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疏浚技术应用和技术的发展

2019-11-26

疏浚工程测量技术的发展

环保疏浚技术是以改善湖泊河流水质、恢复自然生态系统为目标,在传统疏浚工程基础上发展起来的一项全新的湖泊、河流水污染治理的系统技术。它通过采用相关设备和环保疏浚措施去除湖泊、河流的污染底泥及其污染物,并需与其他湖泊污染防治技术紧密结合。可以说,环保疏浚从工程目的和设备、技术要求上,与一般的疏浚工程存在较大的差异,并在疏浚精度、疏浚过程的二次污染防治、污染底泥的安全处理处置等方面,提出了更高、更严的要求。

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技术定位、应用条件及路线

河道疏浚集团环保疏浚技术主要适用于湖泊河流水体底泥污染严重的水域,是湖泊河流水污染综合治理技术体系的重要组成部分,也是底泥污染控制的一项十分有效的措施。

外源污染控制和治理是环保疏浚实施的基础和前提条件。湖泊与河流污染治理最根本的措施是切断污染物的外部来源,如以城镇污染、工业污染等为主的点源污染;以村落污染、农田径流和水土流失为主的面源污染等。这也是湖泊与河流污染治理的首要措施。

当外源污染治理达到一定程度后,水体中污染物浓度降低,累积在高污染底泥中的污染物会以不同方式释放出来,影响水质,成为湖泊的内源。因此,内源的清除是继外源控制后改善湖泊与河流水环境的关键步骤之一。它是在外源污染得到控制的基础上,采用以控制内源为目的的环保疏浚措施,使水域内源污染得到去除,从而使湖泊与河流污染源得到有效控制。只有在内、外源同时得到控制后,水体水质才可能得到稳定的改善。

疏浚工程测量是以港口工程与航道工程中与疏浚业务相关的工程建设,以及人工岛、海岸护滩、海底管沟、吹填造地、水下采矿取砂等与吹填业务相关的工程建设为服务对象,提供水深测量、定位导航、水位控制、施工质量检测和工程量计量等服务。

水深测量是疏浚工程测量的主要工作,其工作内容主要有定位、测深、数据处理和成果图制作。

水深测量定位技术从传统的拉线定点、六分仪交会、经纬仪交会、测距仪交会、无线电定位、全站仪定点、水下声学定位发展到了现在的卫星定位,实现了厘米级的实时动态定位。

水深测量测深技术经历了从传统的测深杆、测深锤(铅鱼) 、测深铊(六镑水铊、三爪水铊) 、机械扫测,到单波束测深、四波束测深、多波束测深、水下摄影等由点到线、再到全覆盖面状测深的发展历程。

20世纪70年代前,水深测量定位仪器主要是用六分仪和国产曙光光学经纬仪,采用后方交会或前方交会等定位方法测量,用三杆分度仪或预先绘制的测绘外业图板现场标绘测量船位置。测深仪器主要是水铊、铅鱼、测深杆和只有换能器的电子管测深仪。60年代,天航局与有关单位合作试制了三爪铊,可直接测定1 . 20~1 . 25千克每升的泥面水深。

20世纪70 - 80年代,激光测距仪、红外测距仪、高精度光学仪器(蔡司T 2、 T 3)等的应用,使得激光极坐标定位、无线电双曲线定位等测量定位方法广泛运用,逐渐实现了测深由人工目测到电子测量的转变。80年代,广航局研制了NDM型适航水深测量系统,用以测量泥层密度值和对应深度。

90年代初, GPS在疏浚工程建设中推广使用。1995年至2000年,中国海事局组织建立了覆盖我国沿海海域由20个航海无线电信指向标构 成 的RBN (Radio Bea - cons) -DGPS,该定位方式在我国海洋测绘中被广泛采用。这一时期,数字化测深仪投入使用,水深测量工作实现了自动化。

在自动化测量系统中,测深仪测得的水深数据和GPS的定位数据传输到计算机,通过数据采集软件将收到的数据以一定的格式形成电子文件存储,经数据处理软件处理后,输出到绘图机数字化成图。

20世纪末,电子技术、计算机和卫星导航技术综合应用于水深测量,实现了定位和水深测量数据的自动采集、记录和处理,改变了传统的人工测量方法,降低了外业测量作业和内业绘图人员的劳动强度,提高了水深测量的作业速度和测量精度,提高了出图的速度和精度,实现了从手工制图到自动成图的转变。

21世纪特别是“十一五”以来,随着GPS定位技术、水声测量技术的迅速发展以及以传感技术、计算机技术和通信技术为主要内容的信息技术的普及,疏浚工程测量技术不断创新、仪器设备不断升级、作业方法不断优化、作业过程不断精益、工作质效不断改进、产品质量不断提升。

GPS、电子经纬仪、电子水准仪、多波束测深系统、水位计、声速仪、三维姿态传感器等一系列高精度测量设备的推广使用,和专业数据采集与处理软件的广泛应用,使水深测量的数据采集和处理实现了自动化、智能化,大大降低了测绘技术人员的劳动强度,提高了作业效率,缩短了测绘产品更新和提交周期。

侧扫声纳、多波束、磁力仪、浅地层剖面仪等多种水下物探设备投入,和多系统联合作业与技术集成,使水下障碍物探测实现了快速化、精准化和成果多样化,大大提高了海底数据、图像信息获取、加工、存储、变换、显示和传输的效率。而水下三维立体图及水下地貌图的绘制,增强了水下作业的直观性和便捷性。

随着计算机技术、空间技术和通讯技术的飞速发展,水深测量装备正在朝着系统功能更加集成化、系统外观更加小型化和轻便化方向发展,测量精度将进一步提高。如将三维激光扫描设备、卫星定位模块、惯性导航装置、水下三维全景成像声纳(或360度全景相机)与计算机高度集成,安装于船舶或水下巡航机器人ROV等移动载体上。在载体移动过程中,可快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据,生成高分辨率、 360度全范围的3 D数据。而扫描声纳头和集成的云台可以生成扇区扫描和球面扫描数据,实现水下三维测量。

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