談海河流域高程控制網(wǎng)復(fù)測必要性研究

1、<p>　　談海河流域高程控制網(wǎng)復(fù)測必要性研究</p><p>　　論文關(guān)鍵詞：海河流域 濱海新區(qū) 綜合規(guī)劃 水準(zhǔn) 高程控制網(wǎng) </p><p>　　論文摘要：通過對海河流域綜合規(guī)劃修編的需求、地面沉降分析、水準(zhǔn)標(biāo)石破壞程度、現(xiàn)有高程控制網(wǎng)的不足等方面的研究，詳細(xì)地闡述了海河流域高程控制網(wǎng)復(fù)測的必要性，并提出對于海河流域東部平原區(qū)高程控制網(wǎng)應(yīng)以5年左右為周期進(jìn)行復(fù)測建議。

2、 </p><p>　　海河流域具有特殊的地理位置，我國首都北京位居其中，是我國的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。流域內(nèi)有北京、天津兩大直轄市，有環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)開發(fā)帶，有“十一五”規(guī)劃重點發(fā)展區(qū)域——濱海新區(qū)，京津冀都市圈將成為全國三大經(jīng)濟(jì)中心之一，其地理位置十分重要。 </p><p>　　高程控制網(wǎng)有兩個方面的應(yīng)用：一是為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供統(tǒng)一的高程控制，二是為科學(xué)研究提供可靠的高程數(shù)據(jù)。對于海河流域

3、，布測高程控制網(wǎng)的目的在于建立沿海河流域各主要河道干支流為主的精密水準(zhǔn)網(wǎng)，作為擴(kuò)展低等級高程控制網(wǎng)的基礎(chǔ)，為水文觀測、水利工程建設(shè)和運(yùn)行管理提供高程依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為滿足流域水利工程建設(shè)和管理的需求，需要以足夠的精度定期復(fù)測以提供現(xiàn)勢性強(qiáng)的高程數(shù)據(jù)。因此，流域高程控制網(wǎng)復(fù)測，不是以復(fù)測為目的的簡單重復(fù)，而是既要兼顧當(dāng)前流域內(nèi)各個部門的需要，又要保證今后一定時期內(nèi)使用。 </p><p>　　1海河流域高程控制網(wǎng)布

4、測的歷史情況 </p><p>　　海河流域在不同的歷史時期曾先后2次布測高程控制網(wǎng)：第1次是1983年啟動的海河流域水準(zhǔn)測量規(guī)劃，將全流域的高程系統(tǒng)統(tǒng)一到1985國家高程基準(zhǔn)，從1985年5月～1989年5月全部完成。第2次是2000年啟動的海河流域京津沉降區(qū)及漳衛(wèi)南運(yùn)河系堤防水準(zhǔn)測量項目，從2001年4月～2002年12月全部完成。第1次布測的海河流域高程控制網(wǎng)統(tǒng)一了長期未能統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，先于國家和其它流域

5、水利部門，建立了高精度的高程控制網(wǎng)，為海河流域水土資源綜合利用規(guī)劃設(shè)計、水文水利計算、水利水電工程建設(shè)、工程管理、防洪減災(zāi)及其它各項國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，提供了統(tǒng)一的和可靠的高程依據(jù)；2001-2002年布測的海河流域京津沉降區(qū)及漳衛(wèi)南運(yùn)河系堤防水準(zhǔn)測量，使得海河流域平原地區(qū)的部分河道第1次獲得了寶貴的沉降資料，初步掌握了河道的沉降狀況，為河道整治、水工建筑物運(yùn)行管理、規(guī)劃設(shè)計提供了必須要掌握的相關(guān)信息，為流域規(guī)劃設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。 <

6、/p><p>　　2現(xiàn)有高程控制網(wǎng)存在的問題 </p><p>　　現(xiàn)有海河流域高程控制網(wǎng)受當(dāng)時技術(shù)水平和經(jīng)費不足等條件的制約，存在一些不足，有待完善和改進(jìn)。 </p><p>　　(1)蓄、滯洪區(qū)的水準(zhǔn)點布設(shè)數(shù)量不足，不能滿足現(xiàn)在安全建設(shè)和濕地保護(hù)等生態(tài)環(huán)境建設(shè)需要。 </p><p>　　(2)從滿足水利水電規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理的需求考慮，

