清淤工程测量及方量计算

任凤琦，刘学博，赵兴瑞

中建八局第四建设有限公司，山东青岛 266000

【摘要】论文首先描述了清淤在当今社会生活中的重要性，对现状及存在的问题做了简要概述。 接着对清淤工程中所用的基本理论和行业技术要求做了陈述，包括测区控制点的选取，平面控制，高程控制，土石方计算所选用的的DTM法、方格网法做了详细的介绍。然后结合象湖清淤的工程案例，对于在清淤工程测量所用仪器、方量计算方法的选择及运用可用于方量计算的展示，最后对成果进行了分析和概括。

【关键词】清淤工程；测量；方量计算

1绪论

1.1清淤工程概述

清淤工程指疏通河道和清除湖底和河道的淤泥。目前国内外清淤的主流方式分为环保 疏浚和干塘疏挖。干塘疏挖指将水排干，然后经过一段时间的晾晒或者简单的固化处理再进行机械疏挖的方式。环保疏浚指在不干塘的前置条件下，采用环保疏浚船吸搅底泥，并将泥浆通过管道打入预处理厂的处理方式。

1.2清淤的目的及意义

城市河道湖泊兼有泄洪和局部作为景观河的重大作用。但是由于城市生活污水直接排 入河道，导致污水中的悬浮物沉降与河床。尤其夏季短时间内的大降雨， 上游冲刷夹带的大量悬浮物进入河道，在河道宽阔区域水流的速减缓，其中一部分悬浮物沉积在河道里。

自然降尘沉积也是河道淤泥形成的一个重要因，依南昌市为例，自然尘降年均按 120t/km2计算，大约南昌抚河段每年约有15吨左右的自然尘降直接落入河床中形成淤泥。 象湖具有赣江的分洪防汛的重要意义，这些淤泥导致河床增高，削弱了防洪能力。象湖的地理位置位于南昌市区，作为景观湖，具有休闲娱乐观光的作用，然而大量淤泥在夏季散发臭味，严重影响了公民生活。而且水下淤积的肥料导致绿藻的旺盛繁殖。这些水藻一般在夏季出现，使水的清澈程度和含氧量均大大减低综上所述清淤工程势在必行，而测量为清淤的土方量计算提供了可靠的数字依据。

2土方量计算

河道清淤、建筑物和道路等工程的修建，土方施工是最先开始的。土方工程的种类按照其使用期限和施工要求，可分为永久性和临时性两种，但是不论是永久性还是临时性的土方工程，都要求具有足够的稳定性和密实度,使工程质量和艺术造型都符合原设计的要求。同时在施工中还要遵守有关的技术规范和原设计要求。

2.1格网法

方格网法计算方量是根据实地测定的地面点坐标(X、Y、Z) 和设计高程，通过生成一个方格网来计算每个方格网内的填挖方量，最后累计得到指定范围内的填方和挖方量，并绘制出填方和挖方的分界线。对于地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用这种方法。将场地划分成若干个正方形格网， 然后计算每个四棱柱的体积， 然后将所有四棱柱的体积加和得到总的土方量。用方格网法计算土方量，设计面可以是平面，也可以是斜面，还可以是三角网。

2.2DTM法

数字地面模型(Digital Terrain Model DTM)是地貌形态的离散表示。地标地物如植被、土壤类型、高程等全部都可以作为DTM 的特征值。数字高程模型(DigitalElevation Model) DEM，是以高程为特征值的DTM，它是用(x、y、z) 数字形式坐标表达区域内的地貌形态的一种数字地面模型。DEM可以用于各种工程规划和地形分析、土方工程量的计算等。能达到精确计算是由于原始数据点密度大。

DTM法计算土方是由DTM模型来计算土方量，根据实测的地面点坐标(x、y、z)和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内的填方和挖方的土方量，并绘制出填挖方分界线。DTM法土方计算共有三种，第一种是由坐标数据文件计算，第二种是依照图上高程点进行计算，第三种是依照三角网进行计算。

