中交广州航道局有限公司 广东广州 510221
摘要：水库库容测量实质是通过测量库区水上和水下地形，计算得到水库库容。与传统采用测深杆（锤）、水坨、测绳等工具按断面法或散点法进行水下地形测量相比，集测深、导航、数据处理于一体的多波束和单波束测深技术是当前较为领先的水下地形测量技术。在深水区域采用多波束进行高效率测量，浅水区域和岸边浅滩采用单波束进行测量。结合多波束和单波束测深技术的优点进行水库库容测量，可以提高库容计算的准确性和断面提取的完整性。
关键词：多波束测深技术；单波束测深技术；库容测量
一、引言
水库库容测量实质是通过测量水库区域水下和陆上地形，计算分析出水库区域水下和陆上地形变化情况，进而得出水库库容。由于水库大部分位于山区，地形起伏大，区域辽阔，常规形测量技术难以展开。尤其对于水下地形部分，传统测量技术以经纬仪、水准仪为工具，以插旗法、望远镜法、交会法等为平面定位方法，采用测深杆（锤）、水坨、测绳等工具按断面法或散点法进行外业测量，获取的测量资料主要以手工记载、计算，水下地形图由测绘人员利用分度器、比例尺等工具按照比例手工展绘到绘图纸上，内外业工作量都非常大，同时由于水底地形、水流状态较为复杂，河床地势参差不齐，往往导致水下地形测量精度较差[1]。GNSS技术、回声测深技术、数字测图系统相结合是当前较为领先的水下地形测量技术，其中，较为常用的方法是利用GNSS RTK技术结合回声测深技术实现导航、测深、数据处理、成图、库容计算分析等于一体的综合系统。目前，多波束和单波束测深技术是当前较为领先的水下地形测量技术[2]。
多波束测深技术在一个条带内得到上百个测深点，能高效率得到高精度、高分辨率的水下地形数据[3]。进行水库库容测量时，水深大于5m的区域采用多波束测深技术，在浅水区域和岸边前滩区域采用单波束测深技术。结合多波束和单波束测深技术的有点，提高库容测量的效率和精度，并且能够保证断面提取的完整性。
二、水下测深技术
2.1多波束测深技术
多波束测深系统一般由多波束测深仪、定位系统、姿态传感器、其它辅助传感器、数据采集系统和数据处理系统组成。多波束测深原理如图1所示。
图1 多波束测深原理
2.2单波束测深技术
单波束测深基本工作原理是换能器将电能转换成声能并向水底发射。声能以回波的形式从水底返回，并通过换能器被转换成电能，供给电子线路进行计算后，水深在屏幕和测深纸上显示出来，并且显示回波图形[4][5]，如图2所示。
三、工程实例
某水利发电厂于2002年进行库容测量，经过了多年的运行，流域自然地理条件发生了变化，沿江两岸一些地段也建成了标准防洪堤和城防工程，人类活动改变了建库时地形面貌，使库容和库区淤积情况已经发生了变化，不甚明晰。因此，为了使得水库调度方案能够更加切合库容实际，以提高水库的发电经济效益以及确保水库和大坝的安全运行，需重新对水库库容和库区淤积情况进行测量。
该断面形状为“U”，断面主泓居中。与2002年相比，断面左、右岸边滩变化很小，断面主槽深度增加。可能原因为2002年采用传统方法进行测量，可能对距左岸200米位置的特征点漏测。说明利用多波束和单波束测深技术得到的断面数据更加完整和精确。
四、结语
与传统库容测量技术相比，结合多波束和单波束测深技术进行水库库容测量可节约三分之二的人力物力的耗费，作业时间上也至少能够节约一半，在测量精度、准确性和可靠性上也有大幅度的提高。另一方面，采用高效的水库淤积测量技术和精确的库容测量成果，不仅能够使得水库淤积测量更加高质高效地完成，而且还能够更加充分发挥水库的调度，体现水库拦蓄洪水能力，保障大坝安全，保证下游人民生命财产安全，降低了下游的行洪压力。在防洪、抗旱、灌溉方面的将贡献巨大。
参考文献
[1]陈铁鑫,魏荣灏,张杰,史永忠,李京兵.第5代多波束测深系统在水库库容测量中的应用[J].人民长江,2016,47(09):29-32.
[2]许传新.多波束测深系统在航道淤积计算中的应用[J].世界地质,2017,36(01):311-315.
[3]周良玉.多波束检测技术在长江深水航道和畅洲整治工程中的应用[J].水运工程,2017(02):1-7.
[4]王广禄.基于单波束的施工期航道回淤简化监测方法及应用[J].海岸工程,2018,37(03):50-56.
[5]史磊.单波束测深系统与浅水多波束测深系统在水下地形测量中的对比分析[J].黑龙江水利科技,2018,46(05):32-34.
论文作者:郑文进
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/19
标签：波束论文; 库容论文; 测量论文; 水库论文; 技术论文; 水下论文; 地形论文; 《基层建设》2019年第3期论文;