河狀頭水文站至朝邑132km河段上共布設(shè)測(cè)淤斷面23條，其中洛淤斷面21條、附加斷面1條、水位斷面1條。累計(jì)布設(shè)測(cè)淤斷面74條。

每年汛前水庫泄洪前后和汛后水庫蓄水前后各進(jìn)行一次測(cè)量。汛前測(cè)次一般在5月底或6月初進(jìn)行，汛后測(cè)次一般在9月底或10月初進(jìn)行。每次測(cè)量時(shí)，在渭河全部斷面、洛河1/3的斷面上測(cè)取河床質(zhì)和新淤灘地淤積物，每條取樣斷面視水下斷面的寬度取水下河床質(zhì)5～7個(gè)，每個(gè)沙樣均做泥沙顆粒級(jí)配分析，汛后測(cè)次淤積測(cè)量時(shí)均進(jìn)行河勢(shì)測(cè)繪。

2 三門峽庫區(qū)淤積測(cè)驗(yàn)方法的發(fā)展

2.1 三門峽庫區(qū)采用的平面系統(tǒng)和高程控制系統(tǒng)

20世紀(jì)50年代初期天文大地網(wǎng)全國初建，平差計(jì)算沒有基礎(chǔ)，1954年北京坐標(biāo)系尚未傳遞到三門峽測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)內(nèi)尚無統(tǒng)一的基本水平控制和高程控制。為使測(cè)量工作能及時(shí)開展，1954年黃委會(huì)首先集中5支三角測(cè)量隊(duì)，在測(cè)區(qū)測(cè)設(shè)二、三、四等三角點(diǎn)900多個(gè)。三門峽測(cè)區(qū)所布設(shè)的三角控制為“凸”字形，南部為1953～1954年由中央軍委總參謀部測(cè)繪局所測(cè)的西安至陜縣的國家一等三角鎖，長208km，作為本測(cè)區(qū)長度的起算數(shù)據(jù)，從潼關(guān)往北至韓城，黃委會(huì)布設(shè)了一條二等基本鎖，南端連接到國家一等三角鎖上，二、三、四等補(bǔ)充網(wǎng)附著于一、二等三角鎖上。一等鎖以陜縣基線網(wǎng)的三角山二等天文點(diǎn)的天文觀測(cè)資料為方位和坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)，在6°帶投影平面上，對(duì)西安至陜縣的國家一等鎖進(jìn)行平差并推算出各三角點(diǎn)的大地坐標(biāo)，稱之為“三角山坐標(biāo)系”。后經(jīng)推算，在測(cè)區(qū)有效控制范圍內(nèi)，三角山坐標(biāo)系與1954年北京坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)關(guān)系為：三角山坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)應(yīng)減去289.144m；橫坐標(biāo)應(yīng)加上357.332m，即改化為1954年北京坐標(biāo)系。

三門峽測(cè)區(qū)的高程控制屬大沽高程系。解放前，國民政府的黃河水利委員會(huì)測(cè)有鞏縣到潼關(guān)精密水準(zhǔn)線，系大沽零點(diǎn)高程系統(tǒng)，三門峽壩址區(qū)布設(shè)的二等水準(zhǔn)環(huán)，就是引自該水準(zhǔn)線上的原老陜州火車站附近的水準(zhǔn)點(diǎn)CCTKBM94＝333.428m的舊高程。1954年黃委會(huì)又從鄭州保合寨水準(zhǔn)點(diǎn)PBMIL＝97.060m，以精密水準(zhǔn)引至三門峽測(cè)區(qū)，又在三門峽水庫區(qū)外圍布設(shè)一個(gè)精密水準(zhǔn)環(huán)，即：陜縣—華陰—臨潼—富縣—河津—侯馬—陜縣，周長922.6km，環(huán)形閉合差＋6.9mm（允許限差為121.2mm）。以此環(huán)作為三門峽水庫區(qū)測(cè)圖的高程起算數(shù)據(jù)，即為現(xiàn)在所說的大沽高程系統(tǒng)。

2.2 淤積斷面的測(cè)量

1960年在高程320m以上用斷面法測(cè)量的庫容較用地形法測(cè)量的庫容偏大0.4%-2.5%；1970年高程320m以上用斷面法測(cè)量的庫容較用地形法測(cè)量的庫容偏小2.7%-3.5%，均在允許誤差范圍以內(nèi)。由于斷面法測(cè)量相對(duì)地形法較為簡(jiǎn)便，并且誤差在允許范圍內(nèi)，到目前為止一直沿用斷面法進(jìn)行三門峽庫區(qū)的淤積測(cè)驗(yàn)。

在三門峽庫區(qū)的渭洛河段，從淤積斷面開測(cè)到上世紀(jì)九十年代，淤積斷面測(cè)量采用地形尺配合經(jīng)緯的方法進(jìn)行，水下斷面測(cè)量采用經(jīng)緯儀定線，利用測(cè)深桿或者測(cè)深錘測(cè)量水深。本文將這種方法稱之為經(jīng)緯儀法。經(jīng)緯儀法測(cè)量過程中，斷面點(diǎn)的起點(diǎn)距是由經(jīng)緯儀觀測(cè)地形尺通過上下絲來算出，高程是由經(jīng)緯儀觀測(cè)地形尺讀取垂直角，通過計(jì)算得到。這種方法觀測(cè)距離短，受儀器設(shè)備影響垂直角觀測(cè)精度和距離觀測(cè)精度較低，起點(diǎn)距計(jì)算和高程計(jì)算過程中容易出錯(cuò)，工作效率很難提高。

