水利工程論文-黃壁莊水庫大壩位移監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計.doc

水利工程論文-黃壁莊水庫大壩位移監(jiān)測網(wǎng)設(shè)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(shè)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(shè)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(chǔ)。關(guān)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(wù)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(xué)地對水庫進行調(diào)度非常必要。2點位設(shè)計21變形點布置211主壩在主壩上設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有一排水平位移測點，由右至左每雙號墩上設(shè)1個測點，共計5個測點。在閘墩上下游側(cè)的墩頂上各設(shè)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(shè)有一排水平位移測點，在公路橋上游側(cè)的墩頂上設(shè)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(shè)計221水平位移工作基點及校核基點設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)垂直位移工作基點一座。（2）副壩部分每1km左右設(shè)置垂直位移工作基點一座。23基準點設(shè)計基準點是變形觀測的基礎(chǔ)，必須保證堅固和穩(wěn)定，因此點位應(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。為檢核基準點的穩(wěn)定，水平和垂直位移監(jiān)測的基準點均設(shè)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(yīng)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(yù)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(gòu)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(gòu)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(shè)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(yīng)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