DB21/T 3415-2021 辽宁省水库淤积浅剖声呐探测技术规程.pdf
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水库淤积探测内容应包括:资料收集、现场踏、技术设计、现场探测及成果提交等。
4.3.1水库淤积探测前搜集的资料内容
a)水库工程概况及运行特征水位、库容资料。 b)已有水库水文、气象、地质资料。 c)水库测量基础资料、淹没范围内地形图。 d)已有水库淤积测量资料仿古建筑,具体内容按照附录A.1给出的规定执行。
4. 3. 2 现场踏勘应包括的内容
a)察看测区的地物、地貌、交通和测量控制点分布情况。 b)察看库水面船只航行、渔网分布情况
4.3.3淤积探测前应编制技术设计
具体内容见附录B.1给出的提示。
需制定航行安全操作规程和应急预案。航行途中要认真填写航行日志,具体内容按照附录A.2要求 执行
4.5探测人员上岗要求
探测人员应经过培训,熟练掌握浅剖声呐探测技术,具备上岗资格,方可上岗
5.1.1测船导航定位
5. 1. 2 导航设备配置
5.1.4陆上基准点要求
本文件要求水库及附近有四等及以上控制点或CORS站。高程是按照四等水准测量标准控制,其 照SL197要求控制。
5.1.5测船定位测量方法
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5.1.5.1采用RTK测量技术,陆上基准站为一个固定控制点,接收卫星数据并进行差分处理,计算出 改正参数,并通过电台发送到船上流动站。测船上流动站数据处理器接收卫星数据和基准站差分数据, 计算出高精度的绝对位置固定解。
5.1.6定位精度要求
5.2.2坐标转换模型
5.3.1导航软件基本功能
实时采集并记录定位系统的时间信息、坐标及高程值,相关设备的改正值等。 实时的屏幕显示测船航迹或相对航线偏离位置信息
5.3.2导航软件的使用
5.3.2.1导航软件类型:根据购置导航仪器设备,厂家配置不同的导航软件。软件要求功能齐全,易 于使用,支持多种传感器数据输入,含浅剖声呐探测使用测深及姿态仪数据,与RTK配合提供实时的精 确三维定位数据等。
5.3.2.1导航软件类型:根据购置导航仪器设备,厂家配置不同的导航软件。软件要求功能齐全,易
5.4.1测线布设原则
测线布设包括测线间距和测线方向的确定,其确定原则是既要满足实际需要义要经济。要求测线应 尽量相互平行。测线布设按照附录A.3.1给出的要求执行。 5.4.1.1计划测线:根据已有的资料和探测目的使用原有的测量航线称计划测线。 a)计划测线两端有定位坐标,数据采集前输入测船导航系统,形成一条导航测线。 b)计划测线是对原测量断面采用浅剖声呐探测技术进行复测,以便于与原来测量结果的对比。 5.4.1.2新布置测线:在水面间隔一定间距布置的测线。除按照SL197中规定的要求外,还应考虑测 区水深、底质、水底地貌起伏情况,间距一般为0.2km~0.5km。 5.4.1.3等距离测线:如果测线间隔距离相等即等距离测线,测线布置可在导航系统中设置完成,条 件是首条测线位置已确定,在其两侧按等距离增加测线,适用于平直顺畅水库或河道测量。 5.4.1.4根据实际需要适当布设测线间的联络测线和检测测线
5.4.1.5测线方向:测线方向尽量满足于岸边一点出发到达对岸最短距离
5. 4. 2 测量的实施
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5.4.2.1在导航系统调试得到实时动态测量(RTK)固定解状态下才能进入测区测量。 5.4.2.2启用导航软件,输入测线名称和起终点坐标,包括测线航迹图所有测量数据自动在软件上显 。 5.4.2.3测船根据显示测线航迹图,向选择引导物测线起点靠近,到达起点后开始记录测量数据,此 后测船沿测线匀速航行,直至到达终点位置,终止记录,
