距離——角度法水位觀測(cè)探索與研究

1、距離距離——角度法水位觀測(cè)探索與研究角度法水位觀測(cè)探索與研究□牛長(zhǎng)喜王西超譚宏武摘要當(dāng)黃河河道擺動(dòng)很大時(shí)，自記水位計(jì)往往因脫流不能工作，岸邊出現(xiàn)較寬的稀泥灘，觀測(cè)人員無(wú)法到達(dá)水邊設(shè)立水尺及引測(cè)水尺零點(diǎn)高程；水流含沙量很高時(shí)，機(jī)器磨損嚴(yán)重，使用操舟機(jī)很不安全。距離一角度法水位觀測(cè)方法選擇合適的觀測(cè)儀器，能夠保證觀測(cè)精度。該法不需設(shè)立水尺，也不需觀測(cè)人員到達(dá)水邊，利用激光測(cè)距儀測(cè)距及全站儀或經(jīng)緯儀測(cè)角，即可解決上述問(wèn)題。在洪水期，該法不需引

2、測(cè)水尺零點(diǎn)高程，在斷面上臨時(shí)插上一根木樁即可測(cè)量水位，滿(mǎn)足對(duì)洪水快測(cè)快報(bào)的要求，填補(bǔ)了特殊情況下水位觀測(cè)方法的空白。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞水位觀測(cè)河道擺動(dòng)距離角度一、水位觀測(cè)存在的問(wèn)題一、水位觀測(cè)存在的問(wèn)題盡管目前的水位觀測(cè)方法很多，但仍然有一些情況是現(xiàn)有方法無(wú)法解決或解決起來(lái)比較困難的，在人力、物力、時(shí)間上需要較大的投入。例如2002年黃河潼關(guān)清淤工程斷面水位觀測(cè)中，水尺均在南岸水邊設(shè)立，由于河道擺動(dòng)，在南岸出現(xiàn)300～500m的稀泥灘，觀測(cè)人

3、員無(wú)法到達(dá)水邊。水流含沙量很高，使用操舟機(jī)機(jī)器磨損嚴(yán)重，安全存在問(wèn)題。如果使用汽車(chē)?yán)@北岸往返需3個(gè)多小時(shí)，派人駐守北岸會(huì)帶來(lái)生活方面的各種問(wèn)題。2002年渭河華縣水文站洪水期水位觀測(cè)也存在類(lèi)似問(wèn)題。再如三門(mén)峽水庫(kù)壩前史家灘水位觀測(cè)，在水庫(kù)泄空過(guò)程中，從岸邊到水邊出現(xiàn)很深的泥灘，高差很大，在這種條件下根本無(wú)法設(shè)立水尺。河床的快速下切使得坡灘上的淤泥隨時(shí)下滑，危及觀測(cè)人員的安全。二、距離二、距離—角度法水位觀測(cè)的基本方法與原理角度法水位觀測(cè)

4、的基本方法與原理1基本方法基本方法距離一角度法水位觀測(cè)的基本方法是用激光測(cè)距儀測(cè)出儀器站距觀測(cè)點(diǎn)（對(duì)岸水邊）的距離（斜距），用經(jīng)緯儀或全站儀測(cè)出觀測(cè)點(diǎn)處的垂直角度，利用幾何學(xué)原理進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)處的水位計(jì)算，并利用測(cè)量學(xué)理論進(jìn)行地球曲率與大氣遮光改正。對(duì)式(5)進(jìn)行偏微分：先不考慮角度觀測(cè)誤差，將A看作常數(shù)：dH1=(sinA0.86DxRcos2A)dDx(6)不考慮距離觀測(cè)誤差，將Dx看作常數(shù)：dH2=(DxcosA0.43Dx2sin2

5、AR)dA(7)在一般情況下，觀測(cè)誤差對(duì)f數(shù)值的影響很小，不會(huì)大于lmm，式(6)與式(7)可簡(jiǎn)化為：dH1=sinAdDx(8)dH2=DxcosAdA(9)根據(jù)式(8)與式(9)進(jìn)行誤差計(jì)算，可以看出：若不考慮角度觀測(cè)誤差，距離觀測(cè)誤差對(duì)水位數(shù)值的影響隨垂直角的增大而增大，水位誤差是距離誤差的sinA倍。若要保證水位誤差不大于0.02m，則各種測(cè)距精度下的水位觀測(cè)垂直角上限見(jiàn)表1。從表1可以看出，使用1‰精度的測(cè)距儀，觀測(cè)距離在10

6、00m以?xún)?nèi)時(shí)，距離觀測(cè)精度為lm，觀測(cè)垂直角不宜超過(guò)1。使用0.5‰精度的測(cè)距儀，觀測(cè)距離在1000m以?xún)?nèi)時(shí)，距離觀測(cè)精度為0.5m，觀測(cè)垂直角不宜超過(guò)2。根據(jù)式(8)與式(9)計(jì)算結(jié)果，若測(cè)距誤差不超過(guò)lm時(shí)，水位觀測(cè)垂直角上限為1.0；若測(cè)距誤差不超過(guò)0.5m時(shí)，水位觀測(cè)垂直角上限為2.0；若測(cè)距誤差不超過(guò)0.1m時(shí)，水位觀測(cè)垂直角上限為11；若測(cè)距誤差不超過(guò)0.05m時(shí)，水位觀測(cè)垂直角上限為24；若測(cè)距誤差不超過(guò)0.02m時(shí)，水位