高二 工程观测.doc

1高级工第二（总十二）章 工程观测本章在初级工和高级工工程观测有关内容的基础上编写，主要内容包括堤身沉降观测、水（凌）情观测、堤身表面观测、渗流观测、位移观测、以及河势观测第一节 堤身沉降观测一、学习目标能进行堤身沉陷观测，能根据观测成果计算堤身沉降量二、观测作业（一）堤身沉陷观测堤身沉陷观测，是通过对沉降标点定期进行水准高程测量，可计算同一标点自上次观测到本次观测期间的沉降量、以及自开始观测以来的累积沉降量，也可计算不同标点之间的沉降差；堤身沉降观测时一般采用等级[二等、或三（四）等]水准高程测量，精度要求不高时也可采用普通水准测量1、测量方法与步骤（1）识别水准基点和沉陷观测标点，收集、整理、并记录水准基点的高程（水准基点的高程设立和校测，由专业测量单位人员完成）和沉陷观测标点的最近一次观测高程及累积沉降量；（2）选择满足精度要求的水准仪，配备精干测量人员（观测、记录、司尺等） ，熟悉并选择基点高程引测和沉陷点高程测量路线；（3）安设及整平水准仪：打开三脚架，放置在拟安设位置，通过移动支架腿的位置、蹬踩支架腿使支架尖角入土、使三脚架稳固并大致水平；将仪器用螺栓连接固定在三脚架上；转动脚螺旋（一般是先同时向外或向里转动两个螺旋，使气泡处在两螺旋连线的中间位置，然后转动第三个螺旋，使气泡居中；也可不分先后顺序，视情调整脚螺旋，使气泡居中即可） ，使圆水准器气泡居中，即实现粗略整平，为了提高粗略整平的质量，可转动仪器（变换圆水准器的位置） ，反复检验、整平；每次测读数之前都要进行细整平，仪器的细整平是通过转动微倾螺旋、使长水准管的气泡居中（从视窗内观察，使两个“半 U 形气泡”的像吻合，呈现“U”形） 。

4）观测读数：转动望远镜，瞄准竖立在观测目标上的水准尺，旋紧制动螺旋；调节目镜（转动目镜调节螺旋） ，使观测者清晰看到十字丝；转动物镜对光螺旋，使观测者清晰看到水准尺（图象） ；转动仪器的水平微动螺旋，使十字丝的竖丝照准尺面中央；每次细整平后再进行读数水准尺的读数：首先读取米和分米数字，当十字丝横丝处在水准尺上两个数字之间时，选取较小的数字；其次读取厘米数，由较小的数字开始、向较大的数字方向读取，能准确地读取厘米数（数数有多少个整分划、折算出厘米数） ；第三是读取毫米数，对于不是整厘米的分划，要约估读取到毫米5）测量记录与高程计算：进行水准测量外业作业时，观测员读数要准确、迅速、声音清楚，记录员听到读数后必须边记录、边回读，观测员同时对证回读数与仪器读数（原始读数）是否一致，发现不符须立刻纠正；记录员要事先熟悉测量记录表，能将原始数据准确地分类（已知高程、后视读数、间视读数、前视读数） 、并对应记入相应行、列位置，如有不清楚适宜必须及时和观测员商议确定；记录字迹要清晰、不容涂改，计算数项确系算错，可在错误数字上划一横线（划去的数码须容易辨认） 、将修改数字清晰地书写在上方已知高程点上的水准尺读数为后视，待求高程点上的水准尺读数为前视，处于中间位置的待求高程点上的水准尺读数为间视（等级测量没有间视） ，后视点的高程加后视读数为视线高，视线高减去前视读数为前视点的高程。

普通水准测量的记录计算参见表 12-1，高程测量记录计算表2地点： 日期： 年 月 日 观测者：测线： 天气： 记录者：表 12--1测站 测点 后视 视线高 间视 前视 高程 备注2、精度要求为提高观测成果的精确性，应尽可能固定观测人员和使用固定仪器及测尺；转点处使用尺垫；支设仪器时使其在前后尺的中间，保持前后视距相等或满足误差要求；尽可能选择在外界条件相近的情况下观测，以减少对成果的影响；由起测基点观测标点，其闭合差不得大于±1.4n 1/2（单位为㎜、其中 n 为测站数）（二）计算堤身沉降量根据以上进行的水准高程测量，可计算出各沉陷标点的高程，并进而可计算堤身沉降量：对于同一沉陷标点来说，由上次测量的高程减去本次测量的高程，可得最近观测期间的沉降量；由起始高程减去本次测量的高程，可得自开始观测以来的累积沉降量对于不同沉陷标点来说，各自之间的沉降量之差为两者之间的不均匀沉降值第二节 水位或潮位观测一、学习目标能够监测堤防沿线的水情、凌情、潮情及海浪的涨落变化。

