海河流域高程控制网测试论文

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论文关键词：海河流域滨海新区综合规划水准高程控制网

论文摘要：通过对海河流域综合规划修编的需求、地面沉降分析、水准标石破坏程度、现有高程控制网的不足等方面的研究，详细地阐述了海河流域高程控制网复测的必要性，并提出对于海河流域东部平原区高程控制网应以5年左右为周期进行复测建议。

海河流域具有特殊的地理位置，我国首都北京位居其中，是我国的政治、经济、文化中心。流域内有北京、天津两大直辖市，有环渤海经济开发带，有“十一五”规划重点发展区域——滨海新区，京津冀都市圈将成为全国三大经济中心之一，其地理位置十分重要。

高程控制网有两个方面的应用：一是为国民经济建设提供统一的高程控制，二是为科学研究提供可靠的高程数据。对于海河流域，布测高程控制网的目的在于建立沿海河流域各主要河道干支流为主的精密水准网，作为扩展低等级高程控制网的基础，为水文观测、水利工程建设和运行管理提供高程依据和基础数据。为满足流域水利工程建设和管理的需求，需要以足够的精度定期复测以提供现势性强的高程数据。因此，流域高程控制网复测，不是以复测为目的的简单重复，而是既要兼顾当前流域内各个部门的需要，又要保证今后一定时期内使用。

一、海河流域高程控制网布测的历史情况

海河流域在不同的历史时期曾先后2次布测高程控制网：第1次是1983年启动的海河流域水准测量规划，将全流域的高程系统统一到1985国家高程基准，从1985年5月～1989年5月全部完成。第2次是2000年启动的海河流域京津沉降区及漳卫南运河系堤防水准测量项目，从2001年4月～2002年12月全部完成。第1次布测的海河流域高程控制网统一了长期未能统一的高程系统，先于国家和其它流域水利部门，建立了高精度的高程控制网，为海河流域水土资源综合利用规划设计、水文水利计算、水利水电工程建设、工程管理、防洪减灾及其它各项国民经济建设，提供了统一的和可靠的高程依据；2001-2002年布测的海河流域京津沉降区及漳卫南运河系堤防水准测量，使得海河流域平原地区的部分河道第1次获得了宝贵的沉降资料，初步掌握了河道的沉降状况，为河道整治、水工建筑物运行管理、规划设计提供了必须要掌握的相关信息，为流域规划设计提供了科学依据。

二、现有高程控制网存在的问题

现有海河流域高程控制网受当时技术水平和经费不足等条件的制约，存在一些不足，有待完善和改进。

(1)蓄、滞洪区的水准点布设数量不足，不能满足现在安全建设和湿地保护等生态环境建设需要。

(2)从满足水利水电规划、设计、施工和管理的需求考虑，原海河流域高程控制网二等水准点密度不够，不能满足平远地区基本等高距0．5m地形图的测绘要求。

(3)现有海河流域高程控制网由于受当时技术发展水平和资料来源的限制，在平差计算时二等水准未进行重力异常改正。

(4)2001-2002年施测的水准测量未单独联测重点的水库大坝、闸、水文站等水工建筑物及基准点高程。

三、海河流域高程控制网复测的必要性分析

经济社会的迅猛发展和水资源情势的变化，对水利提出了新要求，要保障流域经济社会可持续发展，需要对原有的流域高程控制网进行复测和完善，以适应流域情况变化，满足流域综合规划体系的需要。

3．1流域防洪减灾保障的需要

海河流域防洪形势非常严峻。海河流域防洪体系构架虽已形成，但防洪设施薄弱，洪水灾害依然是流域的心腹之患。主要体现在以下6个方面：第一。河道淤积严重，尾闾不畅，泄洪能力锐减。仅海河水系主要入海河道的淤积总量约1．5亿m3，泄洪能力由原来的24680m3／s下降到15040／s。第二，堤防质量差，隐患多。全流域一、二级堤防近50％堤段填筑质量不符合规范要求。第三，病险水库多，尚有97座大中小型病险水库未安排治理。第四，蓄滞洪区启用难度大，蓄滞洪区内有349万人安全避险问题没有解决，还存在着工程设施薄弱、预警预报设施不足、管理落后等问题。第五。“两小”问题没有得到解决，中小河流、小水库常引发较大灾害。第六，流域防洪预报与调度指挥系统需要完善。

