【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來(lái)越快,水利行業(yè)也是在不斷的發(fā)展。水利是國(guó)家的根基,更是農(nóng)業(yè)的命脈,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。水文是水利的尖兵,是防汛抗旱斗爭(zhēng)、防止水源污染的耳目。水文工作是社會(huì)主義建設(shè)的一項(xiàng)重要的基本工作。本文通過對(duì)3S技術(shù)在河道測(cè)量中的應(yīng)用和河道工程水文測(cè)量現(xiàn)狀進(jìn)行分析,針對(duì)存在的問題,提出了合理化建議及整治措施。
【關(guān)鍵詞】3S技術(shù);地形測(cè)量;水文
近年來(lái),隨著我過經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,河道工程管理工作逐步走向規(guī)范化、科學(xué)化,為其提供決策信息的河道測(cè)量工作,在工程管理工作中有著不可替代的作用。它貫穿于整個(gè)管理工作的始終,通過河道測(cè)量,可以掌握工程安全運(yùn)行情況及河道變化規(guī)律,有針對(duì)性地制定工程管理措施,分析河道測(cè)量資料,為防汛抗旱斗爭(zhēng)、防止水源污染提供情報(bào);通過對(duì)水文測(cè)驗(yàn)資料的分析,可以探索水文規(guī)律,為水利建設(shè)和其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。
1 3S技術(shù)在河道測(cè)量中的應(yīng)用
1.1 RS技術(shù)的應(yīng)用
遙感是水資源檢測(cè)的重要手段之一,是進(jìn)行水土流失和河口、河道、湖泊和水庫(kù)泥沙淤積調(diào)查的重要方法。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是能夠檢測(cè)動(dòng)態(tài)變化。幾十年前的遙感影像可以真實(shí)、具體、形象地反映當(dāng)時(shí)的情況。因此在河道、河口等的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中遙感是首選工具。河道與河口的泥沙淤積及引起的相應(yīng)河勢(shì)變化對(duì)防洪、航運(yùn)等都至關(guān)重要。遙感在懸疑質(zhì)泥沙分布和河勢(shì)檢測(cè)中的應(yīng)用也有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)利用衛(wèi)星遙感信息檢測(cè)河道變化、預(yù)測(cè)河道發(fā)展并應(yīng)用到水利規(guī)劃、航道開發(fā)及防災(zāi)減災(zāi)等方面,尤其是近年來(lái)開展了大量的河口、河道泥沙淤積遙感調(diào)查工作。
1.2 GIS技術(shù)
制圖功能。GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。建立GIS首先是將地面下的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和面熟他的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中編制用戶所需要的各種網(wǎng)件。從測(cè)繪角度看,GIS是一個(gè)功能極強(qiáng)的數(shù)字化制圖系統(tǒng)。
空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。地理對(duì)象通過數(shù)據(jù)采集與編輯后,形成龐大的地理數(shù)據(jù)集,對(duì)此需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理。空間分析功能,通過空間查詢與空間分析得出決策結(jié)論。分析功能是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿,在GIS中屬于專業(yè)性、高層次的功能。與制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)組織不同,空間分析很少能夠規(guī)范化,是一個(gè)復(fù)雜的處理過程。
1.3 RTK技術(shù)
1.3.1 水下地形測(cè)量
常規(guī)的水下地形測(cè)量主要采用橫斷面方式進(jìn)行,按具體的要求在河道上布設(shè)若干斷面,然后進(jìn)行平面定位和水深測(cè)量,在此基礎(chǔ)上編繪水下地形圖。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)可充分利用RTK技術(shù)及探測(cè)深儀組成的測(cè)量系統(tǒng)提取河道信息。
