梁向棋++舒曉明++曹樹(shù)青++粱達(dá)煒

摘 要：為保證長(zhǎng)江下游黑沙洲水道航道整治二期工程工可階段原型觀測(cè)順利完成，改善當(dāng)前水道不利水文條件下的航道條件，擴(kuò)大航道尺度和通過(guò)能力，以黑沙洲水道河段概況為基礎(chǔ)，結(jié)合長(zhǎng)江航道測(cè)量實(shí)際情況，針對(duì)原型觀測(cè)的內(nèi)容和技術(shù)要求，提出以控制測(cè)量、地形測(cè)量、水深測(cè)量、水文測(cè)驗(yàn)及內(nèi)業(yè)成圖五個(gè)部分組成的觀測(cè)實(shí)施方案，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕M織、合理的設(shè)計(jì)、規(guī)范的作業(yè)、嚴(yán)格的檢查，圓滿地完成了航道原型觀測(cè)，同時(shí)對(duì)原型觀測(cè)進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)，針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江下游水道 原型觀測(cè) 施工組織設(shè)計(jì) 技術(shù)實(shí)施

長(zhǎng)江干線自西向東橫貫中國(guó)中部，流域內(nèi)地貌類(lèi)型眾多，流經(jīng)峽谷河段、巖溶發(fā)育河段、沖積河流河段、平原多州灘分汊河段及感潮河段。長(zhǎng)江水運(yùn)建設(shè)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶長(zhǎng)足發(fā)展的根基。航道測(cè)量是航道建設(shè)、維護(hù)的眼睛，為航道整治建筑物設(shè)計(jì)、航道整治工程可行性評(píng)估、效果評(píng)估等提供原始資料和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。黑沙洲水道是長(zhǎng)江下游重點(diǎn)礙航淺水道之一，平面形態(tài)為首尾窄、中間向左展寬的典型鵝頭型分汊河道，由兩個(gè)江心洲分成南、中、北三個(gè)汊道。南水道為現(xiàn)行主航道，但局部沿岸區(qū)域水深較淺，局部沿岸區(qū)域竄溝逐漸發(fā)展為深槽，使淺區(qū)流量減少，流速下降。中水道逐漸淤積衰亡，枯水期呈現(xiàn)干涸狀態(tài)。由于其地理位置及水道情況的復(fù)雜性，對(duì)黑沙洲水道進(jìn)行航道整治，改善當(dāng)前水道不利水文條件下的航道條件，擴(kuò)大航道尺度和通過(guò)能力，對(duì)長(zhǎng)江下游航道建設(shè)和維護(hù)有非常大的意義。黑沙洲水道航道整治一期工程已于2011年9月竣工，為進(jìn)一步改善船舶通航條件，擬開(kāi)展航道整治二期工程。為滿足二期工程河演分析、方案布置和航道整治建筑物設(shè)計(jì)的需要，需對(duì)黑沙洲水道開(kāi)展原型觀測(cè)。

工程概況

原型觀測(cè)包括地形測(cè)量和水文測(cè)驗(yàn)。觀測(cè)時(shí)間為期一年，包括洪、中、枯共四個(gè)測(cè)次，分別在**年2月、**年8月、**年11月、次年2月完成。

地形測(cè)量范圍上起荻港水道皇宮廟、下迄白茆水道保定圩。河道地形測(cè)量水上部分觀測(cè)到兩岸的防洪大堤堤頂或與堤頂相近的高程。圖上準(zhǔn)確標(biāo)注各種水利、碼頭設(shè)施的位置、尺度、高程等，并將陡岸坡、洲體上植被覆蓋標(biāo)識(shí)清楚，標(biāo)明岸坡崩塌位置和范圍、測(cè)流斷面和水尺的準(zhǔn)確位置、已實(shí)施整治工程位置、地名。

