直崗拉卡水電站大壩安全監(jiān)測水平位移測量方法及精度分析

任世德

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

直崗拉卡水電站大壩安全監(jiān)測水平位移測量方法及精度分析

任世德

（青海大唐國際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：對直崗拉卡水電站大壩安全監(jiān)測水平位移觀測方法進(jìn)行了介紹，并對其精度進(jìn)行了分析，對生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行水平位移監(jiān)測方案的制定，提供了一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：水平位移；監(jiān)測；精度；分析

1樞紐工程基本情況

直崗拉卡水電站工程位于黃河干流上游的青海省尖扎縣與化隆縣交界處，距上游李家峽水電站壩址7.5km，距青海省西寧市公路里程109km。該電站工程是黃河上游龍羊峽—?jiǎng)⒓覎{河段規(guī)劃梯級開發(fā)方案中，在幾個(gè)大型電站之間的川地河段上建設(shè)的幾個(gè)中型電站之一。

本工程主要任務(wù)是發(fā)電。壩址以上控制流域面積136946km2，占黃河全流域面積的18.4%，多年平均流量684m3/s，總庫容1540萬m3,正常蓄水位2050.0m，電站總裝機(jī)容量為190MW，設(shè)計(jì)水頭12.5m，為低水頭徑流式電站，年發(fā)電量762GW·h，年利用小時(shí)3969h。工程于2002年動(dòng)工興建，2006年完工投入運(yùn)行。

樞紐工程由土石壩、泄洪閘、廠房和重力壩等主要建筑物組成，壩頂全長465m，呈一字型攔河布置，壩軸線方向SN31°33′39″。

2水平位移監(jiān)測設(shè)計(jì)

直崗拉卡水電站大壩水平位移監(jiān)測點(diǎn)按一字型布設(shè)于壩頂壩下0+9.5m處，11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)從右岸到左岸依次為TP02～TP12，左右岸各設(shè)一個(gè)工作基點(diǎn)，左岸為TP13，右岸為TP1。視準(zhǔn)線全長466m，視準(zhǔn)線觀測時(shí)，右岸工作基點(diǎn)TP01觀測視準(zhǔn)線右岸半側(cè)的監(jiān)測點(diǎn)TP02～TP08，左岸工作基點(diǎn)TP13觀測視準(zhǔn)線左岸半側(cè)監(jiān)測點(diǎn)TP09～TP12，最長視距243.27m，滿足規(guī)范小于300m的要求。

為監(jiān)測2個(gè)工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性，在大壩下游設(shè)有2個(gè)工作基點(diǎn)，同工作基點(diǎn)組成大地四邊形，按二等三角網(wǎng)精度進(jìn)行測量。具體布置情況見圖1：

圖1變形控制網(wǎng)平面示意圖

3觀測方法及精度分析

3.1監(jiān)測點(diǎn)觀測方法

大壩水平位移視準(zhǔn)線采用TCA2003全站儀用小角度法觀測，水平角觀測兩測回，同時(shí)觀測平距一測回，具體觀測步驟為如下。

首先在右岸工作基點(diǎn)TP13架設(shè)儀器，輸入氣象數(shù)據(jù)：

1）將儀器照準(zhǔn)左岸工作基點(diǎn)TP01上標(biāo)志，按度盤配置表設(shè)置起始讀數(shù)。

2）順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部1～2周后精確照準(zhǔn)零方向標(biāo)志，并進(jìn)行水平角讀數(shù)。

3）順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，精確照準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)上標(biāo)牌（棱鏡），測量并讀取水平角及平距。

4）縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部1～2周后，精確照準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)上標(biāo)牌（棱鏡），測量并讀取水平角及平距。

5）逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，精確照準(zhǔn)工作基點(diǎn)TP1上標(biāo)志，并進(jìn)行水平角讀數(shù)。

6）按1）～5）的步驟完成第二測回觀測。依次完成其他監(jiān)測點(diǎn)的觀測。

3.2監(jiān)測點(diǎn)觀測精度分析

視準(zhǔn)線的測值精度與儀器的測量精度、工作基點(diǎn)距測點(diǎn)的距離、重復(fù)照準(zhǔn)的次數(shù)、儀器覘牌對準(zhǔn)誤差及測回?cái)?shù)有關(guān)。在采用相同的儀器及相同的觀測方法的情況下，距工作基點(diǎn)最遠(yuǎn)的測點(diǎn)測值精度最低。

某測點(diǎn)一個(gè)測回的照準(zhǔn)誤差為：式中：S-儀器至測點(diǎn)的距離m；α-1次照準(zhǔn)誤差，取α=0.75″；

在視準(zhǔn)線觀測中，測點(diǎn)的照準(zhǔn)誤差和距離呈正比，即距離儀器架設(shè)點(diǎn)最遠(yuǎn)的測點(diǎn)為最弱點(diǎn)。在該工程中距離儀器最遠(yuǎn)距離為243.27m，因此對該點(diǎn)的照準(zhǔn)誤差進(jìn)行計(jì)算：

考慮到儀器對中誤差、活動(dòng)覘牌對中誤差、固定覘牌對中誤差的影響，并設(shè)其最大誤差均為±0.2mm，讀數(shù)誤差為0.1mm，則一測回的中誤差為：

由此可見，在此觀測方法下，距工作基點(diǎn)最遠(yuǎn)的測點(diǎn)位移值中誤差小于規(guī)范規(guī)定±1.0mm的允許值，滿足規(guī)范的要求。

3.3平面控制網(wǎng)的觀測方法

2個(gè)校核基點(diǎn)與2個(gè)工作基點(diǎn)組成大地四邊形變形控制網(wǎng)。觀測采用TCA2003全站儀，觀測按國家二等三角形網(wǎng)利用邊角網(wǎng)法進(jìn)行觀測。每次觀測水平角采用方向法觀測12測回，全網(wǎng)共觀測12個(gè)方向，距離進(jìn)行往返測共6條邊，觀測完成后進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，全網(wǎng)共有三角形四個(gè)。觀測依據(jù)為《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》和《國家三角測量規(guī)范》（BG/T17942-2000），觀測資料整理后利用武漢測繪科技大學(xué)的科學(xué)測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行平差計(jì)算。

3.4平面控制網(wǎng)的觀測精度

根據(jù)幾次觀測和平差計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，各次觀測的相關(guān)指標(biāo)值列于表1。從表1中數(shù)據(jù)可知，精度指標(biāo)都滿足二等三角形網(wǎng)精度要求。

表1 平面控制網(wǎng)點(diǎn)基本資料統(tǒng)計(jì)表

4結(jié)論

綜上所述，直崗拉卡水電站水平位移監(jiān)測方法具有簡單易行，便于實(shí)地操作，精度滿足規(guī)范要求等特點(diǎn)。但由于電站地處高原地帶，在晴天觀測時(shí)大氣折光對觀測精度影響較大，一般應(yīng)該選擇在陰天或早晚進(jìn)行觀測。

參考文獻(xiàn)：

[1]任權(quán).大壩變形監(jiān)測[M].南京：河海大學(xué)出版社，1989.

[2]DLT5178-2003混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

中圖分類號(hào)：X924.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5387（2015）12-0061-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.022

收稿日期：2014-11-25

作者簡介：任世德（1973-），男，助理工程師，從事大壩安全管理工作。