章振欣，馮小波

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310002)

0 引言

浙江自北向南有苕溪、京杭運(yùn)河(浙江段)、錢(qián)塘江、甬江、椒江、甌江、飛云江和鰲江等8條主要河流，全省河網(wǎng)密布，在這些河網(wǎng)之上分布著眾多的大中型水閘，由于不同歷史時(shí)期技術(shù)水平所限和執(zhí)行的測(cè)量規(guī)范不同，加之引測(cè)方法的差異，使目前這些水閘采用的高程基準(zhǔn)面較為混亂，給統(tǒng)一的流域管理與防洪調(diào)度帶來(lái)諸多不便，為此統(tǒng)一大中型水閘的高程基準(zhǔn)面的工作顯得尤為重要.

1 浙江省地理、地貌及大中型水閘分布介紹

浙江位于中國(guó)東南沿海長(zhǎng)江三角洲南翼，在東經(jīng)118°00'～123°00'、北緯 27°12'～31°31'之間，東瀕東海，南接福建，西與江西、安徽相連，北與上海、江蘇為鄰.

浙江省地勢(shì)西南部高，東北部低，自西南向東北傾斜，呈梯級(jí)下降.全省以丘陵山區(qū)為主，境內(nèi)地形起伏較大，主要山脈呈西南東北走向，各山脈一直延伸到東海，露出水面的山峰構(gòu)成半島和島嶼.西北部地區(qū)群山峻嶺，多為河流的發(fā)源地，中部、東南地區(qū)以丘陵和盆地為主，東北地區(qū)地勢(shì)較低，為沖積平原，以平原為主，地勢(shì)平坦，土層深厚，水網(wǎng)密布.

全省按地形大致可分為浙北平房、浙西丘陵、中部金衢盆地、浙南山地、東南沿海平原及濱海島嶼等6個(gè)地區(qū).

全省陸域面積10.38萬(wàn)km2，為全國(guó)面積的1.06%，走中國(guó)面積最小的省份之一.全省面積中，山地和丘陵占70.4%，平原、和盆地占23.2%，河流和湖泊占6.4%，故有“七山一水二分田”之說(shuō).全省耕地面積為160萬(wàn)ha，占全國(guó)耕地面積的1.6%.

全省海域廣闊，海岸曲折，形成了眾多的港灣，如杭州灣、象山港、三門(mén)灣、臺(tái)州灣、溫州灣、樂(lè)清;等等.杭州灣是浙江省最大的港灣，錢(qián)塘江河口呈喇叭形，由于潮沙的作用，在海寧附近形成舉世聞名的錢(qián)江湖.浙江省島嶼星羅棋布，有面積500 m2以上島嶼3 061個(gè)，是全國(guó)島嶼最多的省份.

水閘是修建在河道上的控制性水工建筑物，是江河湖泊防洪體系的重要組成部分.浙江省河網(wǎng)密布，水系眾多，水閘工程數(shù)量巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全省共有小(2)型及以上水閘近萬(wàn)座.這些水閘工程在防洪排澇、農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)供水、旅游、環(huán)境生態(tài)等方面發(fā)揮了巨大的作用，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益.它們不僅是浙江省防洪保安工程體系的骨干力量，而且也是水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分.

截止2008年底，全省有過(guò)閘流量(校核)1 000 m3/s以上的大型水閘10座;過(guò)閘流量100～1 000 m3/s(不含1 000 m3/s)的中型水閘248座.其分布情況見(jiàn)表1.

表1 浙江省大中型水閘分布表

2 國(guó)家高程系統(tǒng)及浙江省水閘的高程情況的現(xiàn)狀

2.1 高程系統(tǒng)理論

首先，從大地水準(zhǔn)面談起，水準(zhǔn)面是一個(gè)假定靜止的(沒(méi)有波浪、沒(méi)有潮汐)封閉的海洋面，大地水準(zhǔn)面是一個(gè)與處于流體平衡的海洋面(無(wú)潮汐擾動(dòng))重臺(tái)，并延伸穿過(guò)大陸內(nèi)部的水準(zhǔn)面.[1］

2.2 浙江省水閘高程系統(tǒng)的現(xiàn)狀

浙江省水閘建設(shè)中高程系統(tǒng)一直比較混亂，目前使用的高程系統(tǒng)有“吳淞高程系統(tǒng)”、“1956年黃海高程系統(tǒng)”和“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”“坎門(mén)高程系統(tǒng)”以及“假定高程系統(tǒng)”.

