水利工程测量常识

第十一章

第十一章第十一章

第十一章水利工程测量

水利工程测量水利工程测量

水利工程测量主要内容

主要内容主要内容

主要内容 概述 河流梯级开发规划阶段的测量 水利枢纽工程设计阶段的测量 水利枢纽工程设计阶段的测量 水利枢纽工程的施工控制测量 水利枢纽工程的施工放样 水利枢纽工程的变形监测11.1 概

概概

概述

述述

述11.1.1 发展历史

发展历史发展历史

发展历史 古代就有很多的测量先例； 17～18世纪测量仪器进入光学时代； 20世纪，航空摄影测量应用日广； 20世纪，航空摄影测量应用日广； 20世纪50年代以后，测量工作吸收各种新兴

技术，发展更加迅速； 20世纪80年代以后，出现了许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术手

段和工具。11.1.2 主要工作内容

主要工作内容主要工作内容

主要工作内容 施工控制测量 施工放样及贯通测量施工放样及验方；施工放样及验方；安装测量；

隧洞贯通测量；

附属工程测量。 变形观测 竣工测量11.2 河流梯级开发规划阶段的测量

河流梯级开发规划阶段的测量河流梯级开发规划阶段的测量

河流梯级开发规划阶段的测量 在进行梯级布置时，不仅需要在地形图上确

定合适的位置，而且还应确定各水库的正常

高水位。 为此，测量人员应提供该流域内的地形图、

河流纵断面图以及河谷地形图。

根据流域面积大小、地形条件和研究内容等 根据流域面积大小

、地形条件和研究内容等

情况，对整个流域范围内可提供1:50000～

1:100000的流域地形图。 为初步确定各梯级水库的淹没情况及库容，

需用1:10000～1:50000的地形图。11.2.1 河流水面高程的测定

河流水面高程的测定河流水面高程的测定

河流水面高程的测定 编制河流纵断面图，测定河流水面的比降以

及在测定水下地形图时，都要求测定河流水

面的高程。面的高程。 要详细了解河流水面的变化特征，仅靠水文

站的观测是不够的。 必须沿河流布设一定数量的水位点，以用来测定水面高程及其变化，水位点应尽可能位

于河流水面变化的特征处。 水位点的密度应根据河流的比降、落差、

横断面形态变化等来确定，同时也要考虑

各设计阶段的要求。 一般来讲，两相邻水位点间的河段，应具

有大致相同的比降。 在流域规划时期，水位点的间距可长一些。 为满足水利枢纽工程设计编制纵断面图的

需要，应根据不同的比例尺要求，从0.4～

2.5km不等。 对于水面比降急剧变化的地段，应适当增

设水位点。 水位点的平面位置可根据地形图上的测站

点或明显地物点用解析或图解支导线或图

解交会法测定； 为测定水面高程，首先沿河流建立统一的

高程控制，然后再设立水位点进行水位观

测。

建立高程控制时，通常是在河流沿线布设 建立高程控制时

，通常是在河流沿线布设

一定数量的高程控制点，它们应尽可能布

设在靠近河岸但又不致被洪水淹没、较为

稳定的地点，且最好与待测水位点位于同

岸；它们的分布应尽量与水位点的位置相

对应。 为了掌握河道的演变规律，以及在水利枢纽工程

设计中，为计算回水曲线和了解枢纽上、下游地

区的河道形状，或者为研究库区淤积等，都需要

沿河流布设一定数量的横断面，在这些断面线上

进行水深测量，并绘制横断面图。11.2.2

横断面测量

横断面测量横断面测量

横断面测量 横断面的位置一般可根据设计用途由设计人员会

同测量人员先在地形图上选定，然后再到现场确

定。横断面应尽量选在水流比较平缓且能控制河

床变化的地方。为便于进行水深测量，横断面应

尽可能避开急流、险滩、悬崖、峭壁，断面方向

应垂直于河槽。 横断面的间距视河流大小和设计要求而定，

一般在重要的城镇附近、支流入口，水工

建筑物上、下游和河道大转弯处等都应加

设横断面；

而对于河流比降变化和河槽形态变化较小、 而对于河流比降变化和河槽形态变化较小

、

人口稀少和经济价值低的地区，可适当放

宽横断面的间距。 横断面的位置在实地确定后，应在断面两端设立

断面基点或在一端设立一个基点并同时确定断面

