李建剛 朱銀萍 張偉航 趙靜

(河北聯(lián)合大學(xué) 遷安學(xué)院,河北遷安 064400)

魚塘土方量精確計(jì)量方法

李建剛 朱銀萍 張偉航 趙靜

(河北聯(lián)合大學(xué) 遷安學(xué)院,河北遷安 064400)

工程土方計(jì)量中經(jīng)常遇到魚塘等地貌開挖的問題,由于涉及到工程量,各參與方經(jīng)常出現(xiàn)意見不一致的情況,因此本文提出了一種直觀、精確的測量和計(jì)算魚塘土方量方法。

魚塘 土方量 工程計(jì)量 斷面法

1 引言

在水環(huán)境整治，人工湖改造等工程中經(jīng)常遇到特殊土方量計(jì)量問題，準(zhǔn)確度主要取決于計(jì)算前原地貌的測量。比如魚塘，河道等，由于原地貌的測量比較復(fù)雜而往往有爭議。那么我們尋求一種方便、快捷又能使參與方?jīng)]有爭議的測量方法。常規(guī)方法是根據(jù)地性線、特征點(diǎn)采點(diǎn)，然后通過CASS或其他同類軟件自動計(jì)算出土方量。這種方法方便、快捷，但不具直觀性，在土方平衡中應(yīng)用尚可，但工程計(jì)量中很少被采用。在這種原始地貌復(fù)雜的地方，我們使用傳統(tǒng)的方法來計(jì)量土方量，能夠得到更好的結(jié)果。本文以魚塘地貌開挖為例，討論傳統(tǒng)精確土方的計(jì)量方法。

2 魚塘開挖土方計(jì)量方法

2.1 規(guī)則魚塘測量及計(jì)算

圖1 魚塘橫斷面采點(diǎn)圖

圖2 EXCEL計(jì)算中的距離替代

圖3 橫埂子斷面面積

表1 EXCEL計(jì)算斷面的加權(quán)平均高程

規(guī)則魚塘可以使用斷面法。成片較規(guī)則的魚塘區(qū)可采用此方法。但是測量過程中要注意：

(1)縱向分界明確，避免重復(fù)計(jì)算或漏算?？梢砸詼锨吇蚩v向埂子的中心為界。(2)一個斷面內(nèi)采點(diǎn)要盡量成直線，便于公式計(jì)算。(3)一個斷面內(nèi)特征點(diǎn)應(yīng)表示完整、有序。(4)特別復(fù)雜處可綜合取點(diǎn)，避免浪費(fèi)功夫和計(jì)算復(fù)雜。斷面間的距離宜為30米。外業(yè)采點(diǎn)的樣式如圖1所示。

圖4 不規(guī)則魚塘區(qū)域橫斷面示意

圖5 理想斷面平面布置圖

表2 偏移5m數(shù)據(jù)替換結(jié)果比較

計(jì)算方式有兩種：(1)圖形法：選取一條參照線，使之既大致垂直魚塘兩側(cè)邊線，又能使斷面內(nèi)的點(diǎn)的離散程度最小。然后通過作垂線，使斷面內(nèi)的點(diǎn)投影到參照線上，再各點(diǎn)垂足距首點(diǎn)之間的距離代表X，高程代表Y，繪出橫斷面圖。通過這樣可以得出兩個結(jié)論：一是斷面面積；二是斷面平均高程。(2)公式法：其原理與圖形法相似。在EXCEL中編輯公式，計(jì)算一個斷面內(nèi)各點(diǎn)距離首點(diǎn)的距離L，和各相鄰點(diǎn)高程的距離加權(quán)D，最后得出此橫斷面的高程加權(quán)平均值。即圖形法中的斷面平均高程，如表1所示。對于采點(diǎn)較成直線的直接用公式法。對于采點(diǎn)較離散的在用公式法計(jì)算時需要進(jìn)行距離替代。即：把較離散的點(diǎn)投影到參照線，量取垂足至首點(diǎn)的距離L′，用Lˊ代替EXCEL公式得出的數(shù)值L。如圖2所示，將L3′、L4′、L5′替換L3、L4、L5。計(jì)算公式為：