(1)吳淞高程系統(tǒng)

清光緒32年(1906年)，吳淞海關(guān)港務(wù)司署根據(jù)1871－1900年吳淞潮位，以略低于實(shí)測(cè)最低水位的高程，確定為“吳淞海關(guān)零點(diǎn)(基面)”，后正式定名為吳淞零點(diǎn).以吳淞零點(diǎn)為起算零點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面為吳淞高程系.[3］

(2)坎門(mén)高程系統(tǒng)

民國(guó)期間，軍令部陸地測(cè)量局根據(jù)浙江玉環(huán)縣坎門(mén)驗(yàn)潮站多年驗(yàn)潮資料，以該站高潮位的平均值為零起算，稱“坎門(mén)零點(diǎn)”.以坎門(mén)零點(diǎn)為起算零點(diǎn)的高程系稱為坎門(mén)高程系.

(3)1956年黃海高程系統(tǒng)

1956年黃海高程系統(tǒng)就是以青島驗(yàn)潮站1950－1956年觀測(cè)結(jié)果推算的以平均海水面為起算零點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面.即1956年黃海高程系統(tǒng).[2］

(4)1985年國(guó)家高程系統(tǒng)

1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)是用1952－1979年驗(yàn)潮資料，按19年周期計(jì)算10個(gè)滑動(dòng)平面海水面的平均值，進(jìn)一步精化并確定為我國(guó)現(xiàn)行法定的高程基準(zhǔn)面.

(5)假定高程系統(tǒng)

在水閘工程中我們對(duì)許多對(duì)單一工程沒(méi)有進(jìn)行國(guó)家高程基準(zhǔn)的聯(lián)測(cè)，從而產(chǎn)生了許多對(duì)單一工程的假定高程.

3 進(jìn)行大中型水閘統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面測(cè)量的重要性和必要性

3.1 法規(guī)政策對(duì)高程統(tǒng)一精度等的要求

測(cè)繪成果是國(guó)家基本建設(shè)及工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，高程控制是水利勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及工程建設(shè)的重要測(cè)繪基礎(chǔ)工作，采用統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)是測(cè)繪工作的必要前提.[4］為此，1987年，國(guó)家測(cè)繪總局宣布:統(tǒng)一使用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)，并要求采用地方高程系統(tǒng)的應(yīng)爭(zhēng)取條件歸算到國(guó)家統(tǒng)一的高程系統(tǒng)上.為了積極響應(yīng)國(guó)家測(cè)繪局的要求，浙江省水利廳與2002年發(fā)布了《關(guān)于全省水利系統(tǒng)統(tǒng)一使用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”的通知》(浙水科[2002］9號(hào))，這就要求我們應(yīng)該按照國(guó)家測(cè)繪總局的規(guī)定在浙江省重要水工建筑物中統(tǒng)一使用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)，以便我們?yōu)檎憬×饔蛞?guī)劃設(shè)計(jì)以及各流域治理開(kāi)發(fā)提供統(tǒng)一的高程成果.

3.2 防汛抗旱的要求

防汛抗旱工作中的大部分信息屬于空間信息，而在空間信息中作為三維信息中的高程信息防汛指揮和抗旱管理的全過(guò)程中都可以發(fā)揮重要作用，甚至是不可替代的作用.其作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

(1)統(tǒng)一高程是制定流域性防洪規(guī)劃的要求

防洪規(guī)劃面對(duì)的是一個(gè)流域的洪水防治問(wèn)題，即:如何有效地在流域上游攔蓄洪水;中游規(guī)劃堤防和治河工程的建設(shè)及蓄滯洪區(qū)建設(shè);下游如何最有效地泄洪.如果作為上下游重要的防洪設(shè)施水閘的高程基準(zhǔn)面不統(tǒng)一，甚至?xí)霈F(xiàn)上游高程低，下游高程高的現(xiàn)象，這樣就無(wú)法進(jìn)行水系的防洪規(guī)劃.

