摘要：在水利工程项目中，正确构建且合理应用平面坐标系统之后，可有效控制长度综合变形值，将其稳定在规范范围内，其基本思路以测区的位置以及平均高程为着力点，正确选用高程投影基准面和中央子午线位置。本文提出多种平面坐标系统的建立方法，具体可根据实际情况进行灵活选择，以提高大比例尺地形图的测绘精度，保证施工放样的准确性，为后续建设工作的开展夯实基础。

关键词：平面坐标系统;水利工程控制测量;应用研究

1、工程概况

某市管河道防洪清淤疏浚整治工程，全长约为15km，工程项目起推断面位于贡江河口，控制集水面积为27074平方公里。受水土流失、洪水冲刷、人类活动等等要素影响，部分河段淤积严重，过流断面缩小，需借助平面坐标系统建立法对其进行有效治理。

2、水利工程控制测量中平面坐标系统建立的概述

水利工程控制测量包含两类，即平面、高程控制测量。在规划设计阶段，控制测量的关键目标是精确测绘大比例尺地形图。进入施工阶段后，以前期得到的设计图纸为准，完成各类控制线的放样工作，竣工后运营阶段的控制测量重点关注结构是否有变形的情况。针对三个阶段生成相应的控制网，分别为测图控制网、施工控制网、变形监测网（此部分通常为施工控制网改造而得）。在平面控制测量中，地表水平距离投影至参考椭球面上或参考椭球面上的长度投影至高斯平面时，均容易出现长度变形现象。

3、坐标系的建立方法及其适用性分析

3.1采用国家统一3°带高斯正形投影平面直角坐标系测区高程在158.28m以内、ym超过45.05km时，可以采用3°带高斯正形投影平面直角坐标系，若符合“长度综合变形值ΔS1≤25mm/km”的条件，则可以采用该坐标系，其特点在于测量结果具有可用性强的特点，即“一测多用”。但从水利工程的建设环境来看，其普遍分布在丘陵、山区地带，高程常超过158.28m，且存在较大的测区跨度，对于变形值ΔS而言则普遍达到分米级，受此限制，该类坐标系在水利工程项目中的应用频率相对较低。

3.2采用抵偿投影带的高斯正形投影平面直角坐标系

选择一条子午线作为高斯投影的中央子午线，采用高斯投影改正ΔS2抵偿高程投影改正ΔS1，利用此方法使ΔS→0。若参考椭球面作为高程投影基准面，此时具有H0=0的特点，确定该值后予以计算，可得到抵偿投影带ym的值，高斯投影子午线采用的是ym处的大地经度Lm。在实际工作中，可对上述所提的公式进行简化处理或根据需求从测区内直接选取某条子午线，试算后符合ΔS≤25mm/km的条件即可。此类坐标的特点在于转换的便捷性较好。

3.3投影于抵偿高程面

高斯投影线采用3度带中央子午线，对高程投影基准面进行调整，即不采用参考椭球面，采用抵偿高程面，使用高程投影改正ΔS1抵偿高斯投影改正ΔS2，以期达到ΔS→0的效果。实际应用情况显示，在选择高程投影基准面时，通常会选定测区平面高程比其略低的高程面。对于高斯投影的中央子午线，考虑测区中心线的某子午线，或根据实际情况选用位于中心线周边的某子午线。

4、平面坐标系统建立方法在水利工程控制测量中的应用

实施本工程的目的是借助整治疏浚河道淤泥，清除阻水边滩、中心滩及其他阻水滩地的方式，提升行洪能力，提高行洪断面衔接的顺畅度，改善区域河道水生态景观和通航条件。洪水整治流量采用50年一遇和20年一遇设计洪峰流量，整治中水流量采用多年平均流量，枯水整治流量采用枯水期（12月～次年2月）多年平均流量。Ⅲ级及Ⅴ级航道设计枯水位分别采用98%、95%保证率设计通航水位，Ⅲ级和Ⅴ级航道设计最大通航流量分别采用20年一遇洪水和10年一遇洪水。

4.1坐标河道疏挖断面设计

4.1.1纵断面

河底纵断面的疏浚挖掘深度应在不改变河道比降和天然河道走势的基础上进行。治理段的疏浚断面河底高程应在连接河道渐变的同时，保证与天然主河槽的最低点基本持平。若局部区域的河底高程不满足通航水深段，可根据实际情况进行适当下切，但需要注意不能改变整治河段的整体比降。

4.1.2横断面

此次河道疏挖工作，在保证河底宽度在现有天然河岸范围内且不改变河势的基础上顺势扩挖，保留边滩现有草地范围和丁坝，尽可能使河线顺直。考虑所在河段的地质和水下土质条件，疏挖边坡不陡于1∶10。

4.2坐标洪水水面线设计

为实现对本次治理河段设计洪水位的更好分析，为该段河道的整改治理设计提供可靠坚实的依据，采用能量方程，通过试算法对河道设计水面线进行推算。以本次治理河段下游贡江河口为起推断面，从下至上再到逐断面推求河道设计洪水水面线。

4.2.1枯水位设计

本阶段确定设计枯水期为12月～次年2月，计算时参考推求工程枯水期设计流量和设计水位。经计算得出河口断面枯水期设计流量345m³/s。12月～次年2月维持94.11m水位运行，通过推求水面线得到工程所在河段的各断面水位。

4.2.2最低通航水位设计

工程结束后可恢复现有主航道并对其进行有效改善，使其达到规划的Ⅴ级航道要求。根据河口断面95%保证率时的设计最低通航水位90.80m、相应的流量为73m3/s，且采用推求水面线的方法可求得工程所在河段各断面相应设计通航水位。

4.3应用效果分析

通常情况下，测区普遍呈现不规则的形状特点，同时测区内的地势差异化较为明显，有较大幅度的高低起伏，估算所得的测区平均高程缺乏足够准确性。在估算偏差过大的情况下，会严重影响测区内局部边长综合变形值，即存在超限的可能。因此，在实际估算前应综合考虑测区的具体情况，确定后还应在测区范围内进行试算，并根据现场实际适当调整。工程完工后会在较大程度上提高经济发展水平，提升人们生活质量。

4.3.1社会方面

通过清淤疏浚有利于河势稳定，能够有效保证行洪安全，降低雨季防洪泄洪难度，可在一定限度上降低甚至避免洪灾引起的饥荒、卫生、治安等社会问题，有利于社会安定和人们安全。

4.3.2经济方面

有助于减少洪灾损失，减免国家经济损失，保障人们生命财产安全。清淤疏浚工作产生的大量砂砾料经过筛选后可用于建筑生产，具有较好的经济效益。疏浚砂石应实行统一的经营管理，疏浚砂石的利用管理需要严格遵照国家相关标准和规定，疏浚砂石的统一经营管理单位对砂石的接收、保管及经营负责，并向当地相关部门支付相关费用。

5、结束语

综上所述，通常情况下，水利工程项目多数都处在丘陵、山区地带，高程大、测区跨度大，边长综合变形值能够达到分米级，若不进行任何处理，既不符合工程测量规范要求，也无法满足大比例尺地形图测绘精度，且不利于施工放样。建立并使用合适的平面坐标系统可实现对水利工程在控制测量工作中问题及短板的有效解决。

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