5.4.3对导航测量的要求
5.4.3.1测船应尽量靠近对准测线起点坐标位置,起点坐标应是定位大线申心位置。具体按照附录 A.3.2给出的要求执行。 5.4.3.2测船行驶导航过程中,若有显示船形偏离测线,驾驶员及时调整船舵到测线上,并随时监视 调整。 5.4.3.3保持测船匀速直线行驶,航速遵守HY/T253中规定要求。 5.4.3.4测船将要到达测线终点时应减速,根据显示水深情况及时停船。 5.4.3.5整个导航过程中,做好现场记录工作,导航系统班报记录见表D.2
.1.1船上安装姿态仪首先固定运动姿态传感器,该传感器尽可能地固定在靠近船中心轴线的水平地 方,并且放置在尽可能靠近换能器的地方,必须固定牢靠,不能震动。 6.1.2姿态仪传感器宜配置稳压电源。
6. 2姿态仪性能指标
a)纵摇&横摇静态精度0.02°(RMS)。 )纵摇&横摇动态精度0.03°(RMS),振幅土5° )涌浪精度:5cm或5%。 d)涌浪分辨率:1cm。 e)涌浪范围:10m。
7.1.1浅部声呐探测设备
7.1.1.1本文件采用的浅部声呐探测设备为浅地层剖面仪,核心设备为换能器,采用主要技术为参量 连非线性调频差频原理,进行水深和浅地层剖面探测。
1.1.2换能器安装要求
a换能器安装位置要远离船的排水或进水口。 b) 换能器安装在远离螺旋浆,受船舶振动和摇摆影响最小地方。 c 换能器与天线定位中心、测船重心三维坐标原点关系见附录图C.1与图C.2。 换能器必须安装在水面以下,航行时不得颤动。 e) 如果换能器在船安装,应确保高频波速的旁瓣不会打到船体上。
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[7. 1. 1.3换能器工作面要求
a)换能器工作面应低于船底板外表面。换能器安装架必须上下可调节。 b)换能器工作面必须干净,特别是在温水中,需要清除换能器上的污物,防止换能器过热。 c)换能器的工作面上不得涂油漆或油污,不允许存在遭受机械冲击或机械摩擦的损伤。 d)安装后,要用汽油清洗其工作面,以清除油污。 e)禁止使用化学药品或尖锐工具清理污物,禁止损坏换能器面。 f)气温超过40°应停止工作,防止换能器工作面过热损坏内部器件
7.1.1.4分辨率及穿透深度技术指标
对于水库淤积探测,要求浅地层剖面探测设备分辨率大于5cm,穿透地层深度小于20m
7.2. 1 基本要求
件5.4.3.3规定的要求,匀速、直线行驶。 7.2.1.2数据采集过程中,要认真监视定位与测深的情况,如系统工作有异常时,应暂时停止作业 进行检查。 7.2.1.3测淤时,凡遇有下列情况之一应及时进行登记:分别是改变航速、调换测线、遇有风浪、发 现异常水深以及避碰等情况。 7.2.1.4当工作结束后,应及时进行备份采集数据,并检查当日所测测线是否超宽及测线漏测情况 7.2.1.5采集的原始数据严禁删改。 7.2.1.6浅剖声呐探测淤积班报记录见表D.3。
7. 2. 2采集数据要求
7.2.2.1浅剖数据采集软件各种参数设置确定后,无特殊情况不再改变,如果改变将影响所记录的数 据质量。 7.2.2.2开始探测时,测船首先定位测线坐标起点,而后在导航定位指引下找到起始位置。此时开启 浅剖探测和记录数据钮,开始采集数据。测船沿测线行进,直到导航到测线终点坐标位置,测线采集 数据结束。 7.2.2.3数据采集过程中,测船驾驶员与技术人员配合尽量调整航向靠近测线,使航线不产生较大偏 离。 7.2.2.4在测线两端靠近岸边地方水深变浅,为不使换能器触创水底,需根据显示深度情况,提前停 上测船航行。 7.2.2.5在测船水浅不能到达的区域,可采用人工测杆量测水深和采用锤击触探量测淤积厚度,并定 位该处位置坐标,进行人工记录。 7.2.2.6岸边浅水区补测时,浅部探测仪关闭,换能器支架杆拉起。导航系统保持为测杆定位。如果 则船仍无法靠近岸边,可采用小船替代。测杆沿测线测距一般1m~2m为宜。 7.2.2.7淤积严重区域,需要管理者指定位置确定加密测线。通常设定测量区域,测船在区域内靠目 测拉网测量,以得到测区内淤积厚度为目的。测量后根据导出数据再确定测线具体坐标值。具体要求按 照附录A.4给出的规定执行。 7.2.2.8当完成当天浅剖测量后,应及时进行数据备份。换能器停止工作后,可以提出水面检查保养 设备。