(2)統(tǒng)一高程是洪水調(diào)度的要求

洪水調(diào)度就是運(yùn)用防洪工程設(shè)施，在時(shí)間上、空間上重新調(diào)節(jié)安排江河、湖海的洪水量及其水位.在防洪調(diào)度中，應(yīng)充分考慮防洪工程調(diào)度規(guī)程的要求，并根據(jù)洪水特性及其演變規(guī)律和防護(hù)區(qū)的實(shí)際情況，因地因時(shí)制宜地?cái)M定合理的調(diào)度方案，盡可能達(dá)到防護(hù)區(qū)洪災(zāi)總損失最小和工程綜合效益最大的目的.這樣及時(shí)、準(zhǔn)確的水位情報(bào)就成了洪水調(diào)度的關(guān)鍵.高程不統(tǒng)一就無(wú)法提供準(zhǔn)確的閘前水位預(yù)報(bào)，特別是洪水預(yù)報(bào)，由于水系各河段高程基準(zhǔn)面不統(tǒng)一，當(dāng)上游出現(xiàn)某一洪峰流量時(shí)，同一流量流經(jīng)下游各河段的水位高程高程表面，甚至出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，無(wú)法進(jìn)行相關(guān)的洪水預(yù)報(bào)，也就無(wú)法進(jìn)行合理的洪水調(diào)度.

(3)統(tǒng)一高程是進(jìn)行灌區(qū)布置的要求

由于水閘和灌區(qū)的高程不是統(tǒng)一系統(tǒng)，無(wú)法得知是水閘于灌區(qū)的高程不是統(tǒng)一系統(tǒng).無(wú)法得知是閘前水面高還是灌區(qū)地面高，故難以決定采取自流灌溉還是提水灌溉.就無(wú)法為防汛抗旱中的灌溉系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的保障.

3.3 水利信息化建設(shè)的要求

水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施.日益突出的水資源問(wèn)題，卻已嚴(yán)重制約著社會(huì)發(fā)展.水利信息化建設(shè)已是刻不容緩，它是實(shí)現(xiàn)防汛抗旱科學(xué)指揮，水資源統(tǒng)一管理和優(yōu)化配置，提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和前提.水利信息化就是充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)和利用水利信息資源的水利現(xiàn)代化過(guò)程.包括對(duì)水利信息進(jìn)行采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和利用，提高水利信息資源的應(yīng)用水平和共享程度，從而全面提高水利建設(shè)和水事處理效能和效益.水利信息化是全國(guó)行業(yè)信息化的一個(gè)組成部分.

在水利信息化系統(tǒng)采用統(tǒng)一的與國(guó)家平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)相聯(lián)系的空間參考系統(tǒng)，建立物理上或邏輯上無(wú)縫的城市基礎(chǔ)地理信息庫(kù)這樣才能其他相關(guān)行業(yè)和全社會(huì)提供準(zhǔn)確可靠的水資源信息，充分發(fā)揮水利部門(mén)為社會(huì)服務(wù)的作用.這樣才有利與浙江省水利、規(guī)劃、土管、市政各部門(mén)間的信息化成果的對(duì)接，保證浙江省各項(xiàng)建設(shè)工作的平穩(wěn)有序的開(kāi)展.

水閘作為重要的水工建筑物，水閘工程的信息化管理是水利信息化管理的重要組成部分，所以就要求對(duì)水閘的高程系統(tǒng)采用與國(guó)家統(tǒng)一的高程系統(tǒng).

3.4 水資源合理配置與調(diào)度的方面的要求

這些年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加，用水量的增加，浙江省的水資源的供需矛盾日益加重.為了解決化解這些矛盾，我們就要利用工程或非工程措施在各用水戶之間的水資源進(jìn)行合理的配置，對(duì)水資源實(shí)行合理的調(diào)度.作為工程措施中的水閘在水資源的調(diào)度中起著重要的作用，而閘前水位高程是進(jìn)行調(diào)水的基礎(chǔ).