建设海河流域防洪减灾保障体系是以《海河流域防洪规划》为基础，完善“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的防洪减灾体系，重点是提高骨干防洪工程和重点区域防洪能力，重要城市和地区达到防洪标准；加强洪水风险管理能力；全面恢复主要河道中下游行洪能力，保障蓄滞洪区安全蓄泄，重点做好河系沟通与通畅下泄，以及河口的规划治理。

为保证防洪减灾整体目标的实现，需要控制和调节各条河流上下游及蓄滞洪区的蓄泄关系，整修加固河道堤防及水库大坝等，这些工作都需要准确的高程数据作为基础资料。因此，流域高程网复测，主要是沿水库周边、河流堤防、蓄滞洪区等沿线布测，并联测重要水工建筑物，为建设海河流域防洪体系提供具有现势性的高精度高程信息。

3．2流域水资源配置的需要

受全球气候变化、不合理的水资源开发利用以及区域经济快速发展等的影响，海河流域水资源供需矛盾非常突出，已经成为全国水资源紧缺的区域之一。合理的配置流域内水资源，建设重大水资源工程，满足流域内农业、工业、城市等用水需求，需要大量测绘基础资料。尤其海河流域是南水北调工程的受水区，需要将南水北调工程纳入流域内的水资源配置的总体布局考虑。南水北调东、中线工程高程控制网均采用国家第二期一等水准网复测成果起算，海河流域高程控制网应与其保持一致。因此为处理好南水北调水资源与海河流域水资源合理的配置关系，需要将流域高精度高程控制网与南水北调工程的高程控制网统一起来。这在前两次水准测量时是未涉及到的。

3．3流域水生态环境保护与修复的需要

海河流域水生态环境保护与修复的重点区域是山区重要水源地、平原主要天然河流及重要湿地，以及地下水城市水源地和严重超采区。山区重要水源地的高程控制资料还是1985-1989年布测的高程控制网，这些资料早已失去了现势性；平原区的重要湿地没有高精度的高程控制网资料。流域高程网复测对实现海河流域水生态环境的保护与修复，明确生态供水的水源与水量，实施河系沟通工程保障生态调水、加强生态供水的管理具有重要意义。

3．4海河流域东部地区地面沉降监测的需要

海河流域东部地区地面沉降形成于20世纪60年代中后期，主要发生在天津地区和京津以南的中东部平原。据有关部门监测，1969--1975年期间，海河流域东部地区地面沉降仅发生在14个地下水降落漏斗中心地带。随着深层地下水的大规模开采，地面沉降的范围随之扩大，到1985年，整个中东部平原均开始了地面沉降，累积地面沉降量大于500otni的面积达到数十平方千米，天津、沧州、任丘、霸州等沉降中心的平均下降速率7．8—47．3mm／a。1985-1990年，随着地下水水位下降速率的加快，地面沉降范围不断扩大，累积地面沉降量大于500otni的面积达到8200km2，沉降速率增大到23．4100mm／a。至1998年，海河流域东部地区累计沉降量大于300otni的面积达1．82×104krn以上，大于1000otni的面积为755knq2。天津地区，累计沉降量大于1500toni的面积为133knq2，大于2000otni的面积为37km2。

目前，海河流域东部地区已经形成了天津、保定、沧州、衡水、任丘、南宫、霸州、大城、邯郸、唐海、晋州等多个沉降中心区。地面沉降是我国平原地区的重要地质灾害之一，由于地面沉降会给人类工程经济活动和生存环境产生极大的危害，也给水利工程造成极大的危害。河流和水闸跟随地面下沉，降低了河流的泄洪和抗风暴潮能力，造成堤防和闸体的水位和过水能力变化，影响堤防和闸体的防洪和抗灾能力。海河流域的天津滨海新区和沧州地区位于环渤海湾，地面沉降与海平面上升叠加一起，将会进一步丧失地面标高、降低河流的泄洪和抗风暴潮的能力。