二、观测作业 （一）水情及其涨落变化监测水情主要包括水位、流量、含沙量等监测堤防沿线的水情及其涨落（一般指水位的涨落、流量的增减）变化，可根据同一测站的不同时间观测结果进行比较分析（该方法具有滞后性） ，或根据堤防沿线不同测站在同一时间的观测结果进行预测分析（该方法具有预测性） ，以确定水位、流量的涨落1、水位观测该部分内容已在初级工工程观测的水位观测中介绍，这里不再重复，仅需再注意附属项目的观测：（1）风向、风力和水面起伏度的观测是否进行风向、风力和水面起伏度的观测，可根据河流特性、实际需要而确定风向、风力观测：风向可按风向仪进行观测，风向的记法应以河流流向为准，面向下游，从上游吹来的风为“顺风”，从下游吹来的风为“逆风”，从左岸吹来的风为“左岸风”，从右岸吹来的风为“右岸风”，记载以箭头表示；风力按风速计仪器说明书进行观测，无仪器时可根据天气预报或凭经验确定水面起伏度观测：水面起伏度应以水尺处的波浪幅度进行分级、记载，水面起伏度级别/波浪变幅(cm)＝0/≤2、1/3～1O 、2/11～30、3/31～60、4/ >60；当起伏度达到4级时，应加测波高，并在记录表中注明2）流向观测对有顺逆流的测站，应测记流向；流向采用浮标或漂浮物测定，当岸边与中泓流向不一致时、以中泓为准；顺流、逆流、停滞分别以∧、∨、×符号记载；当发生风暴潮、漫滩、分流串沟、回水顶托、流冰、冰塞、浮运木材和航运对水流阻塞、建筑物修建或损坏、人工改道、引水开渠或引洪疏洪、分洪决口、河岸坍塌、滑坡、泥石流等现象3时，应在水位观测记录表中予以详细记载。

2、流量测量流量的测量，一般由固定水文测站、在选定的测流断面上进行，常采用垂线测流法（也称流速-面积法）1）沿测流断面布设垂线，测量各垂线水深、相邻垂线间距，计算相邻两垂线或垂线与岸边之间的平均水深，根据垂线间距和平均水深可计算各垂线之间及垂线与岸边之间的各部分过水面积Ai，可求得过水断面总面积A=A1+A2+A3+……2）根据水深的大小，确定各垂线上的测点数（一个测点在距水面0.6倍的水深处；两个测点分别选在0.2倍和0.8倍的水深处；三个测点分别选在0.2倍、0.6倍和0.8倍水深处；五个测点分别选在0倍、0.2倍、0.6倍、0.8倍和1.0倍水深处），并用流速仪测定各测点处的流速（点流速）3）根据垂线上的测点数、点流速，按照相应的计算公式，计算每条垂线的平均流速；依次将相邻两条垂线的垂线平均流速再平均，可求得每两垂线所包围各面积（分块面积）上的平均流速υi（i=1、2、3、……，是分块面积的编号）；岸边与垂线所包围面积上的平均流速以垂线平均流速乘以系数α求得（斜坡岸边α=0.7；块石陡岸α=0.8；混凝土陡岸α=0.9；死水边α=0.5～0.67）4）计算每分块面积的过流量（称为部分流量）Qi=Ai*υi 。

5）计算整个过水断面上的总流量：Q=Q1+Q2+Q3+……3、含沙量测量测定含沙量的常用方法是悬移质输沙率测算法输沙率测算一般与流量测算同时进行，主要步骤是：断面测量、流速测量、流量测量、同时测定垂线上各测点的点含沙量、计算垂线平均含沙量、计算垂线间的平均含沙量、计算各部分面积上的输沙率、计算整个横断面上的输沙率、根据总流量计算平均含沙量1）测定点含沙量：各垂线上，在测定点流速的相同位置分别取水样、量体积、沉淀滤沙、烘干称重、计算各点的点含沙量2）计算垂线平均含沙量（称为垂线含沙量，简称线含沙量）根据各测点含沙量，参照计算垂线平均流速的方法，用各点流速作为权重，计算垂线平均含沙量 S 线 i （i=1、2、3、……）（3）计算垂线间的平均含沙量：垂线间的平均含沙量（即部分面积上的平均含沙量，简称部分面积的含沙量 S 部 i） ，用两条垂线的线含沙量取算术平均4）计算部分面积上的输沙率：部分面积上的输沙率等于部分面积上的过流量 Qi 与部分面积的含沙量 S 部 i之乘积，即 Qsi=QiS 部 i（5）计算整个横断面上的输沙率：整个横断面上的输沙率等于各部分面积上的输沙率之和，即 Qs=Qs1+Qs2+Qs3+……（6）计算平均含沙量：根据断面的总流量、及断面上的输沙率，可计算平均含沙量：S=QS/Q（二）凌情观测进行冰凌观测，一般采用目测法或测量法。