水文測(cè)驗(yàn)包括水位及比降、斷面垂線流速分布（包括流量）、表面流速流向的觀測(cè)以及河床質(zhì)、懸移質(zhì)取樣。設(shè)流量觀測(cè)大斷面7處、臨時(shí)水尺14把，固定水尺1把（設(shè)于黑沙洲水道出口三山河附近）。觀測(cè)水尺水位、測(cè)流斷面流速、流量、流向分布，測(cè)量時(shí)間應(yīng)與地形測(cè)量同步。固定水尺觀測(cè)從**年2月至次年2月進(jìn)行每日連續(xù)觀測(cè)，每日觀測(cè)時(shí)間段為上午8：00、下午14：00、晚上18：00。表面流速流向觀測(cè)南水道主槽布置7條流向線，北水道布置3條流向線，要求在地形測(cè)圖上標(biāo)繪流向線、表面流速值及觀測(cè)時(shí)的風(fēng)況條件；河床質(zhì)及懸移質(zhì)取樣位置分布均勻，所取樣本能較全面反應(yīng)河段河床質(zhì)及懸移質(zhì)情況。

觀測(cè)技術(shù)方案及實(shí)施

綜合測(cè)區(qū)概況、觀測(cè)內(nèi)容及技術(shù)要求，將該原型觀測(cè)分為控制測(cè)量、地形測(cè)量、水深測(cè)量、水文測(cè)驗(yàn)及內(nèi)業(yè)成圖五個(gè)部分完成。

1、控制組

控制測(cè)量平面采用1954北京坐標(biāo)系，高斯正形投影三度分帶，測(cè)區(qū)所處位置為39度帶，中央子午線經(jīng)度為117°；高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（絕對(duì)圖）和當(dāng)?shù)睾叫谢鶞?zhǔn)（相對(duì)圖）。采用國(guó)家C級(jí)網(wǎng)和E級(jí)網(wǎng)構(gòu)建能覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)范圍的控制網(wǎng)，并解算橢球轉(zhuǎn)換模型的布爾莎七參數(shù)。選取的控制點(diǎn)均勻地分布在河道兩側(cè)。

2、地形組

地形測(cè)量從測(cè)區(qū)上端至下端實(shí)施。無(wú)樹(shù)林遮擋或樹(shù)林較稀疏的地帶，收星良好的情況下，采用中海達(dá)RTK測(cè)量；樹(shù)林較密，天空不夠開(kāi)闊的區(qū)域，采用天寶R8測(cè)量或配合全站儀極坐標(biāo)法聯(lián)合測(cè)量。地形測(cè)量點(diǎn)距根據(jù)實(shí)際地形按圖上0.8-1.5cm實(shí)施，對(duì)于地形復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行了加密測(cè)量，詳細(xì)測(cè)繪地形地貌及與重要地物的相鄰關(guān)系。

3、水深組

為達(dá)到觀測(cè)精度，水深測(cè)量時(shí)段內(nèi)測(cè)區(qū)風(fēng)力小于3級(jí)，浪高小于0.3m。采用快艇從下至上測(cè)量主槽水深，對(duì)于州灘等水深較淺快艇無(wú)法到達(dá)的區(qū)域采用吃水較淺的船舶同步測(cè)量，船舶無(wú)法到達(dá)的極淺水域采用人工涉水測(cè)量，測(cè)量范圍覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)。測(cè)船安裝儀器后、作業(yè)前量取水溫，查詢《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》聲速表中對(duì)應(yīng)聲速值，設(shè)定測(cè)深儀的聲速值、吃水值、靈敏度、量程倍乘、零米線、吃水線、發(fā)射功率等相關(guān)參數(shù)。船上測(cè)量人員同步記錄浮標(biāo)名稱(chēng)、位置、類(lèi)型。