1.3.2 布設(shè)GPS控制網(wǎng)
布設(shè)GPS網(wǎng)的目的在于提供實(shí)時(shí)查分參考站和進(jìn)行高程擬合的必要數(shù)據(jù)。在河道兩岸布設(shè)首級(jí)網(wǎng)時(shí)采用GPS靜態(tài)定位方式。對(duì)首級(jí)剛進(jìn)行加密時(shí)可采用RTK技術(shù),因?yàn)椴扇∫欢ǖ臏y(cè)量措施可以使他完全能達(dá)到控制網(wǎng)布設(shè)的規(guī)范要求。用RTK進(jìn)行GPS網(wǎng)的控制測(cè)量與靜態(tài)定位測(cè)量,減少了工作環(huán)節(jié)。大大提高了作業(yè)效率,省去了繁瑣的數(shù)據(jù)后處理工作。RTK技術(shù)可以涵蓋河道測(cè)量、工程放樣、GIS前段數(shù)據(jù)采集等諸多方面。若輔助相應(yīng)的軟件,充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢(shì)。
2 橫斷面選址
橫斷面選址的指導(dǎo)思想是該控制斷面在河段上具有代表性;目的是為了能全面地、科學(xué)地收集水文資料,要進(jìn)行統(tǒng)一的站網(wǎng)規(guī)劃,使站網(wǎng)布局經(jīng)濟(jì)合理 按照站網(wǎng)規(guī)劃設(shè)立水文測(cè)站時(shí),要盡可能選擇較好的站址,在滿足其代表性的同時(shí),還要考慮到交通方便,便于測(cè)量作業(yè),且橫斷面要垂直于河道中心線。
3 橫斷面控制標(biāo)準(zhǔn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置
河道站的基本水尺斷面一般設(shè)在測(cè)驗(yàn)河段的中央,大致垂直于流向或直接平行于測(cè)流斷面。在實(shí)際工作中常用A×B×H=10cm×10cm×80cm混凝土樁埋在堤項(xiàng)上,另在內(nèi)堤腳處埋設(shè)l0cm×l0cm×30cm混凝土界樁。為方便保護(hù),界樁應(yīng)埋在護(hù)堤堤內(nèi)并要求界樁在同一截面內(nèi)。為了方便制作,一般制成30cm×30cm的棱臺(tái)水泥樁,并在棱臺(tái)上部中心預(yù)埋一表面半球形的瓷片讀尺,埋設(shè)的水準(zhǔn)底部在冰凍線以下,頂部瓷片一定要妥善保護(hù)。測(cè)站的基本水準(zhǔn)點(diǎn)是永久性的高程點(diǎn),應(yīng)設(shè)在測(cè)站附近歷年洪水位以上(或埋在)不易損壞的地方,也可設(shè)在穩(wěn)定的永久性建筑物上。為了方便測(cè)量使用時(shí)查找,應(yīng)做好水準(zhǔn)點(diǎn)記錄。
4 橫斷面測(cè)量的步驟
為了方便測(cè)量資料的核對(duì)和應(yīng)用,橫斷面測(cè)量常用定點(diǎn)測(cè)量的方法。進(jìn)行施測(cè)時(shí),若河道斷面不大,首先根據(jù)斷面控制樁的標(biāo)志,用百米繩把河兩岸護(hù)堤地、內(nèi)堤腳、堤坡、堤肩、堤外坡、外堤腳、灘地、河唇、河坡、水邊等控制點(diǎn),統(tǒng)一到一條直線上,以便于測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)出各測(cè)站的距離 在測(cè)量時(shí)一個(gè)橫斷面內(nèi),可根據(jù)測(cè)圖需要,適當(dāng)加密。一般情況下,水面高程以下控制點(diǎn)在河坡、灘地、堤頂?shù)任恢蒙,采用四等水?zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行施測(cè)。水面以下河坡、河底部分控制點(diǎn)不便測(cè)量時(shí),應(yīng)在兩岸河坡水邊線上30~50cm的河坡分別打一木樁,用百米繩拉緊拴在木樁上,作為水面以下部分橫斷面的控制線,然后按照等距離測(cè)量方法量取水深,依照水面高程推出水面以下控制點(diǎn)的高程。最后根據(jù)各控制點(diǎn)的高程,繪出橫斷面圖。
5 水下測(cè)量的幾種方法
橫斷面測(cè)量用水準(zhǔn)儀配合5m塔尺,按照四等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行施測(cè)時(shí)難點(diǎn)是水面以下河坡及河底控制點(diǎn)測(cè)量不便,并且用不同的方法進(jìn)行測(cè)量其結(jié)果相差也很大。在實(shí)際測(cè)量中若河道斷面不大且水深不深時(shí),應(yīng)先用百米繩拴在木樁上,作為水下控制點(diǎn)的橫斷面控制線,然后駕駛小木船或由一人身穿專用測(cè)量皮褲的方法用塔尺量取水深。若河道淤積嚴(yán)重,承載能力較差,用塔尺直接量水深會(huì)陷入泥中一定深度,不能準(zhǔn)確測(cè)出實(shí)際淤積情況。據(jù)測(cè)定,多年河道淤積物的承載能力<2×l04Pa,為了控制塔尺在淤積物上沉陷,可在塔尺底部增加一個(gè)直徑30cm、厚2cm的鋼質(zhì)尺墊,把塔尺固定在尺墊上,再進(jìn)行量取水深可使精度提高。
