第一節測量基本知識
測量學是研究地球表麵的形狀、大小和確定地麵點之間相對位置的一門科學。測量學的主要任務是測繪地形圖和施工放樣兩項工作。
測量學的基本分類有大地測量學、地形測量學、攝影測量學和工程測量學。水利工程測量學屬於工程測量學的範疇。
水利工程測暈學是專門研究測量學如何為水利工程建設服務的一門科學。以解決在水利、規劃、設計、施工及管理中的測量問題。
一、測量工作的基本原則
測量工作是從地麵上的某一點開始,逐點測量到所需要的地方,因此測量誤差會越積越大,精度也越來越低,甚至超出允許範圍。為獲得理想的成果,特作出如下規定:在布局上,“由整體到局部”;在方法上,“先控製後碎部”;在精度上,“由高級到低級”。
二、測量的基本概念和常用名詞
(一)基本概念
經過數世紀許多科學家的研究,認為地球形狀是個旋轉的橢圓體。但在水利工程測量中,都是進行小區域的測繪工作,精度要求並不高。為簡化計算起見,將地球形狀看作為圓球體,取其平均半徑6371公裏。
測量工作的根本任務之一是確定地麵上的點位。地麵點之間的位置關係是根據高差、水平角和水平距離三個要素確定的。所以測量工作的基本內容就是測定這三個要素。
關於地球曲率對水平距離和高程的影響,研究結果認為,在半徑為10公裏的圓麵積內測量長度時,可將水準麵看作為平麵,不受地球曲率的影響。但在測量高差時,即使在很短的距離內也須考慮地球曲率的影響,因它關係到地麵點高程的精度問題。
計算地麵點平麵直角坐標時,應引起注意,測量學中所用的平麵直角坐標雖與數學中所用的坐標相似,但有其不同之處,即尤為縱軸、T為橫軸,象限次序也更變,以X為縱軸,目的在於使它與子午線方向相一致,因而數學上一套公式仍可直接在測量計算中應用。
(二)常用名詞水準麵將靜止的海平麵延伸到大陸和島嶼所得到的一個無疊痕、無棱角、無邊閉合的海水麵。
大地水準麵以平均海水麵為準的水準麵。我國選定的是以1956年黃海平均海水麵作為全國高程的起算麵。
絕對高程地麵點到大地水準麵的鉛垂距離。
相對高程(假定高程)地麵點到任意水準麵的鉛垂距離。
高差地麵上兩點之間的高晉之差。
地理坐標用經度和緯度來確定地麵點的位置。
平麵直角坐標地麵點沿鉛垂線方向投影到水平麵上的位置。地物指道路、天然水庫、閘壩和房屋建築等。
地貌指地麵的起伏變化,如山嶺、穀地和懸崖等。
比例尺地形圖上任意線段的長度與地麵上相應線段水平距離之比。比例尺又分為數字比例尺和圖示比例尺。
第二節渠道測量
修建灌、排水渠道是農田水利建設中一項重要的工程。其內容包括:踏勘選線、中線測量、曲線(彎道)測量、縱、橫斷麵測量、土方計算和邊坡放樣等。關於堤防河道、道路等線路測量基本與渠道測量相仿。
一、踏勘選線
踏勘選線的目的是為了在地麵上確定渠道中心線的位置。選擇渠道線路應考慮的主要問題是:
1.渠道應盡量短而直,避開障礙物,以減少工程量和水流損失;
2.渠道應位於地勢較高的地方,以利於擴大灌溉麵積和自流灌溉;
3.渠道經過的地帶要求土質較好,坡度適宜,以防滲漏、淤塞、衝刷和坍塌;
4.盡量利用舊溝渠,少占耕地。總之,渠道選線需經濟、合理、擴大灌溉麵積和便於施工管理。
踏勘選線時,如當地具備大比例尺的地形圖,則可在圖上初步選擇一條最佳線路,再赴實地調查研究,以確定具體方案。方案確定後,要用大木樁在地麵上標出渠道起點、轉折點和終點位置。小型渠道可直接到實地,可將選線、中線和縱、橫斷麵測量結合在一起進行,即邊選線,邊打樁,邊量距,邊測高程。
二、中線測量
在地麵上確定渠道中心線後,還需測出渠道長度和各轉折點的水平角。
渠道長度可用鋼尺沿中心線丈量兩次,相對誤差不得大於1/2000。用經緯儀測角和測設彎道曲線。轉折點水平角可在渠道前進方向觀測左側角一個測麵而得。
從渠道起點開始量距,每量距100米或50米打一木樁,稱為裏程樁或斷麵樁。如遇到重要地物或地麵變化較大時,還需打加樁。裏程樁和加樁都需編號,將渠道起點到該點的距離用紅漆依次寫在木樁上,木樁編號應麵向渠首。加號前為公裏數,加號後為米數,並在木粧的背麵寫上序號,以防斷麵測量時漏測。
在量距的同時,還需在現場繪製草圖,並標出渠道中心線、木樁位置和編號、偏角大小和方向、以及渠道兩側主要地物和地貌等。
三、圓曲線測量
圓曲線測量多用於大中型渠道,小型渠道可用簡易法測設。
規範規定,當轉折角,可不測設圓曲線;需設圓曲線,計算曲線起點、中點和終點的位置及曲線長度;需按50米的間距測設曲線樁或稱曲線輔點,如果曲線難以測設,也可適當加密輔點,其間距為20米或10米。
當渠道由一直線方向轉向另一直線方向時,在兩條直線之間需用圓弧曲線連接起來,使渠道逐漸改變方向,以防淤積和衝刷。所以在渠道中線測量時,渠道拐彎處需測設圓曲
四、渠道縱斷麵測量
渠道縱斷麵測量,是用水準儀測出渠道中心線上各裏程樁和加樁的高程,繪製渠道縱斷麵圖,為設計渠道提供資料。
為保證測量精度,應盡量與國家水準點進行連測。如國家水準點不多,可沿渠道中心線附近測設一條五等水準線,每隔1~2公裏布設一個臨時水準點,以供渠道縱斷麵測量校核所用,要求埋樁、編號避開開挖線和堆土線,以防水準點受到破壞。連測的水準點,其高程應根據平差後的高差來推算。