水利工程論文-黃壁莊水庫(kù)大壩位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì).doc

水利工程論文-黃壁莊水庫(kù)大壩位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)黃壁莊水庫(kù)大壩長(zhǎng)、樞紐建筑物分散的特點(diǎn)，采用GPS布網(wǎng)和視準(zhǔn)線測(cè)量相結(jié)合的方法進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)。在垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)建立方面，按照不同建筑物對(duì)變形監(jiān)測(cè)精度的標(biāo)，采用全局控制與局部加強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法，開(kāi)拓了平原、丘陵水庫(kù)變形監(jiān)測(cè)工作的思路為大壩觀測(cè)自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：黃壁莊水庫(kù)水平位移垂直位移變形監(jiān)測(cè)1工程概況黃壁莊水庫(kù)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(kù)容12.1億m3。水庫(kù)建于1958年，1968年達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模，其任務(wù)是以防洪為主，兼顧城市供水、灌溉、發(fā)電和養(yǎng)殖。水庫(kù)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(zhǎng)1843m，壩頂高程為128.7m，最大壩高30.7m。副壩壩頂長(zhǎng)6907.3m，壩頂高程為129.2m。最大壩高19.2m。混凝土重力壩位于副壩左側(cè)，共8個(gè)壩塊，全長(zhǎng)136.5m，最大壩高28.0m。自大壩建成后，變形觀測(cè)系統(tǒng)一直沒(méi)有完善，部分建筑物只間斷性地進(jìn)行了垂直位移觀測(cè)。由于這些數(shù)據(jù)不連續(xù)，經(jīng)歷洪水時(shí)，無(wú)法正確判定大壩的運(yùn)行狀況，給決策和調(diào)度帶來(lái)盲目性，隨著大壩除險(xiǎn)加固工程的開(kāi)展，壩體上已有監(jiān)測(cè)點(diǎn)將全部報(bào)廢。因此建立完善的大壩變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)各建筑物重點(diǎn)部位進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握大壩的運(yùn)行規(guī)律，科學(xué)地對(duì)水庫(kù)進(jìn)行調(diào)度非常必要。2點(diǎn)位設(shè)計(jì)21變形點(diǎn)布置211主壩在主壩上設(shè)有6個(gè)變形觀測(cè)斷面，樁號(hào)分別為0+300、0+455、0+710、0+855、1+000、1+050，在每個(gè)斷面上各布設(shè)4個(gè)變形點(diǎn)，共24個(gè)。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(gè)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)均為綜合標(biāo)點(diǎn)，即同一測(cè)點(diǎn)兼作垂直和水平位移測(cè)點(diǎn)。212副壩在副壩上設(shè)有10個(gè)變形觀測(cè)斷面，樁號(hào)分別為A0+520、A1+755、A2+380、A2+826、A3+860、A4+062、A4+129、A4+462、A5+353。在每個(gè)斷面上各布設(shè)3個(gè)變形點(diǎn)，共30個(gè)即在觀測(cè)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(shè)一個(gè)側(cè)點(diǎn)。各測(cè)點(diǎn)均為綜合標(biāo)點(diǎn)。213正常溢洪道在正常溢洪道閘墩下少先隊(duì)則墩頂上設(shè)有一排水平位移測(cè)點(diǎn)，在公路橋下游側(cè)與立墻之間的墩頂上設(shè)有一排垂直位移測(cè)點(diǎn)。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(shè)有一排水平位移測(cè)點(diǎn)，由右至左每雙號(hào)墩上設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)5個(gè)測(cè)點(diǎn)。在閘墩上下游側(cè)的墩頂上各設(shè)有一排垂直位移測(cè)點(diǎn)，每個(gè)墩上一個(gè)，共22個(gè)。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(shè)有一排水平位移測(cè)點(diǎn)，在公路橋上游側(cè)的墩頂上設(shè)有一排垂直位移測(cè)點(diǎn)，每個(gè)墩上各1個(gè)測(cè)點(diǎn)。共12個(gè)。22工作基點(diǎn)設(shè)計(jì)221水平位移工作基點(diǎn)及校核基點(diǎn)設(shè)計(jì)（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(zhǔn)線。