黄河下游防洪工程坝顶断面测距问题探讨

黄河下游防洪工程坝顶断面测距问题探讨

【论文关键词】：黄河防汛   根石探测

【论文摘要】：黄河的长治久安是国家和社会发展的基本前提。而保证堤防不决口，是黄河安全的首要目标。为控制黄河下游河势、保滩护堤，自上世纪5O年代以来，治河部门增修了大量河道整治工程。本文指出了黄河防洪工程根石探测方面存在的问题，提出了解决的对策。

一、研究背景

黄河的长治久安是国家和社会发展的基本前提。而保证堤防不决口，是黄河安全的首要目标。为控制黄河下游河势、保滩护堤，自上世纪5O年代以来，治河部门增修了大量河道整治工程。

目前，黄河下游现有堤防1400km，险工和控导工程300多处，坝、垛、护岸工程11000多道，常年靠水的有3000多道，而且险工、控导工程仍在不断增加。这些工程是防御黄河洪水的第一道屏障，其主要作用是控导河势，约束水流，控制河势，形成一条比较稳定的中水流路，使得洪水按规划的治导线安全下泄，以达到护滩、护村、保堤的目的。这些工程常因洪水冲刷造成堤坝水下基础根石大量走失，从而导致发生坍塌下蜇、串膛后溃、根石滑塌等险情，严重时将造成垮坝，直接影响到堤防的安全。

最典型的莫过于1998年的抗洪救灾。当时坝垛失事、堤防决口，造成十多省市几千万人同时受灾，直接经济损失多达2550多亿，给国民经济建设造成极大损失。保证国民的安全和经济的持续发展，必须确保防洪工程的安全。其中及早发现险情，掌握水下根石变化情况是确保黄河防洪安全的重要措施之一。

传统的根石探测断面测量工作靠人工船只来探摸，近年来根据社会经济的迅猛发展、科技创新工作同步提升、就长垣河务局自主研制的机械根石探测设备已得到广泛的推广应用。无论是传统的人工根石探测、还是现代的机械根石探测以及其它设备根石探测，都存在一个共性的问题、也是一项关键的工作程序和步骤。这就是根石探测断面测量，此项工作对探测成果数据精确度起着重要作用。断面测量的工作是确定根石探测的位置和平行距离。断面测量起点于联坝轴线为0+000至坝身的上坝根、迎水面、上跨角、前头、下跨角等部位迎水断面较长时适当增加测点，测量设定距离断面的主要是根石探测定准位置，其探测点次要与测量的断面形成三杆一线，如果断面测量定点数据不准，其给根石探测成果带来参考价值不大，有可能给根石加固、防汛指挥决策带来不利的影响。传统的断面测量靠两个人拉着皮尺丈量，由于受气候风向的影响和地形位置的改变，数据误差大、断面点定位不准，加上目前根石探测的机械化、自动化、传统的皮尺丈量技术显得跟不上现代化技术的步伐，就此问题长垣河务局在根石探测过程中通过总结与构思设计一套比较轻便.灵活实用性强器具“根石探测断面测量器”，解决了人工拉皮尺数据误差大的问题 解决了圆弧段及不规则地形的丈量问题，完善了现有根石探测机械设备和技术，确保根石探测成果的可靠性和可利用性，做到防患于未然。

（一）成果研发原由

随着科学技术的不断发展，国内外专业科研机构研制出不少的测距仪，主要技术有激光测仪，红外测距仪，还有一种数码测距仪等等，这些仪器在应用方面要求操作者文化素质较高，操作定位程序复杂，其一般适用于直线测量，而我们黄河工程根石探测，或工程坝体测量必须要测量圆弧段。无论是先进仪器还是人工皮尺丈量，都不实应测量圆弧段，误差较大。长垣河务局根据多年根石探测的经验，研制一种具有轻便、灵活、数据准确、数据储存功能、适合圆弧及不规则地形的测量器具。

二、研发过程

以提高根石探测断面测量工作效率，降低劳动强度，节约资金为目的的基本思路，依据拟定的简单路线，进行更深入的研究和论证。制定了初拟路线方案，拟定方案实施阶段性目标，督促此项目工作的顺利实施。具体实施分以下七个阶段：