7、原海河流域高程控制網(wǎng)二等水準(zhǔn)點密度不夠，不能滿足平遠(yuǎn)地區(qū)基本等高距0．5m地形圖的測繪要求。 </p><p>　　(3)現(xiàn)有海河流域高程控制網(wǎng)由于受當(dāng)時技術(shù)發(fā)展水平和資料來源的限制，在平差計算時二等水準(zhǔn)未進(jìn)行重力異常改正。 </p><p>　　(4)2001-2002年施測的水準(zhǔn)測量未單獨聯(lián)測重點的水庫大壩、閘、水文站等水工建筑物及基準(zhǔn)點高程。 </p><p>

8、;　　3海河流域高程控制網(wǎng)復(fù)測的必要性分析 </p><p>　　經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展和水資源情勢的變化，對水利提出了新要求，要保障流域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，需要對原有的流域高程控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測和完善，以適應(yīng)流域情況變化，滿足流域綜合規(guī)劃體系的需要。 </p><p>　　3．1流域防洪減災(zāi)保障的需要 </p><p>　　海河流域防洪形勢非常嚴(yán)峻。海河流域防洪體系構(gòu)架雖

9、已形成，但防洪設(shè)施薄弱，洪水災(zāi)害依然是流域的心腹之患。主要體現(xiàn)在以下6個方面：第一。河道淤積嚴(yán)重，尾閭不暢，泄洪能力銳減。僅海河水系主要入海河道的淤積總量約1．5億m3，泄洪能力由原來的24680m3／s下降到15040／s。第二，堤防質(zhì)量差，隱患多。全流域一、二級堤防近50％堤段填筑質(zhì)量不符合規(guī)范要求。第三，病險水庫多，尚有97座大中小型病險水庫未安排治理。第四，蓄滯洪區(qū)啟用難度大，蓄滯洪區(qū)內(nèi)有349萬人安全避險問題沒有解決，還存在著

10、工程設(shè)施薄弱、預(yù)警預(yù)報設(shè)施不足、管理落后等問題。第五?！皟尚　眴栴}沒有得到解決，中小河流、小水庫常引發(fā)較大災(zāi)害。第六，流域防洪預(yù)報與調(diào)度指揮系統(tǒng)需要完善。 </p><p>　　建設(shè)海河流域防洪減災(zāi)保障體系是以《海河流域防洪規(guī)劃》為基礎(chǔ)，完善“上蓄、中疏、下排、適當(dāng)?shù)販钡姆篮闇p災(zāi)體系，重點是提高骨干防洪工程和重點區(qū)域防洪能力，重要城市和地區(qū)達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)；加強(qiáng)洪水風(fēng)險管理能力；全面恢復(fù)主要河道中下游行洪能力，保障

11、蓄滯洪區(qū)安全蓄泄，重點做好河系溝通與通暢下泄，以及河口的規(guī)劃治理。 </p><p>　　為保證防洪減災(zāi)整體目標(biāo)的實現(xiàn)，需要控制和調(diào)節(jié)各條河流上下游及蓄滯洪區(qū)的蓄泄關(guān)系，整修加固河道堤防及水庫大壩等，這些工作都需要準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)資料。因此，流域高程網(wǎng)復(fù)測，主要是沿水庫周邊、河流堤防、蓄滯洪區(qū)等沿線布測，并聯(lián)測重要水工建筑物，為建設(shè)海河流域防洪體系提供具有現(xiàn)勢性的高精度高程信息。 </p>&

12、lt;p>　　3．2流域水資源配置的需要 </p><p>　　受全球氣候變化、不合理的水資源開發(fā)利用以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展等的影響，海河流域水資源供需矛盾非常突出，已經(jīng)成為全國水資源緊缺的區(qū)域之一。合理的配置流域內(nèi)水資源，建設(shè)重大水資源工程，滿足流域內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市等用水需求，需要大量測繪基礎(chǔ)資料。尤其海河流域是南水北調(diào)工程的受水區(qū)，需要將南水北調(diào)工程納入流域內(nèi)的水資源配置的總體布局考慮。南水北調(diào)東、中線