在視準(zhǔn)線兩端分別設(shè)置峽谷組工作基點(diǎn)。由于大壩本身也屬于變形體，為獲取測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)確的變形量，擬在溢洪道下游設(shè)置兩個(gè)校核基點(diǎn)，以便對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行修正。（2）正常溢洪道。在正常溢洪道兩端設(shè)置兩個(gè)工作基點(diǎn)，作為視準(zhǔn)線觀測(cè)的工作基點(diǎn)。擬在溢洪道下游變形區(qū)外布置兩個(gè)校核基點(diǎn)，以對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行修正。（3）主壩。將6個(gè)觀測(cè)斷面上的壩頂下游壩肩處的測(cè)點(diǎn)納入GPS水平位移監(jiān)測(cè)主網(wǎng)，作為測(cè)點(diǎn)所在斷面的工作基點(diǎn)，以此作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測(cè)定斷面上其余3個(gè)測(cè)點(diǎn)的變形量。（4）副壩。將10個(gè)觀測(cè)斷面上的壩頂下游壩肩處的測(cè)點(diǎn)納入GPS水平位移監(jiān)測(cè)主網(wǎng)，作為測(cè)點(diǎn)所在斷面的工作基點(diǎn)，以此作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測(cè)定斷面上其余2個(gè)測(cè)點(diǎn)的變形量。222垂直位移工作基點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）為方便對(duì)建筑物垂直位移監(jiān)測(cè)，達(dá)到快速獲取監(jiān)測(cè)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(shè)垂直位移工作基點(diǎn)一座。（2）副壩部分每1km左右設(shè)置垂直位移工作基點(diǎn)一座。23基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)是變形觀測(cè)的基礎(chǔ)，必須保證堅(jiān)固和穩(wěn)定，因此點(diǎn)位應(yīng)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(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定，水平和垂直位移監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)均設(shè)置成基準(zhǔn)點(diǎn)組。水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)組擬選在水庫(kù)管理處內(nèi)的馬鞍山上，由三點(diǎn)組成扇形或等邊三角形。水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)擬選在馬鞍山上一點(diǎn)，副壩右岸馬山上一點(diǎn)，另外一點(diǎn)選在大壩北岸牛城村附近，離開(kāi)變形區(qū)的地方。三點(diǎn)應(yīng)兩兩通視，以便于用大地測(cè)量的方法對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)檢核。3水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)建立31方案選定黃壁莊水庫(kù)大壩長(zhǎng)，建筑物分散，若采用大地測(cè)量方法布網(wǎng)，則觀測(cè)周期長(zhǎng)，受外界環(huán)境影響大，難以達(dá)到預(yù)期效果。而采用GPS布網(wǎng)具有不需要點(diǎn)間通視，布網(wǎng)靈活，可全天候作業(yè)，觀測(cè)速度快，工作量小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)對(duì)所構(gòu)網(wǎng)形的圖形強(qiáng)度要求不高，可有效克服氣象條件對(duì)觀測(cè)的影響。因此本網(wǎng)擬采用GPS進(jìn)行水平位移主網(wǎng)觀測(cè)。32觀測(cè)網(wǎng)形的確定將基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、校核基點(diǎn)以及副壩監(jiān)測(cè)斷面壩頂上的變形點(diǎn)一并納入主網(wǎng)統(tǒng)一觀測(cè)。為提高GPS網(wǎng)的精度與可靠性，GPS點(diǎn)間構(gòu)成盡量多的由GPS獨(dú)立邊組成的異步環(huán)，使GPS網(wǎng)有足夠的多余觀測(cè)，平均每點(diǎn)設(shè)站2-3次。33GPS網(wǎng)觀測(cè)采用4臺(tái)美國(guó)Trimble公司生產(chǎn)的精密測(cè)地型GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，儀器標(biāo)稱精度為5mm+1ppm，配有可抑制多種徑效應(yīng)的扼徑圈天線。作業(yè)方式采用靜態(tài)相對(duì)定位模式。34數(shù)據(jù)處