线的方位角。 断面基点应埋设在最高洪水位以上，并与控制点

联测，以确定其平面位置和高程，作为横断面测

量的平面和高程控制。量的平面和高程控制。 断面基点平面位置的测定精度应不低于编制纵断

面图使用的地形图测站点的精度；高程一般应以

五等水准测定。 当地形条件限制无法测定断面基点的平面位置和

高程时，可布设成平面基点和高程基点，分别确

定其平面位置和高程。 横断面的编号可以从某一建筑物的轴线或

支流入口处由上游向下游或由下游向上游

按顺序统一编号，并在序号前冠以河流名

称或代号；如有可能还应注出横断面的里

程桩号。 横断面测量常用的方法有

：断面索法、交 横断面测量常用的方法有：断面索法、交

会法、GPS（RTK）法等。 外业工作结束后，应对观测成果进行整理，检查和计算各测点的起点距，由观测时的

工作水位和水深计算各测点的高程，然后

将其按一定的比例展绘在图纸上。高程（m）

左基

25.15m(1998.10.23)

30

20

右基

距离（m）

10

10015020050图

11-1 横断面图示例11.2.3 纵断面编绘

纵断面编绘纵断面编绘

纵断面编绘 河流纵断面是指沿着河流深泓点（即河床最

低点）剖开的断面。用横坐标表示河长，纵

坐标表示高程，将这些深泓点连接起来，就

得到河底的纵断面形状。得到河底的纵断面形状。 在河流纵断面图上应表示出河底线、水位线

以及沿河主要居民地、工矿企业、铁路、公

路、桥梁、水文站等的位置和高程。河流纵断面图一般是利用已有的水下地形图、河道横断面图及有关水文资料进行编绘的，其基本步骤如下： 量取河道里程

:在已有的水下地形图上，沿河道深泓线从

上游（或下游）某一固定点开始起算，向下游（或上游）

累计，量距读数至图上0.1mm。在有电子地图时，可直接

在电子地图上量取距离。 换算同时水位

:为了在纵断面图上绘出同时水位线，应首

先计算出各点的同时水位（瞬时水位）。先计算出各点的同时水位（瞬时水位）。 编制河道纵断面表

:纵断面成果表是绘制纵断面图的主要

依据，其主要内容包括：点编号、点间距、累计距离、深

泓点高程、瞬时水位及时间、洪水位及时间、堤岸高程等。 绘制河道纵断面图

:纵断面图一律从上游向下游绘制，垂

直（高程）比例尺一般为1：200～1：2000，水平（距离）

比例尺一般为1：25000～1：200000。11.3 水利枢纽工程设计阶段的测量

水利枢纽工程设计阶段的测量水利枢纽工程设计阶段的测量

水利枢纽工程设计阶段的测量测量工作的主要内容

测量工作的主要内容测量工作的主要内容

测量工作的主要内容 各种比例尺的地形图测绘 水库淹没界线测量

地质勘察测量 地质勘察测量 控制测量11.3.1 工程设计阶段的控制测量

工程设计阶段的控制测量工程设计阶段的控制测量

工程设计阶段的控制测量 控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。 平面控制网与高程控制网一般分别单独布设，也

可以布设成三维控制网。 平面控制网常用三角测量

、导线测量、三边测量 平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量

和边角测量等方法建立。 目前，由于GPS技术的推广应用，利用GPS建立平面控制网已成为主要的方法。 高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。11.3.2 水库淹没界线测量

水库淹没界线测量水库淹没界线测量

水库淹没界线测量 测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清

理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作称

为水库淹没界线测量。 水库的设计水位和回水曲线的高程确定之后，即

可根据设计资料在实地确定水库未来的边界线。可根据设计资料在实地确定水库未来的边界线。 水库边界线测设的目的在于测定水库淹没、浸润和坍岸范围，由此确定居民地和建筑物的迁移、