4、水文組

水位及比降觀測(cè)。固定水尺位置嚴(yán)格按照技術(shù)要求中水尺位置坐標(biāo)控制，設(shè)專(zhuān)人每日進(jìn)行觀讀。水尺均設(shè)置在前方無(wú)沙灘阻隔、江水可自由流通、能充分反映當(dāng)?shù)厮蛔兓闆r、能牢固設(shè)立、受風(fēng)浪、激流沖擊和船只碰撞等影響較少的地方。使用全站儀三角高程測(cè)量方式在工作前后各測(cè)定一次水尺零點(diǎn)，并在觀測(cè)前在三等水準(zhǔn)點(diǎn)上進(jìn)行高程的檢查校準(zhǔn)，確保了水尺零點(diǎn)測(cè)量精度滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量要求。水尺觀測(cè)每次讀取水尺波峰波谷的讀數(shù)，求取平均值，每處水尺均歸算為基尺零點(diǎn)上水位。

表面流速流向觀測(cè)。為保證觀測(cè)精度，觀測(cè)時(shí)風(fēng)力不大于3級(jí)。采用自主研發(fā)的防水抗風(fēng)型浮標(biāo)結(jié)合GPS自動(dòng)接收機(jī)施測(cè)，施放起始位置嚴(yán)格按照技術(shù)要求中所做規(guī)定執(zhí)行，浮標(biāo)均勻分布于水道中。

大斷面流速流量流向觀測(cè)。根據(jù)實(shí)測(cè)的斷面資料進(jìn)行測(cè)驗(yàn)垂線布設(shè)，布設(shè)方法按《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》中的要求執(zhí)行。測(cè)量船按斷面設(shè)計(jì)采用橫斷面法施測(cè)，斷面測(cè)點(diǎn)間距為圖上0.4cm以內(nèi)，在深泓和陡岸河床則適當(dāng)加密了測(cè)點(diǎn)。測(cè)船始終保持慢速且盡量保持勻速運(yùn)動(dòng)。水文測(cè)驗(yàn)的流速流向采用聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）施測(cè)，利用聲學(xué)多普勒效應(yīng)原理來(lái)進(jìn)行流速測(cè)量，兩岸測(cè)至ADCP盲區(qū)水深處，每次施測(cè)均從左岸→右岸、右岸→左岸施測(cè)一個(gè)來(lái)回以上，取所測(cè)斷面流量的平均值作為實(shí)測(cè)流量值。

河床質(zhì)和懸移質(zhì)取樣。采用1000cc橫式采樣器在各垂線處進(jìn)行懸沙取樣，水樣采集時(shí)鉛魚(yú)到底后等待10秒鐘后再采集底層水樣，以防止鉛魚(yú)對(duì)水體的擾動(dòng)。采集水樣后，立即將水樣裝入容器內(nèi)并蓋緊（裝水樣的容器事先已清洗干凈，不殘留泥沙和雜物，每個(gè)容器均已編號(hào)），同時(shí)將樣品瓶號(hào)、取樣點(diǎn)號(hào)、層號(hào)、日期和時(shí)間記入含沙量取樣記錄表。對(duì)于部分水文斷面上有垂線水深較淺的情況，換用吃水更淺的小船補(bǔ)測(cè)或人工涉水測(cè)量，確保垂線水樣采樣完整率。在懸移質(zhì)取樣的同時(shí)在每條測(cè)流垂線位置進(jìn)行床沙取樣，取樣采用錐式取樣器。為滿足泥沙顆粒分析要求，床沙取樣重量視粒徑而定，一般細(xì)沙或沙質(zhì)粘土取樣不少于50g，粗沙取樣100～300g，直徑大于2mm者取樣不少于1000g。如遇一次取樣數(shù)量不足，則分次采取，連續(xù)三次取不到沙樣時(shí)，則不再取樣，并在資料中加以說(shuō)明。