6 成果分析、應(yīng)用及其經(jīng)驗(yàn)
根據(jù)測(cè)量資料,分析工程安全運(yùn)行情況和河道變化規(guī)律,制定工程管理措施。天然渠上一個(gè)控制斷面,經(jīng)分析測(cè)量成果,發(fā)現(xiàn)河道淤積嚴(yán)重,河床抬高,河口變寬,且堤頂寬度變窄、高程不夠。分析認(rèn)為一方面是由于河道引黃退水所致,另一方面是邊坡坡比不合理致使邊坡沖刷嚴(yán)重,淤積河底,再一方面是破堤種植所致。河道管理單位立即組織有關(guān)技術(shù)人員和水政執(zhí)法人員進(jìn)行堤防巡查,及時(shí)禁止了破堤種植的現(xiàn)象,并把現(xiàn)有情況及時(shí)向上級(jí)有關(guān)部門進(jìn)行匯報(bào)且一同上報(bào)了合理化治理建議,得到了上級(jí)有關(guān)部門的大力支持,籌集到一定的河道治理資金,及時(shí)采取補(bǔ)救措施,對(duì)河道進(jìn)行了清淤疏浚、堤防加固、修筑護(hù)唇埂及種植草皮護(hù)坡的辦法,保持了邊坡的穩(wěn)定,暢通了河道,綠化了堤防,增加了地表覆蓋,減小了徑流模數(shù),保護(hù)了沿河兩岸人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。
7 結(jié)束語(yǔ)
綜合上述,筆者認(rèn)為,在今后的工作中,要通過“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”,不斷地提高成果質(zhì)量,“不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn),有所發(fā)現(xiàn),有所發(fā)明,有所創(chuàng)造,有所前進(jìn)”,使水文測(cè)量工作再上一個(gè)新的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn):
[1]孫同武.河道水文測(cè)量淺議[J]閘南水利與南水北調(diào),2010(2).
[2]李詠梅,王慧琴.淺論中間件在水文信息化中的作用I J1l治淮,2007(09).
[3]汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)視察蘭州水文站[J].水文,2001(3).
[4]自治區(qū)副主席傅守正同志在全區(qū)水文工作會(huì)議上的講話叨.內(nèi)蒙古水利,1998(2).
[5]祝麗敏.拳拳公仆心―記河北省水文水資源勘測(cè)局局長(zhǎng)孔振江叨.河北水利,1995(5).
【關(guān)鍵詞】3S技術(shù);地形測(cè)量;水文
近年來(lái),隨著我過經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,河道工程管理工作逐步走向規(guī)范化、科學(xué)化,為其提供決策信息的河道測(cè)量工作,在工程管理工作中有著不可替代的作用。它貫穿于整個(gè)管理工作的始終,通過河道測(cè)量,可以掌握工程安全運(yùn)行情況及河道變化規(guī)律,有針對(duì)性地制定工程管理措施,分析河道測(cè)量資料,為防汛抗旱斗爭(zhēng)、防止水源污染提供情報(bào);通過對(duì)水文測(cè)驗(yàn)資料的分析,可以探索水文規(guī)律,為水利建設(shè)和其它國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。
1 3S技術(shù)在河道測(cè)量中的應(yīng)用
1.1 RS技術(shù)的應(yīng)用
遙感是水資源檢測(cè)的重要手段之一,是進(jìn)行水土流失和河口、河道、湖泊和水庫(kù)泥沙淤積調(diào)查的重要方法。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是能夠檢測(cè)動(dòng)態(tài)變化。幾十年前的遙感影像可以真實(shí)、具體、形象地反映當(dāng)時(shí)的情況。因此在河道、河口等的動(dòng)態(tài)檢測(cè)中遙感是首選工具。河道與河口的泥沙淤積及引起的相應(yīng)河勢(shì)變化對(duì)防洪、航運(yùn)等都至關(guān)重要。遙感在懸疑質(zhì)泥沙分布和河勢(shì)檢測(cè)中的應(yīng)用也有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)利用衛(wèi)星遙感信息檢測(cè)河道變化、預(yù)測(cè)河道發(fā)展并應(yīng)用到水利規(guī)劃、航道開發(fā)及防災(zāi)減災(zāi)等方面,尤其是近年來(lái)開展了大量的河口、河道泥沙淤積遙感調(diào)查工作。