通过采集数据回放,可以进行二次修改和设置参数。该参数仅仅影响数据显示和实时打印记 不影响所记录的采集数据。
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7.3.2回放中,在深水区如果不能从高频通道获取可靠的水深,可以使用低频水深值。 7.3.3回放时,使用数字滤波器可消除噪音,使用时应反复调整滤波器参数,以达到最优效果。
通过数据回放检查采集数据质量,剔除不合格数据。内业整理中发现下列问题时进行补测或重测 7.4.1浅剖探测期间回波信号不清或间断超过波形图上3mm时,应补测。 7.4.2实际测线间距超过规定间距的20%时,应重测。 7.4.3 GNSS定位卫星少于三颗,图形强度因子超限或连续发生信号异常或周跳,造成定位精度差不 合格时段,应重测。 7.4.4测线号与定位测线号不符,查不出原因时,应重测。 7.4.5浅剖探测仪的精度和稳定性不符合规定要求时,应重测。 7. 4. 6数据丢失时,应重测。
8高频振动水底淤积层取样
8.1.1声波钻机利用高频振动力、回转力和压力使钻头切入土层,进行钻进。其技术原理进一步解释 见附录B.3给出的提示。 8.1.2本文件针对水库水下淤积软土层取样而制定。适用于河、湖(库)底部浅层淤积的地质取样工 作。沿湖、海地带含水的软土层和淤泥沉积层也可适用
8.2.1通过钻取水底淤积地层原状样,验证浅剖声呐探测库底淤积数据的可靠性。 8.2.2查明水底淤积层工程地质条件,提供淤积层有关岩土物理力学性质参数。 3.2.3提供淤积层底泥化学指标的检测参数,评价底泥污染物成分指标,判定污染程度。
8. 3. 1取样点的布置
3.3.1.1取样点布置在浅剖淤积探测线上,参照工程地质勘察孔布置原则,一般相隔500m~1000m测 线布置取样钻孔。以下特殊情况测线也需布置钻孔。 a)整条测线淤积部面图显示淤积较相邻测线严重,需要钻孔取样验证浅剖探测的准确性, b 测线淤积剖面图显示出河床底部特征,需验证是否到达相对较硬地层。 浅剖淤积面图显示淤积层起伏较大,需要验证淤积层厚度准确性。 d 测线为水库控制断面,应进行取样验证浅剖探测结果,保证该断面淤积数据可靠性。 8.3.1.2测线上取样点布置应根据测线长度确定,一般以200m~300m间隔布置一个取样孔。 8.3.1.3取样深度视浅剖探测淤积厚度而定,原则上大于浅剖探测淤积厚度,进入硬质地层为止。
a)整条测线淤积部面图显示淤积较相邻测线严重,需要钻孔取样验证浅探测的准确性 b) 测线淤积剖面图显示出河床底部特征,需验证是否到达相对较硬地层。 浅部淤积部面图显示淤积层起伏较大,需要验证淤积层厚度准确性。 d 测线为水库控制断面,应进行取样验证浅剖探测结果,保证该断面淤积数据可靠性。 8.3.1.2测线上取样点布置应根据测线长度确定,一般以200m~300m间隔布置一个取样孔。 8.3.1.3取样深度视浅剖探测淤积厚度而定,原则上大于浅剖探测淤积厚度,进入硬质地层为止。 8.3.2取样点水面上定位 8.3.2.1将取样点布置在某条测线上,依据本文件9.2.9中提供的浅剖数据处理结果,提取其位置坐 标作为取样点在水面位置。 8.3.2.2利用船载GNSS导航定位系统,采用本文件5中规定的测船导航定位方法,找到取样点位置, 通过水底抛锚固定水面浮漂显示该位置。 8.3.2.3浮漂上应标记有测线编号,取样孔标号及所在位置坐标等信息
