土方量的计算1

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1、土方量的计算陈宝张祥文前言：前一段时间，我们测绘科接到了一测绘任务，对方要求我们除了测量水深外还要求进行土方量的计算。以往我们也做过这方面的工作，但因为测量范围小，而且要求也不高，我们就简单的用人工进行计算。而这次范围大，计算比较复杂，我们知道HYPACK带有土方量计算的程序，所以就考虑对其开发应用。关键字：土方量、计算方法、HYPACK概述：土方量的计算的方法有许多种，常用的有方格网法、断面法、等高线法、表格法和散点法、DTM法（数字化地形模型）等，使用这些方法时，通常采用手工计算，或者结合EXCEL、

2、AUTOCAD等软件半自动完成，其工作量大，人为干预的程度高，导致计算速度慢、准确度低。而HYPACK在土方量的计算方面提供了14种工作模式，可以根据需要进行选择。本文主要介绍航道疏浚测量中土方量计算的步骤、计算方法、以及如何用HYPACK软件来进行土方量的计算的。在航道疏浚工程中，通常要进行航道设计、疏浚前测量、疏浚前土方量的计算、疏浚后测量、实挖的土方量的计算等等一、航道设计阶段。我们要根据设计要求建立带有设计模板的计划线,需要设计航道中心线点的坐标、设计水深，设计航道的左边坡、右边坡、左测调头区、右

3、测调头区点的坐标、设计水深及边坡的比率（水平/垂直），设计的模板也可以以后输入。图（一）为设计的计划线：图（二）为设计的某一条计划线的断面图290有了这些前提我们就可以根据设计的带有模板的计划线进行疏浚前的测量，并可以进行土方量的计算。二、利用断面计算土方量。通常我们疏浚测量都是利用单波束测量，计算土方量是断面与断面之间进行计算，然后累积得到总土方量。其计算方法见下图三：A1和A2是断面1和断面2与设计断面上的面积，L为断面间距。V=L*（A1+A2）/2这是大多数土方量的计算方法。如果两条计划线不平行，

4、则要用下面的方法进行计算（见下图四）：291图中LL左边的斜距，LC为航道中心的距离，LR为右边的斜距，左边坡、航道中心及右边波土方量的计算公式分别为•VL=LL*(A1L+A2L)/2•Vc=Lc*(A1C+A2C)/2•VR=LR*(A1R+A2R)/2对于断面线既不平行而且长度也不一样，L值的确定采用下面的方法（见下图五）：L1为LINE1的中点到LINE2的垂线的长度，L2为LINE2的中点到LINE1的垂线的长度，L=（L1+L2）/2实测断面与设计断面的面积计算是非常简单的，它是将实测的断面投

5、影到设计断面上，求同一位置设计的水深与实测水深的差值，然后根据相连两点在设计断面上的水平距离以及他们的水深差值解算多边行的面积。如下图六：设计的断面相连两个点与设计断面间的面积水深投影线实测的断面A=∑Ai(i=1----N-1)，N为实测水深点。以上的讨论不考虑超挖的水深，如果考虑的话，其计算方法是一样的。在疏浚后，我们再次进行疏浚后的测量，就可以利用上面的方法计算实挖土方量的计算。三、利用数字化模型进行土方量的计算。土方量的计算的精度与水深密度有关，密度大，精度高，因此利用多波束测量计算出的土方量比较

6、准确。在这种情况下由于不是断面测量，而是全覆盖测量，测量的水深数据比较。为了计算土方量，我们通常是用实测数据建立数字化地形模型，与设计的基面进行比较，从而计算出土方量。建立数字化地形模型有两种方法，一种是有规律的，即用实测的水深内插出方格（方格大小自己决定）交点上的水深，然后将292方格点投影到设计的面上，根据投影点在设计面上的水深与内插的水深计算出差值，再根据方格的面积从而计算出体积。而对于无规则的数字化地形模型它是通过实测水深点建立最优化的三角网，然后将三角网投影到设计的面上，求出设计面上三角点上的设

7、计水深，然后在计算体积。对于有规律和无规律数字化地形模型的中关于四方棱柱体和三角棱柱体计算公式如下：四方棱柱体的体积计算方法分两种情况：1．方格四个角点全部为设计面的上方或全部下方（图七a）时：式中V——挖方或填方体积，m3；H1，H2，H3，H4—方格四个角点的填挖高度，均取绝对值，m。a——方格边长，m。2．方格四个角点，部分是挖方，部分是填方（图七b和c）时：式中∑H填（挖）——方格角点中填（挖）方施工高度总和，各角点施工高度取绝对值，m；∑H——方格四角点施工高度总和，各角点施工高度取绝对值，m；

8、a）角点全填或全挖；b）角点二填二挖；c）角点一填（挖）三挖（填）图七四方棱柱体的体积计算对三角棱柱体的体积计算方法：计算时先把方格网顺海底地形等深线，将各个方格划分成三角形（图八）。图八按地形将方格划分成三角形293每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用H1，H2，H3表示。三角棱柱体的体积计算方法也分两种情况：1．三角形三个角点全部为挖或全部为填（图九a）式中a—方格边长，m；H1，H2，H3—三角形各角点的施工高度，m，