库底清理、调查与计算由于修建水库而引起的各

种赔偿；规划新的居民地、确定防护界线等。 水库边界线测设的方法一般采用几何水准测量法

和经纬仪高程导线法进行。11.3.3 地质勘察测量

地质勘察测量地质勘察测量

地质勘察测量 配合水利工程地质勘察所进行的测量工作称为地质

勘察测量。 其基本任务是：①为坝址、厂址、引水洞、水库、堤线、料场、渠道、排灌区的地质勘察工作提供基堤线、料场、渠道、排灌区的地质勘察工作提供基

本测量资料；②主要地质勘探点的放样；③连测地

质勘探点的平面位置、高程和展绘上图。 具体工作包括：钻孔测量、井硐测量、坑槽测量、地质点测量、剖面测量等。一般应用经纬仪、水准

仪和电磁波测距仪等进行。11.3.4 河道测量

河道测量河道测量

河道测量 为河流的开发整治而对河床及两岸地形进行

测绘，并相应采集、绘示有关水位资料的工

作称为河道测量。作称为河道测量。 其主要内容包括：①平面、高程控制测量；

②河道地形测量；③河道纵、横断面测量；

④测时水位和历史洪水位的连测；⑤某一河

段瞬时水面线的测量；⑥沿河重要地物的调

查或测量。11.4 水利枢纽工程的施工控制测量

水利枢纽工程的施工控制测量水利枢纽工程的施工控制测量

水利枢纽工程的施工控制测量11.4.1 平面控制网的建立

平面控制网的建立平面控制网的建立

平面控制网的建立 一般按两级布设，即基本网和定线网，其

精度应根据工程的大小和类型确定。 首级平面控制网起着控制各建筑物主轴线的作用，定线网直接控制建筑物的辅助轴

线及细部位置。线及细部位置。 首级平面施工控制网一般布设成三角网形

式，也可布设GPS网，在首级网中应尽可能

将坝轴线纳入网中作为网的一边。 用于大坝细部放样的定线网有矩形网、三

角网、导线网等形式。11.4.2 高程控制网的建立

高程控制网的建立高程控制网的建立

高程控制网的建立 高程控制网一般也分两级； 一级水准网与施工区域附近的国家水准点连测，布

设成闭合(或附合)形式，称为基本网； 另一级是由基本水准点引测的临时性作业水准点， 另一级是由基本水准点引测的临时性作业水准点，

它应尽可能靠近建筑物，以便做到安置一次或二次

仪器就能进行高程放样； 高程基本网一般按二等或三等水准测量施测。 在布设水准点时，同时应考虑以后可用作垂直位移

监测的高程控制。11.5.1 大坝的施工放样

大坝的施工放样大坝的施工放样

大坝的施工放样 坝轴线的测设 清基中的放样工作

坝体分块控制线的测设 坝体分块控制线的测设 坝体浇筑中的放样工作11.5.2 水工隧洞施工测量

水工隧洞施工测量水工隧洞施工测量

水工隧洞施工测量 水工隧洞按其作用可分为：引水发电洞、输

水洞、支洞、泄洪洞、导流洞等； 隧洞施工测量的主要内容包括

：洞外控制测 隧洞施工测量的主要内容包括：洞外控制测

量、洞内控制测量、联系测量、隧洞中心线

放样、开挖断面和衬砌断面的放样等。11.5.3 水电站厂房施工测量

水电站厂房施工测量水电站厂房施工测量

水电站厂房施工测量 主要内容包括：厂房施工控制网的建立、基础开挖

测量、厂房建筑放样测量等。 不同的测量内容对施工控制网的精度要求不同。 由于在厂房施工完毕后要进行发电机组的安装

，为 由于在厂房施工完毕后要进行发电机组的安装，为

保证机组的安装精度和土建工程轴线与安装轴线一

致，在建立厂房控制网时，其点位精度和点位分布

都应考虑机组的安装测量。 厂房控制网一般根据实际情况布设成矩形方格网，

其主轴线可根据首级施工控制网测设并调整。11.5.4

11.5.4 11.5.4

11.5.4 金属结构安装测量

金属结构安装测量金属结构安装测量

金属结构安装测量 在水电工程中，闸门、压力管道、机组设备等都是

金属构件，这些构件有的采用单独吊装，有的采用

现场拼接组装，对于机械电气设备一般也分部件安