13、工程高程控制網(wǎng)均采用國家第二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測成果起算，海河流域高程控制網(wǎng)應(yīng)與其保持一致。因此為處理好南水北調(diào)水資源與海河流域水資源合理的配置關(guān)系，需要將流域高精度高程控制網(wǎng)與南水北調(diào)工程的高程控制網(wǎng)統(tǒng)一起來。這在前兩次水準(zhǔn)測量時是未涉及到的。 </p><p>　　3．3流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的需要 </p><p>　　海河流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)的重點區(qū)域是山區(qū)重要水源地、平原主要天

14、然河流及重要濕地，以及地下水城市水源地和嚴(yán)重超采區(qū)。山區(qū)重要水源地的高程控制資料還是1985-1989年布測的高程控制網(wǎng)，這些資料早已失去了現(xiàn)勢性；平原區(qū)的重要濕地沒有高精度的高程控制網(wǎng)資料。流域高程網(wǎng)復(fù)測對實現(xiàn)海河流域水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)，明確生態(tài)供水的水源與水量，實施河系溝通工程保障生態(tài)調(diào)水、加強(qiáng)生態(tài)供水的管理具有重要意義。 </p><p>　　3．4海河流域東部地區(qū)地面沉降監(jiān)測的需要 </p>

15、;<p>　　海河流域東部地區(qū)地面沉降形成于20世紀(jì)60年代中后期，主要發(fā)生在天津地區(qū)和京津以南的中東部平原。據(jù)有關(guān)部門監(jiān)測，1969--1975年期間，海河流域東部地區(qū)地面沉降僅發(fā)生在14個地下水降落漏斗中心地帶。隨著深層地下水的大規(guī)模開采，地面沉降的范圍隨之?dāng)U大，到1985年，整個中東部平原均開始了地面沉降，累積地面沉降量大于500otni的面積達(dá)到數(shù)十平方千米，天津、滄州、任丘、霸州等沉降中心的平均下降速率7．8—4

16、7．3mm／a。1985-1990年，隨著地下水水位下降速率的加快，地面沉降范圍不斷擴(kuò)大，累積地面沉降量大于500otni的面積達(dá)到8200km2，沉降速率增大到23．4 100mm／a。至1998年，海河流域東部地區(qū)累計沉降量大于300otni的面積達(dá)1．82×104krn以上，大于1000otni的面積為755knq2。天津地區(qū)，累計沉降量大于1500toni的面積為133knq2，大于2000otni的面積為37km2。

17、 </p><p>　　目前，海河流域東部地區(qū)已經(jīng)形成了天津、保定、滄州、衡水、任丘、南宮、霸州、大城、邯鄲、唐海、晉州等多個沉降中心區(qū)。 </p><p>　　地面沉降是我國平原地區(qū)的重要地質(zhì)災(zāi)害之一，由于地面沉降會給人類工程經(jīng)濟(jì)活動和生存環(huán)境產(chǎn)生極大的危害，也給水利工程造成極大的危害。河流和水閘跟隨地面下沉，降低了河流的泄洪和抗風(fēng)暴潮能力，造成堤防和閘體的水位和過水能力變化，影響堤防和

18、閘體的防洪和抗災(zāi)能力。海河流域的天津濱海新區(qū)和滄州地區(qū)位于環(huán)渤海灣，地面沉降與海平面上升疊加一起，將會進(jìn)一步喪失地面標(biāo)高、降低河流的泄洪和抗風(fēng)暴潮的能力。 </p><p>　　根據(jù)海河流域1989年與2002年二期水準(zhǔn)測量資料對比，看到各條河流呈現(xiàn)不均勻沉降，獨流減河年均沉降量最大，為59mm／a，還鄉(xiāng)河年均沉降量最小，為2mm／a，年均沉降量大于10mm／a的河流占統(tǒng)計總數(shù)的78．6％，可見海河流域東部平原沉

19、降是非常嚴(yán)重的，必須引起政府和水利部門高度關(guān)注，要定期對河流、堤防、水閘進(jìn)行沉降監(jiān)測，為水利規(guī)劃設(shè)計、水利工程建設(shè)、管理和防洪減災(zāi)提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。海河流域東部平原各河流平均沉降統(tǒng)計量見表1。 </p><p>　　3．5水準(zhǔn)標(biāo)石丟失破壞現(xiàn)象嚴(yán)重 </p><p>　　改革開放以來，我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，GDP日益增長，隨著道路交通和城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的飛速建設(shè)，致使原有高程控制網(wǎng)的水準(zhǔn)標(biāo)石丟失和