根据海河流域1989年与2002年二期水准测量资料对比，看到各条河流呈现不均匀沉降，独流减河年均沉降量最大，为59mm／a，还乡河年均沉降量最小，为2mm／a，年均沉降量大于10mm／a的河流占统计总数的78．6％，可见海河流域东部平原沉降是非常严重的，必须引起政府和水利部门高度关注，要定期对河流、堤防、水闸进行沉降监测，为水利规划设计、水利工程建设、管理和防洪减灾提供重要的基础数据。海河流域东部平原各河流平均沉降统计量。

3．5水准标石丢失破坏现象严重

改革开放以来，我国社会经济快速发展，GDP日益增长，随着道路交通和城镇乡村的飞速建设，致使原有高程控制网的水准标石丢失和破坏都很严重，需要重建、重测。

2007年11月，中水北方勘测设计研究有限责任公司航测遥感院安排海河流域高程控制网水准标石野外调查工作，其中选择1985-1989年线路3条，分别为滦河、洵河和浊漳河；选择2001-2002年水准线路4条，分别为蓟运河、大清河、北运河、滹沱河等。经过调查发现，滦河14座水准标石有2座可以使用，破坏率高达85．7％；洵河13座水准标石有2座可以使用，破坏率达84．6％；浊漳河16座水准标石12座被破坏或丢失，破坏率达75％；蓟运河10座水准标石3座被破坏，破坏率达30％；北运河12座水准标石6座被破坏，破坏率达50％；大清河15座水准标石3座被破坏，破坏率达20％；滹沱河14座水准标石2座被破坏，破坏率达14．3％。通过此次调查，发现1985-1989年施测的高程控制网破坏率在80％以上，几乎破坏殆尽，为海河流域做出巨大贡献的第一期高程控制网几乎不复存在了；2001-2002年施测的高程控制网破坏率几乎近30％。由此可见，海河流域现有高程控制网破坏程度是非常高的。公务员之家

3．6维持高程控制网现势性

国家第二期一等水准网复测已经完成复测和平差计算工作并公布使用，从公布的结果来看，各水准点的高程均有变化。1987-1989年布测的海河流域高程控制网是以国家第二期一、二等水准网布测的成果为起算依据进行高程控制网的设计和平差计算的，为了维持高程控制骨干网的现势性，应将国家公布的最新成果联测到海河流域高程控制网中来，从而提高海河流域高程控制网的精度和可靠度。

3．7流域信息化建设的需要

从上世纪90年代起，空间技术、计算机技术、网络技术、信息技术和通讯技术取得了快速的发展，特别是水利信息化飞速发展的今天，海河水利委员会开展了“数字海河”建设，初步建成了流域骨干防汛信息网络和以海委为中心的委系统骨干信息传输网络，潘家口水利枢纽等委属重点工程实现了自动监控；完成了流域水资源保护信息系统，初步建成了京津重要水源地水质自动监测系统；密云水库上游水土保持监测系统投人试运行；全面开展了海委数据中心、流域防汛抗旱指挥系统等建设。所有这些系统的建设都离不开基础空间信息数据库，而高程控制网是基础空间信息数据库的最重要的空间数据组成部分，需要进一步更新和完善。

3．8经济建设的需要

经济建设需要测绘工作提供服务是显而易见和毋庸置疑的，规划是龙头，测绘是基础，因此，为维护经济建设的可持续发展，布测海河流域高程控制网是完全有必要的。而且，海河流域综合规划修编的很多项工作都需要测绘工作的支持，而高程控制网复测是这些工作的基础工作和前期工作。

四、结语

综合分析这些因素，进行海河流域高程控制网复测是十分必要的。考虑地面沉降和水准标石破坏情况，参考全国各大城市沉降观测均采用每年1次观测周期，为此，对重要的大坝、堤防和水闸等重点水工建筑物水准点观测频率应为1～3年，整个河系高程控制网复测周期以5年为宜，为实现海河流域各项规划目标和可持续发展提供基础保障。