装，因此，金属结构安装测量也是施工测量的一项装，因此，金属结构安装测量也是施工测量的一项

重要内容。 金属结构安装测量的精度一般较高，需建立独立的

控制网。 由于金属构件与土建工程有一定的关系，因此，所

建立的安装测量控制网应与土建施工测量控制网保

持一定的联系，其轴线关系应保持一致。葛洲坝船闸的施测介绍

葛洲坝船闸的施测介绍葛洲坝船闸的施测介绍

葛洲坝船闸的施测介绍葛洲坝水利枢纽工程

葛洲坝水利枢纽工程葛洲坝水利枢纽工程

葛洲坝水利枢纽工程背景资料

背景资料背景资料

背景资料●

●●

●是长江干流上修建的第一个综合利用工程

是长江干流上修建的第一个综合利用工程是长江干流上修建的第一个综合利用工程是长江干流上修建的第一个综合利用工程，

，，

，担负三峡水库反调节

担负三峡水库反调节担负三峡水库反调节

担负三峡水库反调节

和改善三峡坝址到南津关之间航道的任务

和改善三峡坝址到南津关之间航道的任务和改善三峡坝址到南津关之间航道的任务和改善三峡坝址到南津关之间航道的任务；

；；

；●

●●

●1970年经毛泽东主席批准兴建

年经毛泽东主席批准兴建年经毛泽东主席批准兴建

年经毛泽东主席批准兴建，

，，

，1972 年因故暂停

年因故暂停年因故暂停

年因故暂停，

，，

，1974年

年年

年10月恢

月恢月恢

月恢

复施工

复施工复施工

复施工；

；；

；●

●●

●由长江委设计

由长江委设计由长江委设计

由长江委设计，

，，

，葛洲坝工程局负责施工

葛洲坝工程局负责施工葛洲坝工程局负责施工

葛洲坝工程局负责施工；

；；

；●

●●

●由长江委设计

由长江委设计由长江委设计

由长江委设计，

，，

，葛洲坝工程局负责施工

葛洲坝工程局负责施工葛洲坝工程局负责施工

葛洲坝工程局负责施工；

；；

；●

●●

●一期工程

一期工程一期工程

一期工程1981年

年年

年5月下闸蓄水

月下闸蓄水月下闸蓄水

月下闸蓄水，

，，

，6月三江航道和

月三江航道和月三江航道和

月三江航道和2、

、、

、3号船闸通航

号船闸通航号船闸通航

号船闸通航，

，，

，7

月二江电厂第一台机组并网发电

月二江电厂第一台机组并网发电月二江电厂第一台机组并网发电月二江电厂第一台机组并网发电；

；；

；●

●●

●二期工程

二期工程二期工程

二期工程1986年

年年

年6大江电厂第一台机组投产

大江电厂第一台机组投产大江电厂第一台机组投产

大江电厂第一台机组投产，

，，

，1988年

年年

年9月

月月

月，

，，

，大江船

大江船大江船

大江船

闸试航成功

闸试航成功闸试航成功

闸试航成功，

，，

，同年

同年同年

同年12月

月月

月，

，，

，电站

电站电站

电站21台机组全部建成投产

台机组全部建成投产台机组全部建成投产台机组全部建成投产。

。。

。●

●●

●规模

规模规模

规模：

：：

：工程沿坝轴线长度为

工程沿坝轴线长度为工程沿坝轴线长度为工程沿坝轴线长度为2605.5米

米米

米，

，，

，由拦河坝

由拦河坝由拦河坝

由拦河坝、

、、

、泄水闸

泄水闸泄水闸

泄水闸（

（（

（二江泄

二江泄二江泄

二江泄

水闸

水闸水闸

水闸，

，，

，大江

大江大江

大江、

、、

、三江冲沙闸各一座

三江冲沙闸各一座三江冲沙闸各一座三江冲沙闸各一座）、

）、）、

）、船闸

船闸船闸

船闸（

（（

（三座

三座三座

三座）

））

）和水电站组成

和水电站组成和水电站组成

和水电站组成。

。。

。●

●●

●枢纽布置

枢纽布置枢纽布置

枢纽布置：

：：

：

“

““

“一体两翼

一体两翼一体两翼

一体两翼”

””