1.2 GIS技術(shù)
制圖功能。GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。建立GIS首先是將地面下的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和面熟他的屬性數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中編制用戶所需要的各種網(wǎng)件。從測(cè)繪角度看,GIS是一個(gè)功能極強(qiáng)的數(shù)字化制圖系統(tǒng)。
空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。地理對(duì)象通過數(shù)據(jù)采集與編輯后,形成龐大的地理數(shù)據(jù)集,對(duì)此需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理。空間分析功能,通過空間查詢與空間分析得出決策結(jié)論。分析功能是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿,在GIS中屬于專業(yè)性、高層次的功能。與制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)組織不同,空間分析很少能夠規(guī)范化,是一個(gè)復(fù)雜的處理過程。
1.3 RTK技術(shù)
1.3.1 水下地形測(cè)量
常規(guī)的水下地形測(cè)量主要采用橫斷面方式進(jìn)行,按具體的要求在河道上布設(shè)若干斷面,然后進(jìn)行平面定位和水深測(cè)量,在此基礎(chǔ)上編繪水下地形圖。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)可充分利用RTK技術(shù)及探測(cè)深儀組成的測(cè)量系統(tǒng)提取河道信息。
1.3.2 布設(shè)GPS控制網(wǎng)
布設(shè)GPS網(wǎng)的目的在于提供實(shí)時(shí)查分參考站和進(jìn)行高程擬合的必要數(shù)據(jù)。在河道兩岸布設(shè)首級(jí)網(wǎng)時(shí)采用GPS靜態(tài)定位方式。對(duì)首級(jí)剛進(jìn)行加密時(shí)可采用RTK技術(shù),因?yàn)椴扇∫欢ǖ臏y(cè)量措施可以使他完全能達(dá)到控制網(wǎng)布設(shè)的規(guī)范要求。用RTK進(jìn)行GPS網(wǎng)的控制測(cè)量與靜態(tài)定位測(cè)量,減少了工作環(huán)節(jié)。大大提高了作業(yè)效率,省去了繁瑣的數(shù)據(jù)后處理工作。RTK技術(shù)可以涵蓋河道測(cè)量、工程放樣、GIS前段數(shù)據(jù)采集等諸多方面。若輔助相應(yīng)的軟件,充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢(shì)。
2 橫斷面選址
橫斷面選址的指導(dǎo)思想是該控制斷面在河段上具有代表性;目的是為了能全面地、科學(xué)地收集水文資料,要進(jìn)行統(tǒng)一的站網(wǎng)規(guī)劃,使站網(wǎng)布局經(jīng)濟(jì)合理 按照站網(wǎng)規(guī)劃設(shè)立水文測(cè)站時(shí),要盡可能選擇較好的站址,在滿足其代表性的同時(shí),還要考慮到交通方便,便于測(cè)量作業(yè),且橫斷面要垂直于河道中心線。
3 橫斷面控制標(biāo)準(zhǔn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置
河道站的基本水尺斷面一般設(shè)在測(cè)驗(yàn)河段的中央,大致垂直于流向或直接平行于測(cè)流斷面。在實(shí)際工作中常用A×B×H=10cm×10cm×80cm混凝土樁埋在堤項(xiàng)上,另在內(nèi)堤腳處埋設(shè)l0cm×l0cm×30cm混凝土界樁。為方便保護(hù),界樁應(yīng)埋在護(hù)堤堤內(nèi)并要求界樁在同一截面內(nèi)。為了方便制作,一般制成30cm×30cm的棱臺(tái)水泥樁,并在棱臺(tái)上部中心預(yù)埋一表面半球形的瓷片讀尺,埋設(shè)的水準(zhǔn)底部在冰凍線以下,頂部瓷片一定要妥善保護(hù)。測(cè)站的基本水準(zhǔn)點(diǎn)是永久性的高程點(diǎn),應(yīng)設(shè)在測(cè)站附近歷年洪水位以上(或埋在)不易損壞的地方,也可設(shè)在穩(wěn)定的永久性建筑物上。為了方便測(cè)量使用時(shí)查找,應(yīng)做好水準(zhǔn)點(diǎn)記錄。
4 橫斷面測(cè)量的步驟