关于凌情，需结合本河段的冰凌观测结果、上下游河段的凌情、水情、以及气候预报等因素，进行综合分析1、目测冰情应能够识别冰凌现象、划分河道的冰期阶段；淌凌期间，注意观测淌凌密度（占水面宽度的百分数） 、冰块面积（一般、最大） 、冰块厚度、淌凌速度、岸冰情况（位置、长度、宽度、厚度）等；封冻期间注意观测封冻宽度、长度、冰厚、冰质或颜色；2、冰厚测量4未封河期间，可观测目估岸冰或淌凌冰块厚度，也可量测岸冰厚度；封河后，用冰穿或冰钻凿（钻）冰孔，然后观测或量测断面冰厚3、冰凌普查封河、并且冰上能安全行走时，可进行冰凌普查：除掌握封河位置（段落、桩号） 、长度外，还应用冰穿或冰钻凿（钻）冰孔，以观测或量测断面冰厚、观测冰下冰花厚、测量各冰孔处的水深；丈量或测量封河冰面宽度；计算河段内的总冰量和槽蓄水量4、观测时间未封河期间，按日常观测要求定时进行观测、上报；封河后，应按要求定时观测上报封河段落的变化情况、以及冰厚和冰质或颜色的变化情况；冰凌普查，一般是按统一要求进行测量第三节 堤身表面观测一、学习目标能够量测滑坡位置、大小、错位高度，并能判断滑坡的发展趋势；能监视渗透变形引起的局部塌陷的变化二、观测作业（一）滑坡的检查观测与分析判断1、滑坡的特征出现滑坡后，滑动面两侧的土体有明显的错动距离，并在滑动体的趾部（滑动体的下部）出现隆起外移的现象。

滑坡分为：临河滑坡、背河滑坡、部分堤身（堤坡）与基础一起滑动的深层滑动、以及只有局部堤坡滑动的浅层滑动发生滑坡，一般都有预兆，首先是在滑坡体的顶部出现裂缝，然后是滑动体（滑坡体）向下滑动滑坡裂缝一般是弧形，裂缝面多呈曲面，斜向堤脚方向；滑坡裂缝的缝宽一般较大，缝两侧土体有明显错距；滑坡裂缝往往开始发展较慢，当滑体失稳后则突然加快；滑坡裂缝发展到后期，在滑体下部有带状或椭圆状隆起，裂缝错距处裸露的缝面上可能有擦痕；引起滑坡的因素主要有：坡度陡、附加荷载大、填筑体的抗滑能力差（如土料的抗剪强度低、施工质量差、含水量增加等） 、震动、高水位浸泡时间长（抗剪强度降低、渗流压力促使滑动） 、临河顺堤走溜、风浪淘刷、以及临河水位骤降等所以，在以下情况时更容易发生滑坡：①高水位时期；②水位骤降时期；③持续特大暴雨时；④春季解冻时；⑤发生较强地震后2、滑坡的量测发现滑坡后，应就有关情况进行量测、记录：（1）位置：以滑坡体在堤防轴线上的段落位置（公里桩） 、及在横断面上的位置（如临河、背河、以及起滑点距某位置的距离）来定位；（2）大小：以某些特征数据（如滑坡体长度、厚度，水平滑动距离，垂直滑落高度）及滑坡体体积来表示；滑坡体通常是不规则的，在量测时常采用割补法直接量取平均值，或多量测几个点次、并取算术平均值；根据平均的长、宽、高，可按矩形（相当于割补后的矩形）计算滑坡体的体积。

3）错位高度：错位高度是指同一观测点在滑动前后所形成的垂直降落高度不同观测点，可能有不同的错位高度；丈量或测量（测量高差）时，可根据滑裂面情况选择多个观测点、分别量测错位高度并计算平均值3、滑坡发展的分析判断存在诱发堤防滑坡的因素时、或发现滑坡征兆（最先是裂缝）后，应进行重点观测，并根据以往经常性检查资料、结合当前观测成果及运行条件（因素）的可能发展变化，及时。