”：

：：

：长江主河段为

长江主河段为长江主河段为

长江主河段为“

““

“一体

一体一体

一体”

””

”，

，，

，两侧航道为

两侧航道为两侧航道为

两侧航道为“

““

“两翼

两翼两翼

两翼”

””

”枢纽情况

枢纽情况枢纽情况

枢纽情况●

●●

●效益

效益效益

效益：

：：

：总装机容量为

总装机容量为总装机容量为

总装机容量为271.5万

万万

万KW,年发电量

年发电量年发电量

年发电量165亿

亿亿

亿KWH，

，，

，单闸可通

单闸可通单闸可通

单闸可通

过万吨级船队

过万吨级船队过万吨级船队

过万吨级船队，

，，

，单向年通过能力为

单向年通过能力为单向年通过能力为

单向年通过能力为5000万吨

万吨万吨

万吨。

。。

。解决的技术难题

解决的技术难题解决的技术难题

解决的技术难题●

●●

●泥沙淤积问题

泥沙淤积问题泥沙淤积问题

泥沙淤积问题（

（（

（航道

航道航道

航道、

、、

、电站进出口

电站进出口电站进出口

电站进出口）

））

）●

●●

●大流量消能防冲

大流量消能防冲大流量消能防冲

大流量消能防冲●

●●

●基岩软弱夹层加固处理

基岩软弱夹层加固处理基岩软弱夹层加固处理

基岩软弱夹层加固处理

大型船闸起闭机设计与制造

大型船闸起闭机设计与制造大型船闸起闭机设计与制造

大型船闸起闭机设计与制造●

●●

●大型船闸起闭机设计与制造

大型船闸起闭机设计与制造大型船闸起闭机设计与制造

大型船闸起闭机设计与制造●

●●

●大型低水头水轮机组的研制与安装

大型低水头水轮机组的研制与安装大型低水头水轮机组的研制与安装大型低水头水轮机组的研制与安装●

●●

●施工导流和大江截流的设计与施工

施工导流和大江截流的设计与施工施工导流和大江截流的设计与施工施工导流和大江截流的设计与施工●

●●

●砼施工温控技术

砼施工温控技术砼施工温控技术砼施工温控技术通航建筑物

通航建筑物通航建筑物

通航建筑物●

●●

●航道

航道航道

航道：

：：

：三江航道

三江航道三江航道

三江航道、

、、

、大江航道

大江航道大江航道

大江航道●

●●

●三江

三江三江

三江6孔冲沙闸

孔冲沙闸孔冲沙闸

孔冲沙闸、

、、

、大江

大江大江

大江9孔冲沙闸

孔冲沙闸孔冲沙闸

孔冲沙闸●

●●

●泥沙问题

泥沙问题泥沙问题

泥沙问题：

：：

：静水通航

静水通航静水通航

静水通航、

、、

、动水冲沙

动水冲沙动水冲沙

动水冲沙，

，，

，辅以机械清淤加以解决

辅以机械清淤加以解决辅以机械清淤加以解决辅以机械清淤加以解决●

●●

●通航流量

通航流量通航流量

通航流量：

：：

：

三江航道

三江航道三江航道

三江航道：

：：

：35000~60000

大江航道

大江航道大江航道

大江航道：

：：

：<35000●

●●

●水位

水位水位

水位：

：：

：

三江航道

三江航道三江航道

三江航道:下游

下游下游

下游39~54.5米

米米

米,上游

上游上游

上游63~66米

米米

米

大江航道

大江航道大江航道

大江航道:下游

下游下游

下游39~50.6米

米米

米,上游

上游上游

上游63~66米

米●

●●

●尺寸

尺寸尺寸

尺寸：

：：

：

一号船闸

一号船闸一号船闸

一号船闸:有效长度

有效长度有效长度

有效长度280米

米米

米,宽

宽宽

宽34米

米米

米,槛上最小水深上游

槛上最小水深上游槛上最小水深上游槛上最小水深上游6米

米米

米,下游

下游下游

下游5.5米

米米

米

二号船闸

二号船闸二号船闸

二号船闸:有效长度

有效长度有效长度

有效长度280米

米米

米,宽

宽宽

宽34米

米米

米,槛上最小水深上游