為了方便測(cè)量資料的核對(duì)和應(yīng)用,橫斷面測(cè)量常用定點(diǎn)測(cè)量的方法。進(jìn)行施測(cè)時(shí),若河道斷面不大,首先根據(jù)斷面控制樁的標(biāo)志,用百米繩把河兩岸護(hù)堤地、內(nèi)堤腳、堤坡、堤肩、堤外坡、外堤腳、灘地、河唇、河坡、水邊等控制點(diǎn),統(tǒng)一到一條直線上,以便于測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)出各測(cè)站的距離 在測(cè)量時(shí)一個(gè)橫斷面內(nèi),可根據(jù)測(cè)圖需要,適當(dāng)加密。一般情況下,水面高程以下控制點(diǎn)在河坡、灘地、堤頂?shù)任恢蒙,采用四等水?zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行施測(cè)。水面以下河坡、河底部分控制點(diǎn)不便測(cè)量時(shí),應(yīng)在兩岸河坡水邊線上30~50cm的河坡分別打一木樁,用百米繩拉緊拴在木樁上,作為水面以下部分橫斷面的控制線,然后按照等距離測(cè)量方法量取水深,依照水面高程推出水面以下控制點(diǎn)的高程。最后根據(jù)各控制點(diǎn)的高程,繪出橫斷面圖。
5 水下測(cè)量的幾種方法
橫斷面測(cè)量用水準(zhǔn)儀配合5m塔尺,按照四等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行施測(cè)時(shí)難點(diǎn)是水面以下河坡及河底控制點(diǎn)測(cè)量不便,并且用不同的方法進(jìn)行測(cè)量其結(jié)果相差也很大。在實(shí)際測(cè)量中若河道斷面不大且水深不深時(shí),應(yīng)先用百米繩拴在木樁上,作為水下控制點(diǎn)的橫斷面控制線,然后駕駛小木船或由一人身穿專用測(cè)量皮褲的方法用塔尺量取水深。若河道淤積嚴(yán)重,承載能力較差,用塔尺直接量水深會(huì)陷入泥中一定深度,不能準(zhǔn)確測(cè)出實(shí)際淤積情況。據(jù)測(cè)定,多年河道淤積物的承載能力<2×l04Pa,為了控制塔尺在淤積物上沉陷,可在塔尺底部增加一個(gè)直徑30cm、厚2cm的鋼質(zhì)尺墊,把塔尺固定在尺墊上,再進(jìn)行量取水深可使精度提高。
6 成果分析、應(yīng)用及其經(jīng)驗(yàn)
根據(jù)測(cè)量資料,分析工程安全運(yùn)行情況和河道變化規(guī)律,制定工程管理措施。天然渠上一個(gè)控制斷面,經(jīng)分析測(cè)量成果,發(fā)現(xiàn)河道淤積嚴(yán)重,河床抬高,河口變寬,且堤頂寬度變窄、高程不夠。分析認(rèn)為一方面是由于河道引黃退水所致,另一方面是邊坡坡比不合理致使邊坡沖刷嚴(yán)重,淤積河底,再一方面是破堤種植所致。河道管理單位立即組織有關(guān)技術(shù)人員和水政執(zhí)法人員進(jìn)行堤防巡查,及時(shí)禁止了破堤種植的現(xiàn)象,并把現(xiàn)有情況及時(shí)向上級(jí)有關(guān)部門進(jìn)行匯報(bào)且一同上報(bào)了合理化治理建議,得到了上級(jí)有關(guān)部門的大力支持,籌集到一定的河道治理資金,及時(shí)采取補(bǔ)救措施,對(duì)河道進(jìn)行了清淤疏浚、堤防加固、修筑護(hù)唇埂及種植草皮護(hù)坡的辦法,保持了邊坡的穩(wěn)定,暢通了河道,綠化了堤防,增加了地表覆蓋,減小了徑流模數(shù),保護(hù)了沿河兩岸人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。
7 結(jié)束語(yǔ)
綜合上述,筆者認(rèn)為,在今后的工作中,要通過“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”,不斷地提高成果質(zhì)量,“不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn),有所發(fā)現(xiàn),有所發(fā)明,有所創(chuàng)造,有所前進(jìn)”,使水文測(cè)量工作再上一個(gè)新的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn):
[1]孫同武.河道水文測(cè)量淺議[J]閘南水利與南水北調(diào),2010(2).
[2]李詠梅,王慧琴.淺論中間件在水文信息化中的作用I J1l治淮,2007(09).
[3]汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)視察蘭州水文站[J].水文,2001(3).
[4]自治區(qū)副主席傅守正同志在全區(qū)水文工作會(huì)議上的講話叨.內(nèi)蒙古水利,1998(2).
[5]祝麗敏.拳拳公仆心―記河北省水文水資源勘測(cè)局局長(zhǎng)孔振江叨.河北水利,1995(5).