第一阶段:收集总结资料

第二阶段:初拟方案

第三阶段:方案实施

第四阶段:应用试验

第五阶段:技术改造

第六阶段:推广应用

第七阶段:申报评审

三、项目内容简介

（一）基本框架

1.课题研究目标

研制的器具必须具有实用性，可靠性. 安全性和可维护性等，能适应于黄河防洪工程测量技术领域，该技术研究与研发，对于险工，控导等防洪工程地面特殊地形快速丈量以及完善根石探测现代化设备快速测量圆弧段长度为目标。

2.研制方案及主要组成

项目本着以人为本，科技领先相结合的方式，总结多年根石探测断面测量技术问题，吸收科技测距之精华，构思出根石探测断面丈量器具，其主要构成部件有。手柄 测距轮，距离传输轴，数据显示器，数据测距测高器等。其手柄与测距轮通过轴套而固定，传输轴与测距轮连接上于数据计存器相接，数码测距器与数据计存显示器相接，需一操作人员手握手柄，向指定的路线推行，到终点即完成一个测距丈量程序。总体框架结构图如下

                        总体框架结构图

（二）主要工作原理

根石探测断面测距器具的工作原理，主要是利用人工推动测距轮，由圆轮转动传为平距数据，自动显示在显示器上，数据测距镜主要测定坝顶断面于河内探测船上与水下测点的定位和水面以上至坝顶高程。

测距轮数据计存显示器主要测地平面和圆弧距离的测量。数据镜主要用于根石探测船与坝岸之间的测距和坝顶至水面的高度。

（三）主要技术指标

器具重量1千克

手柄600mm

器具高度930mm

测距轮直径；320mm

测轮周边长1000mm

计数器；一次性计数10万米  

测量转向；360度

传输轴；长；250 mm

数据测距镜；测距距离1000m

四、主要创新点

针对防洪工程的不规则地形和根石探测机械设备的需要创新研制了根石探测断面测量器具，测量速度快，精度高。完善了根石探测设备。

（1）该项目研制了手推式自计断面测量器具降低了劳动强度，节约资金解决了传统人工拉皮尺受天气，风向的影响数据误差大的问题。提高了测量精度。

（2）通过用圆盘轮传感记数储存和显示器的整合，实现了平距、圆弧，坡度等长度的测量，提高了工作效率，解决了人工丈量或其它仪器不能测圆弧距离和人工丈量数据易丢失的问题，

（3）装置数码测距镜，直接测量坝断面与河内测点的平距和水面与坝顶高度，定位速度快，精度高。解决了根石探测中坝顶与水面高度，用花杆，平距绳尺拉的落后局面。解决了操作人员上下石坡的人身不安全的问题，

（4）该成果重量轻易操作测量，数据真实直观实，用性强，并降低了劳动强度。

（5）该成果已在黄河河道整治工程根石探测中得到应用，测量堤坝158道，取得了良好的效果，经济效益显著，推广应用前景广阔。

五、运行情况

根石探测断面测量器具研制成功后，近几年汛前根石探测工作中得到了应用，通过试验和应用表明该器具操作简单，技术容易掌握，适合大众人群应用，从效益上与传统的人工丈量对比上看，根石探测断面测量器具比传统的人工丈量提高8.6倍，节省了资金，降低了劳动强度，确保了测量工作的人身安全。

六、取得的效益

从经济效益分析传统的根石探测断面测量一般安排五个人，两个啦皮尺丈量从连坝堤中轴线至迎水面，上跨角，前头，下跨角的断面点测量，另二个其中一个拉皮尺一个拿花杆丈量，断面点与根石测点的平距和坝顶水面的高度。按2014年民工工资每天人均80元计算每天单算拉尺丈量人员就需要500元，2014年汛前根石探测数据封丘禅房工程共探56天即计算为56X400=22400元，2015年汛前根石探测应用了根石探测断面测量器具其使用操作人员1人，由于民工工资上涨每天每人需要100元，共探测26天即算为26X100=2600元节省资金近2万元。工作效率提高两倍以上。而且降低了劳动强度，通过简单的实例应用对比该器具所取得的经济效益显著。

长垣河务局  程 阳  张爱建  林玉香

2015年6月