距離——角度法水位觀測探索與研究

1、距離距離——角度法水位觀測探索與研究角度法水位觀測探索與研究□牛長喜王西超譚宏武摘要當(dāng)黃河河道擺動很大時，自記水位計往往因脫流不能工作，岸邊出現(xiàn)較寬的稀泥灘，觀測人員無法到達(dá)水邊設(shè)立水尺及引測水尺零點高程；水流含沙量很高時，機器磨損嚴(yán)重，使用操舟機很不安全。距離一角度法水位觀測方法選擇合適的觀測儀器，能夠保證觀測精度。該法不需設(shè)立水尺，也不需觀測人員到達(dá)水邊，利用激光測距儀測距及全站儀或經(jīng)緯儀測角，即可解決上述問題。在洪水期，該法不需引

2、測水尺零點高程，在斷面上臨時插上一根木樁即可測量水位，滿足對洪水快測快報的要求，填補了特殊情況下水位觀測方法的空白。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞水位觀測河道擺動距離角度一、水位觀測存在的問題一、水位觀測存在的問題盡管目前的水位觀測方法很多，但仍然有一些情況是現(xiàn)有方法無法解決或解決起來比較困難的，在人力、物力、時間上需要較大的投入。例如2002年黃河潼關(guān)清淤工程斷面水位觀測中，水尺均在南岸水邊設(shè)立，由于河道擺動，在南岸出現(xiàn)300～500m的稀泥灘，觀測人

3、員無法到達(dá)水邊。水流含沙量很高，使用操舟機機器磨損嚴(yán)重，安全存在問題。如果使用汽車?yán)@北岸往返需3個多小時，派人駐守北岸會帶來生活方面的各種問題。2002年渭河華縣水文站洪水期水位觀測也存在類似問題。再如三門峽水庫壩前史家灘水位觀測，在水庫泄空過程中，從岸邊到水邊出現(xiàn)很深的泥灘，高差很大，在這種條件下根本無法設(shè)立水尺。河床的快速下切使得坡灘上的淤泥隨時下滑，危及觀測人員的安全。二、距離二、距離—角度法水位觀測的基本方法與原理角度法水位觀測

4、的基本方法與原理1基本方法基本方法距離一角度法水位觀測的基本方法是用激光測距儀測出儀器站距觀測點（對岸水邊）的距離（斜距），用經(jīng)緯儀或全站儀測出觀測點處的垂直角度，利用幾何學(xué)原理進行觀測點處的水位計算，并利用測量學(xué)理論進行地球曲率與大氣遮光改正。對式(5)進行偏微分：先不考慮角度觀測誤差，將A看作常數(shù)：dH1=(sinA0.86DxRcos2A)dDx(6)不考慮距離觀測誤差，將Dx看作常數(shù)：dH2=(DxcosA0.43Dx2sin2

5、AR)dA(7)在一般情況下，觀測誤差對f數(shù)值的影響很小，不會大于lmm，式(6)與式(7)可簡化為：dH1=sinAdDx(8)dH2=DxcosAdA(9)根據(jù)式(8)與式(9)進行誤差計算，可以看出：若不考慮角度觀測誤差，距離觀測誤差對水位數(shù)值的影響隨垂直角的增大而增大，水位誤差是距離誤差的sinA倍。若要保證水位誤差不大于0.02m，則各種測距精度下的水位觀測垂直角上限見表1。從表1可以看出，使用1‰精度的測距儀，觀測距離在10

6、00m以內(nèi)時，距離觀測精度為lm，觀測垂直角不宜超過1。使用0.5‰精度的測距儀，觀測距離在1000m以內(nèi)時，距離觀測精度為0.5m，觀測垂直角不宜超過2。根據(jù)式(8)與式(9)計算結(jié)果，若測距誤差不超過lm時，水位觀測垂直角上限為1.0；若測距誤差不超過0.5m時，水位觀測垂直角上限為2.0；若測距誤差不超過0.1m時，水位觀測垂直角上限為11；若測距誤差不超過0.05m時，水位觀測垂直角上限為24；若測距誤差不超過0.02m時，水位