8.3.2取样点水面上定位
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B.4水上取样作业平台
8.4.1水上作业平台应为浮动在水面上便于移动的装置,由拖船牵引或自备挂机航行至预定钻孔取样 位置。 8.4.2平台设计应调查水文和水力环境,综合考虑安全、便于工作和成本因素。 8.4.3根据声波钻机工作时,平台上机具、操作人员重量及起吊钻具引起的最大起重力,设计平台承 重重量,一般应不小于3t。 8.4.4水上平台以正方形为宜,边长应不小于4m,平台吃水深度应大于0.3m,高度应大于0.5m。满 足平台不上水,不被淹没要求。 8.4.5为保证作业人员安全,平台四周配备立柱,立柱高度应以1m~1.2m为宜,立柱之间以绳索串接 一起。 8.4.6水上平台要预留与水下连通开口,通过该口向下施放钻具。要求开口设在平台中心,以保证钻 具起吊过程中平台重心稳定。连通开口以方孔或圆孔为宜,尺寸一般在30cm左右见方(或直径)。 8.4.7平台的结构形式不限,可以用密闭金属筒、高分子聚乙烯材料浮筒、橡胶浮球等作为水密封结 构。为使平台受力均匀,平台上铺设平板作为工作面。材料一般为铁板、木板等,但不可使用遇水膨胀 的密度板。 8.4.8在平台四角分别拴有锚绳和锚链等锚固器具,通过抛锚将平台固定于水面上钻孔位置。风浪会 使平台漂摆,必要时应使用辅助船拉拽平台,保证钻进操作过程中钻具不刮碰连通口壁。平台相对孔位 中心漂移距离保持小于20cm。 8.4.9由于平台操作面很小,需要在平台边上配备一艘补给船作为临时物料存放地,
8.5声波钻机设备使用
8.5.1声波钻机设备组成:高频声波振动头、动力装置发动机、挠性轴、可装配的提升装置钻具提引 架、多种规格尺寸配有特殊螺纹的钻杆及钻头等。 8.5.2适用条件:水下的淤积层或软土层,最大取样深度30m(水面以下),一孔需一次完成取样, 陆地上含水的淤积地层,最大取样深度不超过20m,一孔可分次完成取样,
8.5.3水上钻进取样操作
8.5.3.1取样管配置:取样管一般为透明聚乙烯丁酸硬管,内径有46mm、68mm、74mm等种类,每节长 度通常1.5m。根据水下深度和取样长度配置取样管,具体配置按照附录A.5要求执行, 8.5.3.2取样钻杆配置:取样钻杆为厚壁钢管,对应取样管内径分别有57mm、71mm、89mm等种类,根 据取样管内径配置取样钻杆。取样钻杆每节长度与取样管相同,根据水深配置钻杆总长度。 8.5.3.3管靴及取样卡簧:管靴相当于钻头,接在取样钻杆底端,取样时利用钻头冲击淤泥层,使淤 泥通过钻头进入取样管中。为使进入取样管中淤泥不至脱落,在管靴中预先安放好取样卡簧,用来防止 钻具内样品滑落。 8.5.3.4水口管的使用:取样钻杆与钻杆间安装带水口过度管,水口为过度管壁上开15cm长楔形长口, 便于底泥进入取样管后减压排水 8.5.3.5提引架根据实际钻深的不同其高度有所不同,但要求应具有足够起吊力,一般为钻具重力的 1.5倍。 8.5.3.6配置好的钻具通过平台上夹持器、提引架等逐节下发至水底取样位置,此时记录下入水中钻 具总长及机台余尺,并事先量好平台至水面高度。安装高频振动头在钻具顶端,将挠性轴连接发动机与 高频震动头之间,启动发动机钻取底泥芯样。
钻进过程中握紧高频振动头试探进行。每钻进一节钻杆至提引器底座时,停止钻进卸掉高频