表3 對2號點(diǎn)分別偏移5m、4m、3m、2m、1m結(jié)果比較

其中，下標(biāo)k代表斷面點(diǎn)的序號，0代表首點(diǎn)，max代表末點(diǎn)。

計(jì)算土方量有兩種方法：(1)斷面面積乘以魚塘長度；(2)斷面平均高程乘以魚塘面積。

前一種方法適用于非常規(guī)則的魚塘，而后一種方法適用范圍較廣。對于測量多個斷面的魚塘，計(jì)算各斷面平均高程或各斷面面積平均值的時候宜進(jìn)行距離加權(quán)平均。(這個距離指一個斷面的首點(diǎn)和末點(diǎn)在參照線上投影的長度)測量完成之后還剩下格埂(垂直河道方向或者魚塘分界的埂子)。格埂需要單獨(dú)測量和計(jì)算。測量方法同上，測量兩個斷面。計(jì)算方法采用斷面面積乘以斷面長度。其中，(1)斷面面積選取橫斷面線和相鄰魚塘塘底連線圍成區(qū)域(如圖3所示)。(2)格埂橫斷面測量時在埂子頂面中心位置取一個點(diǎn)，目的是魚塘分界，即無論是魚塘面積，還是魚塘長度都更容易得出。

2.2 不規(guī)則魚塘的測量及計(jì)算

不規(guī)則魚塘的處理較為復(fù)雜。因此可將各條埂子和魚塘分開考慮。為使魚塘頂面趨于平面，可將埂子寬度適當(dāng)放寬。即：將某一個埂子的坡腳到相鄰魚塘的埂子坡腳之間都劃為埂子。這樣處理的埂子可以采用橫斷面法測量。魚塘可以直接用高程平均值乘以面積進(jìn)行計(jì)算。如圖4所示。

最后匯總土方量：挖方量=∑魚塘面積×(魚塘平均高程-設(shè)計(jì)高程)+∑堤埂面積×(堤埂平均高程-設(shè)計(jì)高程)。

3 精度比較分析

圖形法直觀、明確，精度不容置疑。公式法計(jì)算時難免會遇到點(diǎn)比較離散的情況，取點(diǎn)的離散程度對計(jì)算結(jié)果會產(chǎn)生影響。假設(shè)一個理想的斷面長60m，每隔5m取一個點(diǎn)，所取的點(diǎn)都近似在一條線上，如圖5所示。計(jì)算出加權(quán)平均高程20.106m。然后除首點(diǎn)不動，其它點(diǎn)位輪流偏移5m，比較分析結(jié)果見表2。然后其他點(diǎn)不動，對2號點(diǎn)分別偏移5m、4m、3m、2m、1m，比較分析結(jié)果見表3。

比較分析可知，當(dāng)距離首點(diǎn)較遠(yuǎn)后，點(diǎn)位的偏移對結(jié)果的影響在毫米級，可忽略不計(jì)。距離較近的點(diǎn)偏移在1m以內(nèi)對結(jié)果的影響也很小。因此，對一般離散程度的斷面，EXCEL計(jì)算完全可以達(dá)到與圖形法計(jì)算相同的精度。

4 結(jié)語

從這次實(shí)驗(yàn)，我們可以看出針對精度要求高的魚塘地貌土方計(jì)量提出了一種方法。通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，此種方法直觀，嚴(yán)謹(jǐn)，具有條理性。適宜于計(jì)量精度高，面積不是很大的魚塘區(qū)域。參與各方能夠達(dá)成一致。但是，此方法工作量相對較大，對于面積非常大的魚塘區(qū)域而時間要求很緊的情況，此方法不太適宜。

[1]吳靜文,周豐年,趙輝.基于格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的土方量計(jì)算方法研究[J].測繪通報(bào),2006.

[2]季朝亮,李宗聚,馬學(xué)民.關(guān)于幾種土方量計(jì)算方法的研究[J].城市勘測,2010(3).

Engineering volume quantity measurement frequently encountered features excavation problems like fish pond,due to the quantities,all parties often don't agree with each other,so this paper puts forward a kind of direct,accurate measurement and calculation method for fish pond earth volume.

fish pond volume of earthwork engineering measurement section method

李建剛(1984—),男,山西太谷人,研究生,畢業(yè)于河北聯(lián)合大學(xué),助教,研究方向：大地測量數(shù)據(jù)處理。