5、內(nèi)業(yè)成圖

內(nèi)業(yè)組接收外業(yè)原始數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查嚴(yán)格按照《水運(yùn)工程測(cè)量質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。檢查合格后提取水深數(shù)據(jù)進(jìn)行等高線的編輯，繪制地物地貌及水位標(biāo)記。采用清華山維繪圖軟件進(jìn)行圖形處理與繪制，清繪后，按AutoCAD格式成圖提交。根據(jù)測(cè)量比例尺的要求，對(duì)圖面多余數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h除，確保了數(shù)據(jù)分布合理、圖面美觀。

質(zhì)量檢查

檢查內(nèi)容包括測(cè)量任務(wù)書(shū)、施工組織設(shè)計(jì)、地形測(cè)量、水深測(cè)量、水文測(cè)驗(yàn)、內(nèi)業(yè)制圖。按照《水運(yùn)工程測(cè)量質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，逐項(xiàng)對(duì)照《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》上規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行詳查，判斷出缺陷的類(lèi)型，分別按分部工程的缺陷個(gè)數(shù)及缺陷調(diào)整系數(shù)計(jì)算分部工程的質(zhì)量得分值（其中調(diào)整系數(shù)是根據(jù)合同產(chǎn)值來(lái)確定的），進(jìn)而求得各單位工程的質(zhì)量得分值。

經(jīng)檢查，本項(xiàng)目測(cè)繪工作組織嚴(yán)謹(jǐn)、設(shè)計(jì)合理、監(jiān)督檢查嚴(yán)格、最終檢查規(guī)范。外業(yè)作業(yè)組能?chē)?yán)格執(zhí)行《規(guī)范》和施工組織設(shè)計(jì)，操作規(guī)范，質(zhì)量控制嚴(yán)密。內(nèi)外業(yè)資料及成圖地形測(cè)量圖幅清晰，注記規(guī)范，等高線走向合理，地形圖上各要素測(cè)繪詳細(xì)，地物間關(guān)系表示合理，水文資料規(guī)范清晰，滿足各項(xiàng)規(guī)范要求。

結(jié)論與展望

經(jīng)驗(yàn)證，觀測(cè)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施適用性高、應(yīng)用效果好，組織合理，施工控制嚴(yán)格，高效率、高質(zhì)量地完成了黑沙洲水道航道整治二期工程工可階段原型觀測(cè)。為進(jìn)一步完善觀測(cè)方案，更好地完成長(zhǎng)江下游水道地形、水文原型觀測(cè)，針對(duì)原型觀測(cè)方案實(shí)施中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)思考：①控制測(cè)量采用高斯正形投影三度分帶，在投影邊緣區(qū)域的變形較大，當(dāng)測(cè)距邊兩端點(diǎn)的橫坐標(biāo)平均值達(dá)到45km時(shí)，邊長(zhǎng)的投影變形值已超出《工程測(cè)量規(guī)范》的要求，必須對(duì)測(cè)距邊作高斯投影改正；②水道枯水期時(shí)，中水道演變?yōu)橛倌鄥^(qū)域，不利于地形組作業(yè)人員行走，甚至極可能出現(xiàn)沉陷的危險(xiǎn)情況，采用傳統(tǒng)的GPS RTK測(cè)量方法不僅效率低，還不安全。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)改善觀測(cè)條件或改變測(cè)量方法進(jìn)行解決。③浮標(biāo)由水深測(cè)量人員在船上觀測(cè)并記錄，可能存在個(gè)別浮標(biāo)漏測(cè)的情況，測(cè)量的浮標(biāo)位置偏差也較大。目前，長(zhǎng)江電子航道圖（3.0版）系統(tǒng)已正式推廣運(yùn)行，該系統(tǒng)中包含了長(zhǎng)江沿線各水道實(shí)時(shí)航標(biāo)資料。原型觀測(cè)中航標(biāo)位置、類(lèi)型的觀測(cè)和記錄，如果與電子航道圖相結(jié)合，將能確保水道中航標(biāo)測(cè)量的完整性和精確性。

（作者單位：長(zhǎng)江航道測(cè)量中心）