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动头加接一根钻杆后,再接上高频振动头继续钻进,直至所需要取样深度,停止钻进。 8.6.2钻进过程中,钻机机长应凭借经验判断水底地层的软硬程度并合理施钻,在完成取样时应停止 施加振动力。底泥采集具体方法按照附录A.6给出的要求执行。 8.6.3停止钻进后进行起钻作业,利用钻具提引架钢丝绳卷扬系统将钻具依次提到平台上。最后提取 取样管。具体操作见附录B.5给出的提示, 8.6.4样品描述:取样管静置一段时间后,进行管内样品描述,从透明管外壁分清底泥各层界面,将 样品分层记录绘成通常地质柱状图形式表现水底地质情况。 8.6.5声波钻机钻孔班报、取样记录见表D.4与表D.5。
7.1取样报告内容包括:工程概况、水底取样目的、任务、技术要求、取样方法、完成工作量 样品描述、成果分析及结论。
a)将取样管内样品描述结果和记录的分层深度,结合土工试验结果,绘制出各取样孔工程地质柱 状图。 b 将各钻孔水面线、水底线、淤积层及终孔深度数据汇总,并绘制成声波钻机取样面结果图 C 将钻孔取样结果与浅剖探测结果对比,绘制出同一位置浅剖与钻孔水底高程对比图。 d)将钻孔取样淤积厚度与浅剖测淤厚度比较,绘制出同一位置厚度值对比图
1.1数据处理前,对采集数据按照JT/T701数据预处理的要求检查采集数据。 1.2凡采集中出现的异常水深,应重新核查,对点状、不连续的回波信号,在无法确定原因情 进一步探测加以证实。
9.2.1对高程数据进行转换:采用GNSS导航系统定位数据坐标,通常采集窗口显示地球椭球高度和地 球椭球面相对大地水准面的高度差,需将两者相加得到实际大地高。 9.2.2除去水体杂波:噪声作用在水体中,需使用滤波器消除水中噪声,以采集文件中水深值为界, 一般消除水体杂波的90%为宜。 9.2.3自动生成水底层和水底以下各层曲线:通常设定水底层的水深值为第一层,以下分层根据需要 分别设定为第二层或第三层及更多层的深度值。处理软件自动生成各层曲线。具体数据处理内容见附录 3.4给出的提示。 9.2.4虽然不断增加曲线深度并修正就能得到不同的深度曲线,但曲线不能无限下放,因为数据深度 需得到相应分层数据支持。 9.2.5分层数据导出:系统一般默认GNSS定位坐标和水深数据的导出,其它数据需选择数据地址进行 导出。 9.2.6 数据合并:将每条测线岸边浅水区补测的数据合并到浅剖导出的数据中。 9.2.7 导出剖面图片:可根据需要导出测线整幅图片或截取部分图片。 9.2.8 导出数据为GNSS定位坐标及大地高程,需要转换成水库使用的平面直角坐标及正常高, 9.2.9将一条测线得出的分层坐标及高程数据、图片存入一个文件夹内以待后续布置水底取样钻孔或 水库淤积计算使用。
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9.3.1干扰信号的识别按照GB/T12763.8中规定的识别方法 9.3.2地层剖面解释内容包括追踪反射面和进行地层划分。 9.3.3解释方法按照GB/T12763.8中的规定进行解释。
9.4.1数据处理完成后,对得到测线基础数据进行成图。 9.4.2提供成图的最终数据包括每个样点的测线号、采集时间、横坐标(x)、纵坐标(y)、水底层 高程、淤积层高程。 9.4.3成图包括绘制测线航迹图,每条测线淤积部面图
9.5.1采集数据最终处理结果是获得测线位置的水面、水底、浅剖淤积层的坐标和高程连续值,这些 数据为水库三维数字模型的建立提供数据基础。 9.5.2将分层坐标及高程数据进行格式转换后输入三维数字模型软件中,得到分层数据模型。
9.6.1浅剖采集数据经数据处理后,得到各条测线的水底层和水底淤积层各点坐标和高程的连续数据。 将这些数据采用相应计算方法,求得测线间淤积层体积即为测线间淤积层的淤积量。 9.6.2淤积计算方法采用断面法。根据浅剖声呐测线断面数据,计算两断面间相应水库水位条件下, 两层至水面分别围成的立体方量,而后通过两层间方量的对比,获得两断面间淤积量。为计算淤积量而 建立分层模型见附录图C.3。