3.5 對(duì)水閘設(shè)計(jì)高程的復(fù)核

浙江省的水閘設(shè)計(jì)施工中的高程系統(tǒng)一直比較混亂，各個(gè)高程系統(tǒng)有沒(méi)有準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化參數(shù)，例如:吳淞高程系統(tǒng)與1956年黃海高程系在各個(gè)地區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)并不是固定.有很多水閘在施工過(guò)程中，使用的高程點(diǎn)的等級(jí)不夠，同樣是同一高程系高程仍然不統(tǒng)一.有些水閘在施工過(guò)程中還沒(méi)有并沒(méi)有聯(lián)測(cè)國(guó)家高程點(diǎn)，造成高程的不統(tǒng)一.這就造成了水閘的設(shè)計(jì)高程與施工高程的不統(tǒng)一，而通過(guò)大中型水閘的統(tǒng)一高程面測(cè)量就可以對(duì)以前水閘的設(shè)計(jì)高程進(jìn)行復(fù)核.

3.6 對(duì)水閘安全檢測(cè)提供依據(jù)

國(guó)家對(duì)水閘的安全越來(lái)越重視，2008年水利部頒發(fā)了，《水閘安全鑒定管理辦法》，省水利廳也專門(mén)頒發(fā)了《浙江省水庫(kù)水閘安全檢查管理暫行辦法》.

進(jìn)行大中型水閘的統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面測(cè)量，可以為水閘的安全檢測(cè)提供高程基準(zhǔn)依據(jù)，并為以后的水閘沉降觀測(cè)提供高程基準(zhǔn)保證.

4 項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃及方案

4.1 高程基準(zhǔn)測(cè)量的等級(jí)

為了滿足規(guī)范對(duì)重要水工建筑物的高程要求以及以后沉降觀測(cè)對(duì)高程的要求，這次統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面測(cè)量宜采取二等水準(zhǔn)精度進(jìn)行施測(cè).

4.2 大中型水閘統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面測(cè)量的主要工作

(1)組織人員收集有關(guān)資料，包括大中型水閘及重要堤防分布情況、基點(diǎn)情況，收集現(xiàn)在使用的成果.并對(duì)工作范圍內(nèi)的已有高程資料進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)分析.同時(shí)到省測(cè)繪管理部門(mén)收集測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)的高程控制網(wǎng)情況，收集其它行業(yè)在本期統(tǒng)一高程系統(tǒng)范圍內(nèi)布設(shè)的一等水準(zhǔn)網(wǎng)情況，收集購(gòu)買(mǎi)各種已有高程資料.

(2)在分析已有資料的情況下，分流域編寫(xiě)項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)，安排3～5年時(shí)間，逐一的實(shí)現(xiàn)各流域中大中型水閘的高程統(tǒng)一工作.

(3)各流域根據(jù)控制點(diǎn)情況以及時(shí)間安排組織人員進(jìn)行標(biāo)石埋設(shè)、觀測(cè).建立大中型水閘區(qū)域高程控制網(wǎng)，進(jìn)行水利設(shè)施高程基點(diǎn)連測(cè)，進(jìn)行各種高程基點(diǎn)原來(lái)使用高程和1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)之間的換算關(guān)系的推求.

(4)建立大中型水閘統(tǒng)一高程信息系統(tǒng)，按階段的進(jìn)行成果的驗(yàn)收與發(fā)布啟用.

5 結(jié)論

大中型水閘統(tǒng)一基準(zhǔn)面的工作，在政策法規(guī)、防汛抗旱、水利信息化建設(shè)、水資源合理調(diào)配以及水閘安全檢測(cè)上都有這及其迫切的要求，而且在現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)水平也為統(tǒng)一高程基準(zhǔn)提供了技術(shù)上的支持.因此，進(jìn)行大中型水閘的高程基準(zhǔn)面統(tǒng)一應(yīng)當(dāng)盡快的開(kāi)展.

[1]武漢測(cè)繪科技大學(xué)測(cè)量學(xué)編寫(xiě).測(cè)量學(xué)[M］.北京:測(cè)繪出版社，2005.

[2]孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)[M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2001.

[3]徐菊華，姜本海.長(zhǎng)江中下游干流吳淞高程系統(tǒng)概論[J］.人民長(zhǎng)江，2007，38(10):85 －88.

[4]楊鳳寶，邱中軍.統(tǒng)一吉林省水系及水電工程高程系統(tǒng)探討[J］.吉林水利，2010(1):39－40.