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摘要：深入剖析了库容曲线测量复核的必要性、技术手段、技术要点。以山美水库为例，详尽地阐述了多种测绘技术手段结合在库容曲线复核过程中的应用情况，从而为提升库容曲线成果的精确度和可信度提供了理论参考和实践指导。

关键词：库区淤积测量；库容曲线复核；水下测量；

一、引言

水库作为重要的水利设施，对水资源的管理和分配起着关键作用。然而，水库在使用过程中常常面临淤积问题，这不仅影响了水库的库容，还可能对水库的安全运行产生不利影响。因此，对水库淤积情况进行准确测量和分析，对水库的管理和维护具有重要意义。然而，由于各种因素的影响，库容曲线复核的准确性可能会受到影响。本文以山美水库为研究对象，通过多种测绘技术手段对其库区的淤积情况进行详细测量和分析，并进行了库容曲线的复核，探讨提高库容曲线复核准确性和可靠性的理论依据与实践指导。

二、库容曲线复核的必要性

1.确保水库安全

库容曲线是水库安全管理的基础数据之一，它准确反映了水库在不同水位下的蓄水能力。复核库容曲线可以确保水库按照设计安全运行，避免因库容数据不准确导致的洪水漫坝等安全事故。

2.水资源合理调度

准确的水库库容曲线是进行水资源调度的基础。通过复核，可以确保水库在汛期能够有效拦蓄洪水，在枯水期能够合理放水，保障水资源的合理分配和利用。

3.提升经济效益

库容曲线的准确性直接影响到水库的发电、灌溉、供水等经济效益。通过复核，可以优化水库运行，提高水资源的利用效率，从而提升经济效益。

4.适应环境变化

由于泥沙淤积、地质变化等因素，水库的库容曲线可能会发生变化。复核可以及时掌握这些变化，调整水库的运行策略。

5.符合政策要求

按照《水利部关于加强水库库容管理的指导意见》（水运管【2023】350号）和《水利部办公厅关于加快开展承担防洪任务的大中型水库库容曲线复核工作的通知》（办运管函【2024】89号）要求，各级水库管理单位切实做好承担防洪任务的大中型水库库容曲线复核工作。

三、库容曲线测量技术手段

1、GNSS测量

GNSS测量借助全球定位系统（GNSS）可以在野外快速获取测量点的三维坐标。利用GNSS测量进行水库地形测量，可以高效的获取水库的地形信息。虽然在效率上相对于全站仪测量有所提高，但是在山区等信号遮挡严重的区域，测量精度有所下降。

2、无人机测量

随着测绘技术的不断发展，无人机测量凭借快速、高效的测量效率也逐步应用于库容曲线复核测量。通过对无人机搭载机关雷达获取的地形数据进行处理，生成高精度的数字高程模型（DEM），进而计算出不同水位下的库容，绘制库容曲线。由于无人机设备成本较高，数据处理相对复杂，一般应用于大中型水库。

3、单波束测深仪测量

单波束测深仪是水下地形测量中常用的设备之一，它通过发射声波信号，接收其从水底反射回来的回波信号，以此来测量水深。结合水面高程数据，可以计算出不同水位下的库容。由于每次只能测量一个点，因此数据覆盖范围有限，对于需要进行高分辨率地形调查的区域，单波束测深仪可能不够用。适合于对水下地形精度要求不是特别高，且预算有限的测量任务。

4、多波束测深系统测量

多波束测深仪是一种用于水下地形测绘的高精度声学测量设备。它能够同时发射多个声波束，并接收这些声波束从水底反射回来的回波，从而获得沿船只航迹的一条宽幅水下地形剖面。使用多波束测深系统对水库进行测量，可以提高水下地形测量的精度和效率。由于能够覆盖更宽的区域，多波束测量可以显著减少数据采集所需的时间和成本。局限于高昂的成本和专业的操作及数据处理能力要求，多波束测量的使用不是很广泛。

四、库容曲线测量技术要点

1、测量精度控制

首先必须根据库区地理位置、库容大小，结合相关标准和项目实际需求确定坐标系统、投影方式、中央子午线、高程基准。选取高精度的测量设备，采用多次测量选取平均值确保数据的准确性，获取的数据通过专业的软件进行数据校正和分析减少系统误差。最终数据和已知的高精度的控制点联测校核，保证精度达到要求。

2、数据处理与分析

测量得到的地形数据和水位数据是水库容量计算的基础，但这些原始数据往往包含噪声和误差，因此必须经过一系列细致的处理和分析，才能最终绘制出精确的库容曲线。在这个过程中，利用专业的数据处理软件和科学的方法至关重要。首先，需要对数据进行滤波处理，以去除测量过程中产生的随机误差和系统误差，确保数据的平滑性和真实性。接着，通过插值技术，填补数据中的缺失值或稀疏区域，使数据更加完整和连续。此外，还需要对数据进行拟合处理，通过建立数学模型，将离散的数据点转化为连续的曲线，从而更准确地反映地形和水位的实际变化趋势。