9.6.3水库淤积计算公式:
式中: 式中: V一一为总淤积量; Vi一一为第i个断面到第i+1个断面间淤积量; Vyi一一为第i个断面到第i+1个断面间淤积层至水面体积;
10.1.1探测项目结束后应编写报告书。 10.1.2技术成果验收前,应进行全面资料整理,保证最终成果的质量,并归档。 0.1.3报告书的编写和技术成果的整理,应区别工程类型、规模大小、繁简程度、专业特点,实施方 去和条件等情况进行。
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0.2.1报告书应包括以下内容: a)工程概况:淤积测量依据、目的和要求,工程所在位置,开竣工日期,实际完成工作量等。 b 浅剖淤积探测技术原理,作业的标准依据,坐标高程起算依据,坐标参数转换依据和方法,浅 剖探测仪器性能指标与技术方法,探测数据后处理简要过程,淤积量计算方法和过程等。 C 钻孔取样验证结果。 d)质量评定。 e)结论与建议。 0.2.2报告书应突出重点、文理通顺、表达清楚、结论明确
10.3资料和成果归档
10.3.1资料归档一般要求如下
10.3.1资料归档一般要求如下: a)归档内容齐全、完整、签字手续完备。 b)课题结束后应先归档,经归档审验后方可进行验收。 0.3.2归档资料包括: a 任务书或合同书、上级批文。 b)原始资料(含数据存储盘或光盘)、数据处理中间过程记录、成果报告、附图、附件及验收资 料。 c)其他资料,如课题论证报告、技术设计书、课题实施计划、测线布设图、分析整理的成果数据 课题成员及经费结算表等,
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A.1水库淤积探测前搜集的资料内容
已有水库淤积测量资料收集: 包括已有的地形资料,如1:5000或1:10000的地形图作为探测工作区图。如果水库曾进 测量,提供淤积测量范围和标注在图中测线分布及坐标位置信息。
航行日志应包括以下内容: a)应登记值班人员姓名、测区名称、水面情况、航速、测线探测情况、周围环境情况, b)应注明测线号、测线探测起始与结束时间,起点、终点位置坐标,水深及特殊情况处理
止回阀标准A.3.1测线布设原则
按照SL197规定执行,并充分考虑水库地形的变化趋势,对河道拐弯或水流汇入处,测量! 行加密。
A.3.2对导航测量的要求
A.4淤积严重区域数据采集
水库经过多年运行,产生的淤积在水底分布不均衡,厚度不一。水库管理技术人员(管理 根据历年水深测量资料或其他掌握水库淤积情况,初步判明淤积严重区域,指定给浅剖探测人 密测线位置依据。
生取样过程用,为保证最上层黑色稀泥(有利物)求状物完整取出,收须采用加装内对塑料岩心管 的方法,并且第一管样品必须钻至稀泥底部致密层后,底部形成密封,上部土样才可以被完整取出。随 着钻进深度的加深,底部淤积层越来越致密,含水量也逐渐减少,这样导致样品进入速度减慢,和管部 的摩擦力加大,相应的在样品取出时也带来一定困难,需要敲击管壁或用振动头震动使样品脱出。
B.1淤积探测前应编制技术设计书
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技术设计书包含内容如下: a) 任务来源、测区概况、测淤的目的、范围和期限。 测淤技术方案,包括测线布设方向、间距要求,作业技术流程,数据处理与成图要求林业标准, 测淤装备需求以及仪器检定/校准项目与要求。 d 作业质量保证体系与具体措施。 e 安全保障措施及应急安全预案。 f 工作量估算及工作进度安排。 8 人员组织、设备、材料计划。 h 拟提交的成果资料,相关图表及附件。
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