槛上最小水深上游槛上最小水深上游槛上最小水深上游6米

米米

米,下游

下游下游

下游5米

米

三号船闸

三号船闸三号船闸

三号船闸:有效长度

有效长度有效长度

有效长度120米

米米

米,宽

宽宽

宽18米

米米

米,槛上最小水深上游

槛上最小水深上游槛上最小水深上游槛上最小水深上游6米

米米

米,下游

下游下游

下游3.5米

米米

米●

●●

●水头

水头水头

水头:27米

米米

米船闸情况

船闸情况船闸情况

船闸情况●

●●

●水头

水头水头

水头:27米

米米

米●

●●

●地质

地质地质

地质：

：：

：

一号船闸

一号船闸一号船闸

一号船闸:砾岩

砾岩、

、、

、局部有断层

局部有断层局部有断层

局部有断层

二号船闸

二号船闸二号船闸

二号船闸:砂岩

砂岩砂岩

砂岩、

、、

、页岩互层

页岩互层页岩互层

页岩互层，

，，

，中间有泥化夹层

中间有泥化夹层中间有泥化夹层中间有泥化夹层

三号船闸

三号船闸三号船闸

三号船闸:砂岩

砂岩砂岩

砂岩、

、、

、页岩互层

页岩互层页岩互层

页岩互层，

，，

，中间有软弱夹层

中间有软弱夹层中间有软弱夹层中间有软弱夹层●

●●

●结构

结构结构

结构：

：：

：

桥墩段

桥墩段桥墩段

桥墩段、

、、

、上下闸首

上下闸首上下闸首

、、

、闸室

闸室闸室

闸室、

、、

、上下游导航墙

上下游导航墙上下游导航墙上下游导航墙

一号船闸

一号船闸一号船闸

一号船闸:正交

正交正交

正交

桥墩段

桥墩段桥墩段

桥墩段25.5米

米米

米、

、、

、上闸首

上闸首上闸首

上闸首49.5米

米米

米、

、、

、闸室

闸室闸室

闸室261米分

米分米分

米分14块

块块

块,一般长

一般长一般长

一般长18米

米米

米,1

段

段段

段15米

米米

米,4\8\12段

段段

段22米

米、

、、

、下闸首

下闸首下闸首

下闸首56米

米米

米(21+35)

二号船闸

二号船闸二号船闸

二号船闸:81.5度夹角度夹角度夹角

度夹角

桥墩段左

桥墩段左桥墩段左

桥墩段左29米

米米

米、

、、

、右

右右

右33.5米

米米

米,上闸首

上闸首上闸首

上闸首48.5米

米米

米、

、、

、闸室

闸室闸室

闸室280米分

米分米分

米分14块

块块

块,一

一一

一桥墩段左

桥墩段左桥墩段左

桥墩段左29米

米米

米、

、、

、右

右33.5米

米米

米,上闸首

上闸首上闸首

上闸首48.5米

米米

米、

、、

、闸室

闸室闸室

闸室280米分

米分米分

米分14块

块块

块,一

一一

一

般长

般长般长

般长20米

米米

米,1\2段

段段

段24米

米米

米\26米

米米

米,9\14段

段段

段12.5\27.5米米米

米、

、、

、下闸首

下闸首下闸首

下闸首56米

米米

米

三号船闸

三号船闸三号船闸三号船闸:

桥墩段

桥墩段桥墩段

桥墩段25.5米

米米

米、

、、

、上下闸首

上下闸首上下闸首

上下闸首35米

米米

米、

、、

、闸室

闸室闸室

闸室112米分

米分米分

米分7块

块块

块,每块长

每块长每块长

每块长16

除二号船闸下闸首

除二号船闸下闸首除二号船闸下闸首除二号船闸下闸首45米为整体式外米为整体式外米为整体式外

米为整体式外,其余均为分离式

其余均为分离式其余均为分离式

其余均为分离式、

、、

、重力式结构

重力式结构重力式结构

重力式结构术语

术语术语

术语:

廊道

廊道廊道

廊道:

管线廊道

管线廊道管线廊道

管线廊道

基础廊道

基础廊道基础廊道

基础廊道

排水廊道

排水廊道排水廊道

排水廊道