3工程实例

3.1工程概况及已知资料

象湖位于江西省南昌市西郊，是一个风景如画的自然景观湖。象湖的平面图颇似一头大象，故得名象湖。象湖由南江、北江、东江、西江，以及青山湖的水流汇聚而成。

测区的已知控制点资料：

象湖万寿宫西侧附近Ⅳ等GPS点Ⅳ405 (三等水准点)、Ⅳ406 (三等水准点)。

3.2控制测量

3.2.1平面控制测量

依据GPS-RTK精度要求，利用南昌市城市规划设计院的CORS系统，沿象湖岸提每隔300米左右布设一个图根点，共布设了54个图根控制点，控制点坐标质量≤0.05米。布设图根点前检测了已知点Ⅳ405，坐标质量≤0.05米，精度符合测量规范要求。

3.2.2高程控制测量

利用Ⅳ等GPS点Ⅳ405、Ⅳ406，采用普通水准测量方式进行。由Ⅳ405控制点施测到控制点Ⅳ406，对每个图根点进行施测，测量严格按照普通水准测量的规范要求。水准路线的闭合差为5cm，允许误差为12.7cm，满足水准精度规范要求。

3.3外业数据采集

3.3.1水域部分的数据采集

有水的区域根据深浅不同的情况。在象湖中央等深水的区域，将全站仪架设在测定的控制点上进行碎部测量，测量人员乘坐游船，在采样点位置将棱镜杆插入湖水当中。水浅的区域，测量人员手持棱镜直接进入水下进行测量。碎部点要求按照10m*10m的方格间距进行淤泥点位测量。要求在淤泥表面采样。

3.3.2淤泥区域的数据采集

淤泥区域的采集分为淤泥较浅和较深的区域。象湖陡坡或者浅滩为边界开始五十米到一百米的区域河水比较浅，采用全站仪碎部测量。测量员穿着皮裤直接走在淤泥表面进行碎部点的采集，要求棱镜杆立在淤泥的表面。象湖淤泥厚度较大，土质疏松与湿润的区域，需要全站仪免棱镜模式对采样点坐标进行测量。

3.4数据处理

在进行数据计算时，无论运用DTM法、方格网法，都需要用到每一个点位的高程点来进行方量的计算。由于测量中存在异常点位数据及控制点数据，会使得最终计算错误，所以要进行异常数据和控制点数据的处理，然后再进行计算。具体做法为:将数据导入电脑，用excel处理以.csv格式保存，然后再将.csv格式的数据改为.dat格式文件。最后以升序的方法剔除异常值、控制点坐标和支站点。

4方法评价和结论

4.1方法评价

精确的测量和正确的计算方法有助于解决施工工程纠纷，也是对施工人员日夜辛苦工作的一种肯定，甲方和乙方都有益处，所以需要我们认真对待测量工作。

(1)网格法计算高程之前和之后的每一个正方形的四个角落挖掘是在没有线处理地形模型,计算填挖的高度不准确,计算误差,网格方法拟合斜率与平面四边形网格,网格宽越小,斜率越接近。但是总有一定的误差,所以网格法适用于开挖前后相对平坦,海拔起伏的地面,就像湖泊清淤项目，整体高度相对平坦。格网法数据存储的优点不是巨大的杂项。

(2)DTM法方量计算的是将方量当作是施工前后两期三维曲面重合的体积的方法，再算出开挖前后体积的重合区域。缺点为部分高程点由于平距过小而不能组成三角网而遗漏，需要删除异常的高程点，修剪三角网，完善三角网。

DEM法方量的计算成果准确度取决于DEM的精度，而DEM的精度由采集原始坐标点的精度要和高程内插的误差量决定。其中，坐标转换误差、仪器误差和人员误差决定了采集原始数据的精确度。DEM对于方量计算有着重要的意义，解决了传统方法导致内业人员工作量繁琐的难题。缺点：要考虑到所测地区较大会导致数据存储量的冗余。

4.2结论

由于断面法适宜狭长，变化小的地形的区域，如公路，河流等，所以象湖区域无法用常规的断面法来进行计算。其次，清淤工程中淤泥之间的高差的变化很微小，无法形成闭合等高线，需要大量修改等高线。计算的效率、成果精度都太低， 等高线法也被舍去。最终在象湖清淤工程中，用了方格网法、DTM法、两种方法进行成果比较看是否满足浮动范围。

参考文献：

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