上世紀(jì)九十年代以后隨著全站儀的出現(xiàn)，棱鏡配合全站儀的方法取代了經(jīng)緯儀法在淤積斷面測(cè)量過程中的應(yīng)用。全站儀方法相比經(jīng)緯儀方法在精度和工作效率上都有提高。全站儀法可以直接測(cè)量斷面點(diǎn)起點(diǎn)距，并且在觀測(cè)距離上增大很多，減少了觀測(cè)過程中的搬站次數(shù)。

總結(jié)經(jīng)緯儀法和全站儀法，這兩種方法能夠正常操作的前提是要有足夠的淤積測(cè)驗(yàn)基礎(chǔ)控制。然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，三門峽庫區(qū)內(nèi)工程建設(shè)大量興起，采砂取砂大量涌入，渭河綜合整治項(xiàng)目的啟動(dòng)，以及“92·8”、“03·8”等特大洪水的發(fā)生，使庫區(qū)內(nèi)的淤積測(cè)驗(yàn)設(shè)施受到了嚴(yán)重的損毀，雖然采取了相應(yīng)的補(bǔ)救恢復(fù)措施，但是依然難以保證采用全站儀法順利進(jìn)行淤積斷面測(cè)量。

全站儀法測(cè)量淤積斷面一直沿用到2007年，至此首次將GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用到了淤積斷面測(cè)量中來。RTK技術(shù)的應(yīng)用，使庫區(qū)淤積測(cè)量工作的效率和成果的質(zhì)量都有所提高。RTK方法測(cè)量淤積斷面不但改變了陸地部分?jǐn)嗝鏈y(cè)量的方法，同時(shí)也改變了水下斷面的測(cè)量方法。經(jīng)緯儀法和全站儀法在水下測(cè)量時(shí)只能控制測(cè)船沿?cái)嗝婢€方向行駛，并不能控制水下斷面點(diǎn)的間距或起點(diǎn)距，以往的水下斷面點(diǎn)均是通過內(nèi)插的方法求得各點(diǎn)起點(diǎn)距。RTK方法測(cè)量淤積斷面水下部分時(shí)，在測(cè)船上利用其自身的實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能既導(dǎo)航測(cè)船方向又測(cè)定每個(gè)水下點(diǎn)的起點(diǎn)距。

2.3 GPS-RTK法進(jìn)行淤積斷面水下部分測(cè)量的探索

RTK方法的應(yīng)用提高了淤積斷面水下部分的測(cè)量精度，使水下地形定位更加準(zhǔn)確。但是由于渭洛河河道水深變化復(fù)雜，所用測(cè)船在行使過程中需要一定的吃水深度（目前所用6人沖鋒舟最小吃水深度為0.7m），再加之測(cè)量儀器設(shè)備在放樣斷面線和定位時(shí)需要一定的反應(yīng)時(shí)間，在放樣和定位時(shí)出現(xiàn)RTK手簿屏幕顯示延遲的現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)船偏離斷面線或者定位點(diǎn)與測(cè)深點(diǎn)不對(duì)應(yīng)。

針對(duì)上述RTK測(cè)量淤積斷面存在的問題，經(jīng)過幾年來的探索和總結(jié)，結(jié)合實(shí)際工作中的實(shí)用性，總結(jié)了RTK技術(shù)測(cè)量淤積斷面水下部分的新方法。最初采用RTK法測(cè)量淤積斷面水下部分時(shí)放樣斷面線和定位同時(shí)進(jìn)行，使得操作人員手忙腳亂，時(shí)有測(cè)量設(shè)備死機(jī)等突發(fā)情況，現(xiàn)在采用RTK法測(cè)量淤積斷面水下部分時(shí)只進(jìn)行斷面線放樣，在放樣過程中將RTK手簿顯示的起點(diǎn)距直接記錄于觀測(cè)手簿，在對(duì)應(yīng)的起點(diǎn)距位置記錄水深，這樣以來即使河道內(nèi)水下地形復(fù)雜，導(dǎo)致測(cè)船航行偏線，通過查看記錄本和手簿實(shí)時(shí)顯示起點(diǎn)距也能及時(shí)補(bǔ)測(cè)，同時(shí)也解決了儀器設(shè)備死機(jī)或者顯示延遲的問題。

通過2014年渭洛河汛淤積斷面前、汛后測(cè)量和2015年渭洛河汛前測(cè)量的實(shí)踐，利用RTK技術(shù)配合記錄簿記錄測(cè)量起點(diǎn)距和水深的方法在渭洛河淤積斷面測(cè)量過程中已經(jīng)相當(dāng)成熟，該方法的應(yīng)用提高了渭洛河淤積斷面水下部分的測(cè)量精度，滿足了對(duì)三門峽庫區(qū)淤積精細(xì)化研究的要求。

3 總結(jié)

三門峽庫區(qū)渭洛河淤積測(cè)量工作開展以來，實(shí)測(cè)了大量渭河、洛河下游水文和河道泥沙淤積資料，開展了系列水文泥沙研究工作，為黃河三門峽水庫運(yùn)用和黃河治理建設(shè)提供了重要的水文技術(shù)支撐，為黃河流域和三門峽庫區(qū)防汛、河道治理和規(guī)劃建設(shè)及黃河調(diào)水調(diào)沙提供了大量及時(shí)準(zhǔn)確的水文測(cè)驗(yàn)基礎(chǔ)信息，在庫區(qū)防洪抗旱決策、水資源管理和保護(hù)、水利規(guī)劃和工程建設(shè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。三門峽庫區(qū)渭洛河淤積測(cè)量工作是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、庫區(qū)水文泥沙研究的不斷發(fā)展而發(fā)展的，在未來發(fā)展過程中渭洛河淤積斷面的測(cè)量方法必然會(huì)向著更科學(xué)更精細(xì)的方向發(fā)展。陜西水利

[1]陜西省三門峽庫區(qū)管理局．陜西省三門峽庫區(qū)志.