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乌鲁瓦提水利枢纽工程水下地形测量项目

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获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级二等奖

设计单位新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

设计人员李安福、唐涛、肖玉健、王玉珍、衡杰、董智智、柏斌龙、杨乐、阿曼·热夏提、李春山、荣幸、赵奇虎、苗爱丽、张亚、雷强、祁生青、孙娅林、赵鹏程、史宏刚、曹杰

项目简介

一、项目概况

       新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程是新疆最早建设的一批大型水利水电工程项目,是一座具有灌溉、防洪、发电、生态保护等综合效益的大(二)型水利工程,是喀拉喀什河流域的控制性骨干工程,是国家“九五”期间重点建设项目。枢纽工程于1995年开工建设,1999年底竣工,运行至今已有二十余年头,上游喀拉喀什河泥沙含量大,多年的泥沙淤积致使水库的库容急剧减小,给枢纽工程运行和下游防洪带来了巨大压力,也给枢纽工程的管理维护工作带来了极大风险。为了准确了解乌鲁瓦提水库目前的实际调蓄能力和库容,受新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程建设管理局的委托,由我院于2019年4月-6月承担完成了乌鲁瓦提水库1:2000水下及库岸地形测绘工作。水库大坝至上游尾库约22km长,最宽处约500m,最窄处约100m,库区地处高山峡谷,山大沟深,左岸山顶唯一的羊肠小道因年久失修,已不具备通行条件,基本无任何道路可通行,两岸山体垂直陡峭,无船舶可停靠点,项目作业难度极大,常规测绘设备和测量方法无法完成项目任务。

二、项目特色

1)项目作业难度极大。测区作业环境恶劣,地形复杂,山势陡峭,无任何道路可供通行,河道是项目唯一的通行通道,船上作业无着力点,常规全站仪等测量设备无法使用,库岸及岸线测量是本项目的主要难点。项目中采用机载雷达航空摄影技术配合车载激光扫描系统,通过空中垂直扫描和船载侧视扫描相结合的方式,以极短的时间完成了高山峡谷无法到达区的库岸地形数据采集工作,大大缩短了工期,项目生产节约成本投入约27%。

2)创新性的将车载激光扫描系统搭载到冲锋舟和游船上,充分运用车载激光扫描系统高效快捷、非接触式测量的优势,获取库岸地形点数据,成功解决了库区临时侧库岸数据采集的难题,提高了功效,避免了作业安全风险。

3)采用科学合理的技术路线协同作业。项目实施过程中,采用科学合理的技术路线,投入了大量先进技术设备,运用机载雷达航空摄影技术配合船载激光扫描系统,通过空中垂直扫描和船载侧视扫描相结合的方式,完成了高山峡谷无法到达区的库岸地形数据采集工作。同时采用超声波数字测深仪开展水深测量,通过陆、、空多方位、多技术协同作业的方式,高效高质量的完成了乌鲁瓦提水库水下及库岸地形测量,大大缩短了工期,节约了项目成本,为后续水库库容曲线计算和设计赢得了宝贵的时间,为业主提供了优质可靠的测绘成果和技术服务。

4)充分运用机载LiDAR的优势,减少外业工作量。与传统航测相比较,机载LIDAR的优势就在于作业环境的适应范围广。由于三维激光LiDAR是主动式脉冲测量,点云数据是由激光直接测量得到,数据处理智能化、自动化程度高,而传统航测本质上是依据地面像控点来进行拟合测量,需要布设大量的像控点。因此在项目实施中采用机载LiDAR技术,仅需要在交通便利的坝址区等位置选择合适的控制点架设基准站即可,无须进行航测外业像控测量,极大的减少了外业工作量,降低了困难测区野外作业安全风险,节省了大量人力物力,提高了作业效率。

5)多方式检验保证数据成果质量。作业过程中,为了保证多种作业设备自身以及相互之间衔接的数据成果质量和精度,在大坝、河道岔口、库尾等人员能到达区或船只能靠岸区域,设置检查重叠区,以检查机载LiDAR数据和船载扫描设备数据的质量和拼接精度,保证了本项目成果数据质量的可靠性。经检查验证本项目 1:2000地形图库岸部分高程中误差0.65m,平面位置中误差0.31m,水下部分高程中误差0.80m,均满足规范和设计限差的要求

6)一测多用,一次测绘形成多种成果类型多用途使用。采用机载LiDAR和车载(船载)激光扫描系统通过陆、、空多角度相结合的方式无缝衔接获取点云数据、影像数据,最终形成DLG、DOM等多种成果类型。DLG成果可满足水库库容曲线计算使用, DOM可通过清晰的影像呈现库区现状情况,及两侧山地的地形地貌现状情况,便于水库管理单位及时发现岸体坍塌或山体滑坡等次生灾害点,为水利枢纽管理部门科学管理和应急管理提供形式多样的基础数据保障充分发挥了测绘成果在不同场景应用的意义

7)多技术、多方式协同作业,充分发挥各种测绘技术和装备的优势,通过陆、、空多方位、多技术协同作业完美的完成高山峡谷区库区及库岸地形测绘,形成DOM、DLG等多种成果类型,充分体现了测绘新技术新装备在水利行业的应用优势,为今后同类型测绘项目提供了良好的借鉴和参考作用,推动了测绘新技术在水利行业的良性发展。

三、综合效益

       新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程是一座具有灌溉、防洪、发电、生态保护等综合效益的大(二)型水利工程,是喀拉喀什河流域的控制性骨干工程,是国家“九五”期间重点建设项目。枢纽工程运行至今已有二十余年,上游喀拉喀什河泥沙含量大,多年的泥沙淤积致使水库的库容急剧减小,给枢纽工程运行和下游防洪减灾带来了巨大压力,同时也给枢纽工程管理维护工作带来了极大风险。本项目的实施,为准确计算乌鲁瓦提水库目前的实际库容和调蓄能力提供了准确的基础数据保障,为枢纽工程安全监测、汛期调蓄决策和运营管理提供了可靠的基础测绘数据保障,对持续发挥乌鲁瓦提水利枢纽工程防洪、灌溉、发电和生态保护等主体功能作用具有重要而深远的意义。