3、结果验证与对比

为了确保所绘制的库容曲线具有高度的准确性和可靠性，一个关键的步骤是对测量结果进行细致的复核。在这个过程中，应当将最新的测量结果与已有的历史数据以及水库的设计数据进行全面而严谨的对比验证。这种对比验证的目的是为了检查测量结果的一致性和合理性。如果在这一过程中发现测量结果与历史数据或设计数据之间存在显著的差异，那么就必须采取进一步的措施。

五、案例分析

山美水库位于海峡西岸中部、福建省四大江之一的晋江支流东溪中游南安市境内。库区集雨面积1023平方公里，占东溪流域面积的53.4%，总库容6.55亿立方米，是一座以供水为主，兼灌溉、防洪、发电等综合功能的大型水利枢纽工程，是当年福建最大水库，也是目前福建第五大水库。

水库横跨多个县市，蜿蜒曲折，地形复杂。库区分布多个小型岛屿、暗礁，水流湍急。传统的测量方式受环境限制存在数据精度不高、效率低下等问题，需要花费大量的人力物力。基于现有的无人机载雷达测量、多波束测量等新型测绘技术手段，对水库重新进行地形测量。通过获取的水下地形数据，分析库区冲於情况，核定水库库容，对山美水库实现精细化管理，充分发挥防洪、供水、发电等功能具有重要意义。

1. 平面控制

库区平面控制采用CGCS2000坐标系，3°带高斯投影，39度带，中央子午线117°。为满足航摄、水下测量等需要，新埋设安装6个一级GNSS控制点，在测区附近布设 GNSS 控制进行加密，共布置40个一二级导线点，24个航摄像片控制点。控制点数据采集采用FJCORS系统，观测时使用南方RTK测量系统登陆FJCORS，使用三角支架方式架设流动站RTK测量接收设备天线，天线高量取精确至1mm，测前量取一次，测后再量取一次进行校核，两次较差不大于3mm。在流动站RTK测量接收设备持续显示固定解后开始观测，每点独立初始化4次，每次观测历元数20个，采样间隔2s。其精度达到一级GNSS控制网的要求。一二级导线点和航摄像片控制点采用和控制点测量一样的方式进行，每点初始化次数为2次，每次观测历元数10个，采样间隔2s。

2. 高程控制

库区高程基准采用1985国家高程基准，测量方式为四等水准测量和似大地水准面精化。起算点选取保存完好的国家水准点，依据国家四等水准测量标准施测，总共施测四等水准路线长度为51.0km。共布设了4个水准点L441、L442、L443、L444，5个埋石点，10个过渡点，1个检查点108BM，全条路线为闭合路线。

内业采用南方平差易2005软件处理数据，几何水准闭合网数据进行平差，平差结果控制网中最大点位误差0.0065m，最大高差闭合差0.0247m，每公里高差中误差0.00258 m。外业操作及限差均按《国家三、四等水准测量规范》要求执行，各项精度均符合规范要求。

3.单波束水下地形测量

单波束水下测量采用南方RTK接收机进行动态定位，配合HY-1600精密回声测深仪采集水深数据。水上定位软件采用Hypack MAX，该软件可实时显示测船的瞬时位置、船速和航线、偏移距，并将实时三维数据存入计算机指定文件夹中，供水深后处理使用。

4. 多波束水下地形测量

多波束扫测采用Trimble SPS461GNSS接收机定位系统进行动态定位，配合R2Sonic2020宽带多波束测深系统进行数据采集，同时将自动采集的数据储存在计算机中。在扫测的同时，同步无验潮水位观测，用于多波束后处理数据的水位改正。

（1）平面定位

为保证平面定位精度，测量前同样将接收机置于控制点L442、L436、L429、L408上，进行定位精度检测比对，通过调整改正参数，便携机采集数据，计算得出定位仪器的测深定位点点位中误差精度，确保满足规范中图上1.5mm的测图要求。

（2）水位观测

水位观测方案同单波束水位观测方案。

（3）系统安装

多波束水深测量前连接各组成设备并通电检测，再对整个系统进行工作检测。系统安装布局使综合噪声水平降到最低水平安装部位选择在船右舷中间位置，超过船体吃水，姿态传感器安装在能准确反映测船或多波束换能器姿态的位置，其方向线平行于船的首尾线。导航软件采用EIVA。在多波束系统安装完毕后，使用钢卷尺对多波束探头、光纤运动传感器、RTK的相对位置进行准确的丈量，并将相应的位置信息输入到导航和采集软件中。

