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摘要：为满足南水北调东线主要建筑物的变形观测和建立工程沿线高程控制网的要求，南水北调东线一期工程山东段高程控制网观测（基准点和工作基点）采用一等水准观测，跨黄河处（黄河南和黄河北）的控制点需要联测，由于黄河跨度大，周边没有稳固的交通桥，常规水准测量方法不能保证观测成果可靠性，因此考虑采用光学测微法跨河水准测量。
关键词：南水北调；跨黄河；光学测微法；水准测量
1 测区概况
测区位于泰安市东平县斑鸠店镇解山村（黄河南）和聊城市东阿县刘集镇位山村（黄河北），北临位山引黄节制闸。穿黄河隧洞处黄河堤间宽度约500米，主河槽宽度约300米。经比较，穿黄隧洞西侧浮桥（解山-位山）主河槽宽度约230米，为跨度最短处。距离黄河最近的两点为基准点CHJ03和工作基点CHG05，其位置分布如下图1：
2 跨黄河水准测量场地选择与布设
(1)跨黄河地点选择在河面较窄、水流平缓处。为了降低大气折射的影响，选取了黄河两岸地形相似、高差较小的地方架设仪器、水准尺。黄河两岸架设的仪器与水边的距离基本相等，且位于通风、视野开阔处。仪器与水准尺间的视线避免东西方向以降低太阳光线引起的误差，且不能经过草丛、枯树、砖堆的上方。
(2)布设跨河水准测量场地，应使两岸仪器及标尺点构成下图2所示的平行四边行、等腰梯形或者“Z”字形：
其中I1、I2及b1、b2分别为两岸安置仪器和标尺的位置。I1b2与I2b1为跨河视线长度，两者相等；I1b1与I2b2为两岸近尺视线长度，在10m左右（“Z”字形路线近尺视线长度取20米），亦应相等。本项目布设为“Z”字形路线，如图3所示。
（3）基准点3和工作基点5距离黄河两岸较远，制作2处临时水准点（b1、b2），通过一等水准测量联测b1点与CHJ03、b2点与CHG05高差及光学侧微法所得b1、b2点高差最终得出CHJ03与CHG05的高差。
（4）临时水准点采用直径25mm的螺纹钢，长度1000mm，上端焊接长500mm、直径12mm的螺纹钢筋作为支撑，并用200mm厚度的混凝土进行固定。上端保留10mm漏出地面，并用黄油做好防腐工作，加盖保护装置。
3 观测要求
（1）跨黄河水准观测选择在风力微和、气温变化较小的阴天进行。
（2）观测前30分钟，将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。
（3）水准尺用尺架撑稳，经常注意圆水准器的气泡居中情况。
（4）一测回的观测中，在对远尺调焦后，用胶布将目镜调焦螺旋及测微器螺旋固定，确保上、下两个半测回对远尺观测的视轴不变。
（5）仪器调岸时，标尺亦应随同调岸。
（6）一测回的观测完成后，间歇20分钟后再开始下一测回的观测。
4 测回数及限差要求
采用光学测微法进行跨河水准测量时，观测的时间段数、测回数及组数应满足表1的规定。
跨黄河段视线长度280米，使用一台水准仪，需要观测8个测回数。
各双测回的互差限差dH限，按下式计算：
式中M△为每千米水准测量的偶然中误差限值，一等水准为0.45mm；N为双测回的测回数；s为跨河视线长度，单位为千米（km）；计算单测回互差的dH限时，N按单测回数计。
5 实施方案
5.1 准备工作
（1）按照光学测微法的要求，采用蔡司NI002A水准仪，并配备一副线条式因瓦水准尺、觇板、测微器以及三脚架、尺台、尺撑等设备。
（2）对水准仪及水准尺按照相关规定进行认真、细致地检验与校正，将i角校正至6"以下。
（3）觇板用铝制作，涂成白色，背面安装专用夹具，可沿尺面滑动，能可靠的固定在水准尺的任一位置，并使标志中心线与觇板指标线精密重合。
5.2 观测方法
（1）精调十字丝，在测站点I1上整平仪器后，对本岸近标尺b1，先后照准基本分划线两次并读数记录。
（2）将仪器转向对岸远标尺b2，旋进倾斜螺旋使气泡精密符合，指挥对岸扶尺员将觇板在水准尺面上下移动，待标志线到望远镜楔形丝中心时，通知扶尺员将觇板标志中心线精密对准标尺上最邻近的基本分划线,并进行固定，记下标志中心线在标尺上的读数，用对讲机告知对岸记录员。转动测微器，精密照准觇板上的标志线，并读、记测微器格值。同样重复照准、读数5次，即完成一组观测。以后各组观测前，将觇板较大移动后，重新使标志中心线对准标尺基本分划线，并进行固定。按相同的操作顺序，逐个完成其余各组的观测。按照《国家一、二等水准测量规范》规定，本项目每半测回最少需要观测2组。
（3）上半测回结束后，用胶布将目镜调焦螺旋及测微器螺旋固定，并将仪器及标尺同时调到对岸，进行下半测回的观测。下半测回的观测首先观测对岸的远标尺，观测远近标尺操作与上半测回相同。
6 误差分析
利用光学测微法进行跨黄河水准测量的误差来源主要有以下几方面：
（1）水准仪及标尺的精度误差。
（2）制作觇板及移动觇板产生的误差。
（3）前后视距相差较大产生的读数误差。
（4）地球曲率及大气折射产生的误差。
（5）水准仪布设高度所带来的误差。
7 跨黄河水准测量观测记录表
8 结语
在跨黄河水准测量技术方案中，同时利用施工便桥常规一等水准测量法、测距三角高程法及GPS水准测量法对结果进行了比对，最终证明在严格要求场地布设及观测条件，并在观测过程中尽量减少误差来源的情况下，光学测微法可以满足一等水准测量精度要求，顺利完成跨黄河观测任务。
论文作者:任梦龙1 张西陆2杨文绪3
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/30
标签：黄河论文; 水准论文; 标尺论文; 测量论文; 误差论文; 仪器论文; 水准仪论文; 《工程管理前沿》2019年11期论文;