20、破壞都很嚴(yán)重，需要重建、重測。 </p><p>　　2007年11月，中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司航測遙感院安排海河流域高程控制網(wǎng)水準(zhǔn)標(biāo)石野外調(diào)查工作，其中選擇1985-1989年線路3條，分別為灤河、洵河和濁漳河；選擇2001-2002年水準(zhǔn)線路4條，分別為薊運(yùn)河、大清河、北運(yùn)河、滹沱河等。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，灤河14座水準(zhǔn)標(biāo)石有2座可以使用，破壞率高達(dá)85．7％；洵河13座水準(zhǔn)標(biāo)石有2座可以使用，破壞率達(dá)84

21、．6％；濁漳河16座水準(zhǔn)標(biāo)石12座被破壞或丟失，破壞率達(dá)75％；薊運(yùn)河10座水準(zhǔn)標(biāo)石3座被破壞，破壞率達(dá)30％；北運(yùn)河12座水準(zhǔn)標(biāo)石6座被破壞，破壞率達(dá)50％；大清河15座水準(zhǔn)標(biāo)石3座被破壞，破壞率達(dá)20％；滹沱河14座水準(zhǔn)標(biāo)石2座被破壞，破壞率達(dá)14．3％。通過此次調(diào)查，發(fā)現(xiàn)1985-1989年施測的高程控制網(wǎng)破壞率在80％以上，幾乎破壞殆盡，為海河流域做出巨大貢獻(xiàn)的第一期高程控制網(wǎng)幾乎不復(fù)存在了；2001-2002年施測的高程控制網(wǎng)

22、破壞率幾乎近30％。由此可見，海河流域現(xiàn)有高程控制網(wǎng)破壞程度是非常高的。 </p><p>　　3．6維持高程控制網(wǎng)現(xiàn)勢性 </p><p>　　國家第二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測已經(jīng)完成復(fù)測和平差計算工作并公布使用，從公布的結(jié)果來看，各水準(zhǔn)點的高程均有變化。1987-1989年布測的海河流域高程控制網(wǎng)是以國家第二期一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)布測的成果為起算依據(jù)進(jìn)行高程控制網(wǎng)的設(shè)計和平差計算的，為了維持高程控制

23、骨干網(wǎng)的現(xiàn)勢性，應(yīng)將國家公布的最新成果聯(lián)測到海河流域高程控制網(wǎng)中來，從而提高海河流域高程控制網(wǎng)的精度和可靠度。 </p><p>　　3．7流域信息化建設(shè)的需要 </p><p>　　從上世紀(jì)90年代起，空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)取得了快速的發(fā)展，特別是水利信息化飛速發(fā)展的今天，海河水利委員會開展了“數(shù)字海河”建設(shè)，初步建成了流域骨干防汛信息網(wǎng)絡(luò)和以海委為中心的委系

24、統(tǒng)骨干信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，潘家口水利樞紐等委屬重點工程實現(xiàn)了自動監(jiān)控；完成了流域水資源保護(hù)信息系統(tǒng)，初步建成了京津重要水源地水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)；密云水庫上游水土保持監(jiān)測系統(tǒng)投人試運(yùn)行；全面開展了海委數(shù)據(jù)中心、流域防汛抗旱指揮系統(tǒng)等建設(shè)。所有這些系統(tǒng)的建設(shè)都離不開基礎(chǔ)空間信息數(shù)據(jù)庫，而高程控制網(wǎng)是基礎(chǔ)空間信息數(shù)據(jù)庫的最重要的空間數(shù)據(jù)組成部分，需要進(jìn)一步更新和完善。 </p><p>　　3．8經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要 </p&

25、gt;<p>　　經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要測繪工作提供服務(wù)是顯而易見和毋庸置疑的，規(guī)劃是龍頭，測繪是基礎(chǔ)，因此，為維護(hù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，布測海河流域高程控制網(wǎng)是完全有必要的。而且，海河流域綜合規(guī)劃修編的很多項工作都需要測繪工作的支持，而高程控制網(wǎng)復(fù)測是這些工作的基礎(chǔ)工作和前期工作。 </p><p><b>　　4結(jié)語 </b></p><p>　　綜合分析這些