（4）多波束参数校正

为保证多波束水深测量的精度需进行多波束系统的各项校正：参数校正包括定位时延（Latency）、横摇偏差（Roll）、纵摇（Pitch） 、首摇（Yaw）。因R2Sonic2020采集系统因采用PPS时间同步，在实际测量过程中影响较小，故不做时间延迟这一项校准。其他三个参数误差会影响测深精度和位置精度，所以测量之前对这些参数进行专门的测定。在测区附近选取具有一定特征（有明显起伏变化或具有一定坡度）水域布设多波束校准区，校准区域的平均水深须大于或等于测区的最大水深。选择两条航线作为校准线，设置测线断面间距为30米，断面长度约400m，条带间的重叠度达100%，根据测区测量船及所用设备的具体情况设定多波束发射、接收单元的关键参数。在校准区按照设计好的顺序和速度扫测这两条航线，获取数据后在Caris软件的calibration模块中解算出后处理所需的三个参数Roll、Pitch、Yaw。多波束系统的校准参数由两人以上分别计算，取平均值，解算出系统校准参数。

（5）声速改正

施测过程中，使用R2Sonic公司自带的控制软件，严密监控多波束探头的信号情况，实时调整波束角、量程以及功率，以消除噪声，保证信号的准确度。扫测结果形成*.SBD文件，作为后处理的原始数据。使用HY1200型声速剖面仪在不同时段分层测出测区声速，声速剖面测量时间间隔不大于6小时或声速变化不大于2m/s，根据声速剖面文件，在内业处理时用Caris软件对多波束水深数据进行声速改正。

（6）数据处理

内业处理软件采用加拿大Caris公司开发的专业多波束数据处理软件Caris Hips 7.0。数据处理流程主要包括编辑船型配置文件、声速剖面改正、水位改正、剔除错误“飞点”、水底曲面生成、数据合并、数据抽稀、输出和绘图等过程。水下地形三维效果图见图1。

（7）精度检查

为检查多波束测量的精度，布设与主测线方向垂直的检查线，进行内符合检查。同时布设了单波束检查线，进行外符合检查。

5.机载激光雷达水上地形测量

水上地形测量采用飞马D2000多旋翼无人机搭载飞马D-Lidar3000激光雷达进行野外数据采集，采用数字绿土激光雷达点云数据处理分析软件LiDAR360、GlobalMapper、南方地形地籍成图软件CASS 10.0进行内业处理成图。

6.库容曲线复核

（1）库容计算

库容计算方法主要包括断面法、等高线容积法、方格网法和DTM法。DTM法适用于任何情况的水下地形，精度较高。本次项目采用外业采集的高程点数据，使用南方CASS成图系统，建立数据高程模型，用 DTM 法按 0.1米高差，从 57.48～102.28米计算库区库容，再用线性内插计算至每厘米高差的库容，建立水位～库容对照表，然后绘制水位～库容曲线图。

（2）库容曲线复核

将本次的库容曲线工作成果与水库2003年库容测量计算成果进行对比分析。因水库2003年库容曲线成果采用的是1956年黄海高程，统一将水位高程减去0.029米转换成1985国家基准高程。库容曲线成果整体走势较为接近，水库呈淤积趋势，复核结果如图2。

（3）冲淤情况分析

为进一步分析冲淤总体情况，根据水下测量成果结合岸上激光点云数据，以及2012年库区1：2000地形图成果（转换为1985国家高程基准），进行比较分析，获得正常蓄水位以下总体冲淤演变情况，总体冲淤量见表1。同时生成冲淤变化图。总体冲淤分布如图3所示。

坝头到下林埔段淤积区域总体以库前及库底原有河道为主，冲刷区域主要分布在地形坡度变化较大区域。秋阳村到上游段淤积区域总体以东关镇周边及下游河道底、河滩为主，冲刷区域主要分布在河道主干及支流上游段。九都镇到码四村段淤积区域总体以库底原有河道为主，冲刷区域主要分布在岸边区域。其中九都镇区附近存在部分用地变化情况。秋阳村到上游段淤积区域总体以东关镇周边及下游河道底、河滩为主，冲刷区域主要分布在河道主干及支流上游段。

六、结语

在当今时代，随着技术的飞速发展和对水资源管理要求的不断提高，我国在水库库区地形测绘与库容曲线复核领域已取得显著成就，形成了一套较为成熟的操作体系。如何根据不同水库的地形特点和动态变化，选用更新型的测绘技术，细化测算规则，确保测算方法的针对性和有效性，从而提高库容测算结果的精确度具有重大的研究意义。本文以山美水库库容曲线复核项目为例，采用机载激光雷达获取陆域地形数据，采用单波束测深仪结合多波束系统获取水下地形数据。同时平面控制测量采用FJCORS系统采集数据。高程控制结合水准测量，联测项目区域两个四等水准点。以上手段确保了原始数据的准确性。库容曲线成果与2003年库容成果走势接近，水库呈淤积趋势。为水库库容曲线复核成果的准确性和可靠性提供了理论依据与实践指导。

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