萊卡TS30全站儀在桃山水庫(kù)大壩水平位移觀測(cè)中應(yīng)用

李春楊，牛煥文

(黑龍江省桃山水庫(kù)管理處，黑龍江七臺(tái)河154600)

1 桃山水庫(kù)地理概況

桃山水庫(kù)位于黑龍江省七臺(tái)河市桃山區(qū)、倭肯河中上游，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合功能于一體的大型水庫(kù)。流域面積2 043 km2，水庫(kù)總庫(kù)容為2.64億m3，設(shè)計(jì)庫(kù)容2.16億m3，興利總庫(kù)容0.98億m3，死庫(kù)容0.18億 m3，凈調(diào)節(jié)庫(kù)容0.83億 m3。P=0.95時(shí)，設(shè)計(jì)城市供水能力為2 300萬(wàn)m3，同時(shí)每年可為下游農(nóng)業(yè)提供水量6 000萬(wàn) m3，灌溉水田7 667 hm2，菜田800 hm2，并保護(hù)著七臺(tái)河市及16處村屯幾十萬(wàn)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。桃山水庫(kù)現(xiàn)已經(jīng)成為七臺(tái)河市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)資源，是七臺(tái)河市人民生產(chǎn)、生活和農(nóng)業(yè)的主要水源。

2 水平位移監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)基點(diǎn)及變形觀測(cè)斷面設(shè)立

2.1 采用基準(zhǔn)

平面基準(zhǔn):北京54坐標(biāo)系統(tǒng)。

高程基準(zhǔn):1956年黃海高程基準(zhǔn)。

變形觀測(cè)斷面共有五個(gè)斷面，設(shè)有54個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，線路總長(zhǎng)2.86 km。其中34個(gè)變形點(diǎn)SA，20個(gè)平面基準(zhǔn)點(diǎn)SD。這20個(gè)平面基準(zhǔn)點(diǎn)SD是變形觀測(cè)的基礎(chǔ)，其基準(zhǔn)樁必須保證堅(jiān)固和穩(wěn)定，因此基準(zhǔn)樁必須選在變形區(qū)以外，且地質(zhì)條件好，又能夠永久保存的水庫(kù)山上和路邊。為校核基準(zhǔn)點(diǎn)SD的穩(wěn)定，設(shè)置成基準(zhǔn)點(diǎn)組(一組四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn))，共5個(gè)基準(zhǔn)組。見(jiàn)圖1、圖2。

1)一組 SD1(SD1—1、SD1—2、SD1—3、SD1—4)。

2)二組 SD2(SD2—1、SD2—2、SD2—3、SD2—4)。

3)三組 SD3(SD3—1、SD3—2、SD3—3、SD3—4)。

4)四組 SD4(SD4—1、SD4—2、SD4—3、SD4—4)。

5)五組 SD5(SD5—1、SD5—2、SD5-3、SD5-4)。

2.2 主壩布置

在主壩上設(shè)有3個(gè)變形觀測(cè)斷面，見(jiàn)圖1，基準(zhǔn)組分別為SD1、SD2、SD3(各4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn))。在每個(gè)斷面上各布設(shè)8個(gè)變形點(diǎn)SA，共24個(gè)。其中迎水坡上設(shè)一個(gè)變形觀測(cè)斷面，背水坡設(shè)兩個(gè)變形觀測(cè)斷面。將3個(gè)變形觀測(cè)斷面上的所有測(cè)點(diǎn)納入水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，工作基點(diǎn)SD作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測(cè)定斷面上其余24個(gè)測(cè)點(diǎn)SA的變形量。

2.3 副壩布置

在副壩上設(shè)有2個(gè)變形觀測(cè)斷面，見(jiàn)圖2，基準(zhǔn)組分別為SD4、SD5(各四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn))。在每個(gè)斷面上各布設(shè)5個(gè)變形點(diǎn)SA，共10個(gè)。迎水坡、背水坡各設(shè)一個(gè)變形觀測(cè)斷面。將2個(gè)觀測(cè)斷面上的所有測(cè)點(diǎn)納入水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，工作基點(diǎn)SD作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測(cè)定斷面上其余10個(gè)測(cè)點(diǎn)SA的變形量。

圖1 主壩滲流觀測(cè)平面布置圖

圖2 副壩觀測(cè)設(shè)備平面布置圖

3 測(cè)量?jī)x器的選擇及測(cè)量方法

3.1 測(cè)量?jī)x器的選擇

對(duì)平面基準(zhǔn)網(wǎng)采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)高精度靜態(tài)測(cè)量方式進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)按二等水準(zhǔn)的限差和要求進(jìn)行測(cè)量，對(duì)水平位移監(jiān)測(cè)桃山水庫(kù)采用高精度徠卡TS30全站儀。

徠卡TS30全站儀是一種多功能一體的精密測(cè)量?jī)x器，它完美地結(jié)合了角度測(cè)量，距離測(cè)量，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別及快速跟蹤功能為測(cè)量工程師提供了極高的性能，同時(shí)它能省時(shí)省力，切不需要計(jì)算測(cè)量成果，在測(cè)量時(shí)選擇帶有水準(zhǔn)氣泡的棱鏡。

3.2 測(cè)量方法

水庫(kù)觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)共5排，兩側(cè)岸坡山上的穩(wěn)定位置共埋設(shè)20個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，每排觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)兩端各有兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)SD為觀測(cè)用。水庫(kù)引用的高程系統(tǒng)為黃海高程系統(tǒng)。采用高精度徠卡TS30全站儀對(duì)大壩進(jìn)行水平位移觀測(cè)，需對(duì)大壩所有變形點(diǎn)SA進(jìn)行測(cè)量。首先應(yīng)給儀器定向，即先輸入架有全站儀的基準(zhǔn)樁上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再用另一個(gè)架有棱鏡的基準(zhǔn)樁上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)完成定向，定向確定無(wú)誤后。再用每排基準(zhǔn)對(duì)此排所有觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行全站儀坐標(biāo)測(cè)量，即一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)架設(shè)儀器，另一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為方向校核。再依次測(cè)量變形點(diǎn)SA上的坐標(biāo)，記錄好。每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)都有其固定的坐標(biāo)X(北坐標(biāo))，Y(東坐標(biāo))，將其記錄作為每次測(cè)量的基礎(chǔ)資料。各個(gè)觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)與往次測(cè)量成果進(jìn)行分析對(duì)比，得出數(shù)據(jù)，為水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行提供科學(xué)的保證［1］。副壩水平位移檢測(cè)表見(jiàn)表1。

表1 副壩水平位移監(jiān)測(cè)表

4 結(jié)語(yǔ)

采用徠卡TS30全站儀對(duì)水庫(kù)進(jìn)行大壩水平位移監(jiān)測(cè)，省時(shí)省力，靈活便捷，速度快，觀測(cè)成果較高。以及采用全局控制與局部加強(qiáng)結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，因此桃山水庫(kù)采用徠卡TS30全站儀進(jìn)行水平位移網(wǎng)形觀測(cè)。

［1］龐依利.全站儀在白荻溝水庫(kù)大壩變形觀測(cè)中的應(yīng)用及推廣［J］.陜西水利，2012(03):88-89.