水利工程論文-黃壁莊水庫大壩位移監(jiān)測網(wǎng)設計.doc

水利工程論文-黃壁莊水庫大壩位移監(jiān)測網(wǎng)設計摘要：針對黃壁莊水庫大壩長、樞紐建筑物分散的特點，采用GPS布網(wǎng)和視準線測量相結(jié)合的方法進行水平位移監(jiān)測網(wǎng)的設計。在垂直位移監(jiān)測網(wǎng)建立方面，按照不同建筑物對變形監(jiān)測精度的標，采用全局控制與局部加強的設計方法，開拓了平原、丘陵水庫變形監(jiān)測工作的思路為大壩觀測自動化奠定了基礎。關鍵詞：黃壁莊水庫水平位移垂直位移變形監(jiān)測1工程概況黃壁莊水庫大壩位于河北省鹿泉市黃壁莊鎮(zhèn)，距石家莊市30km，是滹沱河中下游重要的、控制性的大（I）型水利樞紐工程，總庫容12.1億m3。水庫建于1958年，1968年達到現(xiàn)狀規(guī)模，其任務是以防洪為主，兼顧城市供水、灌溉、發(fā)電和養(yǎng)殖。水庫樞紐建筑物主要由主壩、副壩、重力壩、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、靈正渠涵管及電站組成。主壩壩頂長1843m，壩頂高程為128.7m，最大壩高30.7m。副壩壩頂長6907.3m，壩頂高程為129.2m。最大壩高19.2m?；炷林亓挝挥诟眽巫髠?cè)，共8個壩塊，全長136.5m，最大壩高28.0m。自大壩建成后，變形觀測系統(tǒng)一直沒有完善，部分建筑物只間斷性地進行了垂直位移觀測。由于這些數(shù)據(jù)不連續(xù)，經(jīng)歷洪水時，無法正確判定大壩的運行狀況，給決策和調(diào)度帶來盲目性，隨著大壩除險加固工程的開展，壩體上已有監(jiān)測點將全部報廢。因此建立完善的大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)，對各建筑物重點部位進行變形監(jiān)測，準確掌握大壩的運行規(guī)律，科學地對水庫進行調(diào)度非常必要。2點位設計21變形點布置211主壩在主壩上設有6個變形觀測斷面，樁號分別為0+300、0+455、0+710、0+855、1+000、1+050，在每個斷面上各布設4個變形點，共24個。其中上游壩坡上、壩頂下游壩肩、下游壩坡馬道上及壩下路上游側(cè)各一個測點，各測點均為綜合標點，即同一測點兼作垂直和水平位移測點。212副壩在副壩上設有10個變形觀測斷面，樁號分別為A0+520、A1+755、A2+380、A2+826、A3+860、A4+062、A4+129、A4+462、A5+353。在每個斷面上各布設3個變形點，共30個即在觀測斷面上游壩坡125.3m高程（原壩頂）、壩頂下游壩肩、下游壩坡120m高程的馬道上各設一個側(cè)點。各測點均為綜合標點。213正常溢洪道在正常溢洪道閘墩下少先隊則墩頂上設有一排水平位移測點，在公路橋下游側(cè)與立墻之間的墩頂上設有一排垂直位移測點。214原非常溢洪道在原非常溢洪道閘墩上游側(cè)的墩頂上設有一排水平位移測點，由右至左每雙號墩上設1個測點，共計5個測點。在閘墩上下游側(cè)的墩頂上各設有一排垂直位移測點，每個墩上一個，共22個。215新增非常溢洪道在新增非常溢洪道閘墩下游側(cè)墩頂上設有一排水平位移測點，在公路橋上游側(cè)的墩頂上設有一排垂直位移測點，每個墩上各1個測點。共12個。22工作基點設計221水平位移工作基點及校核基點設計（1）非常溢洪道、新增非常溢洪道。由于二者軸線不共線，因此需布置兩條視準線。在視準線兩端分別設置峽谷組工作基點。由于大壩本身也屬于變形體，為獲取測點準確的變形量，擬在溢洪道下游設置兩個校核基點，以便對工作基點進行修正。（2）正常溢洪道。在正常溢洪道兩端設置兩個工作基點，作為視準線觀測的工作基點。擬在溢洪道下游變形區(qū)外布置兩個校核基點，以對工作基點進行修正。（3）主壩。將6個觀測斷面上的壩頂下游壩肩處的測點納入GPS水平位移監(jiān)測主網(wǎng)，作為測點所在斷面的工作基點，以此作為基準，采用極坐標法測定斷面上其余3個測點的變形量。（4）副壩。將10個觀測斷面上的壩頂下游壩肩處的測點納入GPS水平位移監(jiān)測主網(wǎng)，作為測點所在斷面的工作基點，以此作為基準，采用極坐標法測定斷面上其余2個測點的變形量。222垂直位移工作基點設計（1）為方便對建筑物垂直位移監(jiān)測，達到快速獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)的目的，擬在非常溢洪道以及新增非常溢洪道、正常溢洪道下游分別埋設垂直位移工作基點一座。（2）副壩部分每1km左右設置垂直位移工作基點一座。23基準點設計基準點是變形觀測的基礎，必須保證堅固和穩(wěn)定，因此點位應選在變形區(qū)以外，地質(zhì)條件好，又能夠永久保存的地方。為檢核基準點的穩(wěn)定，水平和垂直位移監(jiān)測的基準點均設置成基準點組。水準基準點組擬選在水庫管理處內(nèi)的馬鞍山上，由三點組成扇形或等邊三角形。水平位移基準點擬選在馬鞍山上一點，副壩右岸馬山上一點，另外一點選在大壩北岸牛城村附近，離開變形區(qū)的地方。三點應兩兩通視，以便于用大地測量的方法對基準點檢核。3水平位移監(jiān)測網(wǎng)建立31方案選定黃壁莊水庫大壩長，建筑物分散，若采用大地測量方法布網(wǎng)，則觀測周期長，受外界環(huán)境影響大，難以達到預期效果。而采用GPS布網(wǎng)具有不需要點間通視，布網(wǎng)靈活，可全天候作業(yè)，觀測速度快，工作量小等優(yōu)點。同時對所構網(wǎng)形的圖形強度要求不高，可有效克服氣象條件對觀測的影響。因此本網(wǎng)擬采用GPS進行水平位移主網(wǎng)觀測。32觀測網(wǎng)形的確定將基準點、工作基點、校核基點以及副壩監(jiān)測斷面壩頂上的變形點一并納入主網(wǎng)統(tǒng)一觀測。為提高GPS網(wǎng)的精度與可靠性，GPS點間構成盡量多的由GPS獨立邊組成的異步環(huán)，使GPS網(wǎng)有足夠的多余觀測，平均每點設站2-3次。33GPS網(wǎng)觀測采用4臺美國Trimble公司生產(chǎn)的精密測地型GPS接收機進行觀測，儀器標稱精度為5mm+1ppm，配有可抑制多種徑效應的扼徑圈天線。作業(yè)方式采用靜態(tài)相對定位模式。34數(shù)據(jù)處