【doc】山口水库大坝水平位移监测方法分析

【doc】山口水库大坝水平位移监测方法分析 山口水库大坝水平位移监测方法分析 第16卷第5期 2010年5月 水利科技与经济 WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy Vo1.16No.5 May.,2010 山口水库大坝水平位移监测方法分析 李海明,高晓光 (1.五大连池市山口水利枢纽工程管理处,黑龙江五大连池164100;2.五大连池市水务局水利工程管理总站,黑龙 江五大连池164100) [摘要]对山口水库常用的两种水平位移监测方法进行了比较系统的分析和比较,包括视准 线法和测小角法.列举出了这两种方法的原理,精度分析,优点,不足等,对于在生产实践中进 行水平位移观测时,方法的选取具有一定的指导作用. [关键词]水平位移;视准线法;测小角法 [中图分类号]TV697[文献标识码]B[文章编号]1006—7175(2010)05—0549—02 1枢纽工程基本情况 山口水利枢纽工程是国家大(1I)型工程,黑龙江省 九五期间重点工程,位于黑龙江省五大连池市境内,讷漠 尔河上游,坝址位于山区和平原的交接处.工程于1995 年动工兴建,2000年主体工程完工,1999年4月开始蓄 水,1999年末开始发电,是一座以防洪,发电为主,兼顾灌 溉,供水,养鱼等综合功能的枢纽工程.集水区面积 3745km,占讷漠尔河流域面积的26.9%.装机容量 2.6×10kW,年设计发电量4200×10kW?ho水库防洪 限制水位312.40m,相应库容6.92×10m,正常蓄水位 313.O0m,相应库容7.4×10m,校核洪水位315.47m, 相应库容9.95×10m,水库按500年一遇洪水标准设 计,5000年一遇洪水标准校核. 山口水利枢纽工程由拦河坝工程,溢洪道工程,引水 工程,发电厂房工程等几部分组成. 拦河坝为南北布置,直线型,坝轴线方向SW180.55 00",坝型为沥青混凝土心墙堆石坝,坝顶长761.05m,坝 顶宽5m,最大坝高36.3m,坝顶高程316.O0m,防浪墙顶 高程317.O0m. 2观测方法分析 当需要观测某一特定方向(譬如垂直于基坑围护体 系)的位移时,经常采用视准线法,测小角法等观测方法. 根据山口坝型的特点,山口大坝的水平位移观测主要采 取这两种方法进行. 2.1视准线法 视准线法原理见图1. ?——.?———JL———t———JL———t———JL——.i————? AAd1Ad2Ad3Ad4AdsAd6Ad7B 图1视准线法 点A,B是视准线的两个基准点(端点),为水平位 移监测点,在山口大坝南北两端的山上.观测时将经纬 仪置于A点,将仪器照准B点,将水平制动装置制动.竖 直方向转动经纬仪望远镜,分别转至d,d,d,d,d,d, d七个点附近,用小钢尺等工具分别量取水平位移监测 点d.,d2,d3,d,d,d6,d至A—B这条视准线的距离.根 据前后两次量取的距离,得出这段时间内水平位移量. (1)精度分析.由视准线的设置过程可知,观测误差 主要包括仪器测站点仪器对中误差,视准线照准误差,读 数照准误差,其中影响最大的无疑是读数照准误差.可 知,当视准线太长时,目标模糊,读数照准精度太差;且后 视点与测点距离相差太远,望远镜调焦误差较大,无疑对 观测成果有较大影响.另外,此方法还受到大气折光等 因素的影响. (2)优点.视准线观测方法具有其原理简单,方法实 用,实施简便,投资较少等特点,在山口大坝水平位移监 测中得到了广泛应用. (3)不足.对较长的视准线而言,由于视线长,使照 准误差增大,甚至可能造成照准困难.当视准线太长时, 目标模糊,照准精度太差且后视点与测点距离相差太远, 望远镜调焦误差较大,无疑对观测成果有较大影响.精 度低,不易实现自动观测,受外界条件影响较大.由于山 口的坝长有760m,以上等问题在山口大坝的应用中已经 表现出来. 2.2测小角法 测小角法原理见图2. A 攀D .图2测小角法 如需观测沿A—B方向上d点的水平位移PP,在 监测区域以外选定工作基点A,水平位移监测点的布设应 尽量与工作基点在一条直线上.大坝北端B点选定为控 制点,作为零方向.将经纬仪置于A点,在B点安置觇 牌,用测回法观测水平角BAP,测定一段时问内观测点 与基准点连线与零方向之间的角度变化值,即/的大 小,然后根据下面公式计算得出水平位移量PP的大小艿. [收稿日期]2009—11—13 [作者简介]李海明(1976一),男,黑龙江明水人,工程师;高晓光(1967一),女,黑龙江 望奎人,工程师 ----—— 549--..—— 第16卷第5期 2010年5月 水利科技与经济 WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy Vol_16No.5 May.,2010 6=?8×o/p 式中D为监测点P至工作基点A的水平距离,在初次观 测时确定后可视为固定值;p=206265. (1)精度分析.由小角法的观测原理可知,水平位移 观测精度受距离D和水平角口的观测误差的影响,由于D 经一次观测后为固定值,水平位移观测精度可认为仅与 测角精度有关,其观测中误差可按照下面公式计算: m8一m'D/p 水平位移观测中误差的公式表明:距离观测误差对 水平位移观测误差影响甚微,一般情况下此部分误差可 以忽略不计,采用钢尺等一般方法量取即可满足要求;影 响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度,应 尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度; 经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定,在满 足观测精度要求的前提下,可以使用精度较低的仪器,以 降低观测成本. (2)优点.此方法简单易行,便于实地操作,精度较 高. (3)不足.由于大坝较长,对观测结果的精度影响较 大. 3结论 综上所述,对于山口水库所使用的每一种水平位移 测量方法,都有自己的特点和适用范围.在选用水平位 移测量方法的时候,既要考虑到精度,可行性,也要考虑 到经济等方面的问题.在满足精度要求的前提下,尽量 使用简单实用经济的方法. [参考文献] [1]龚玉珍,王文兴,叶泽荣.视准线法观测大坝水平位 移的精度分析[J].测绘通报,1985,(6):34—36. [2]任权.大坝变形观测[M].南京:河海大学出版 社.1989. [3]SDJ/SG754—65,土坝水平位移观测试行技术规范 [S]. (编辑:赵琳琳) (上接第544页) 3流域水沙来源及地区上组成 通过对湟水民和站,西宁站1950,2008年水沙组成 分析(表6),湟水青海境内控制站民和站多年平均径流量 16.5×10.m,多年平均输沙量1650×10t,多年平均含 沙量10.0kg/s,湟水流域平均输沙模数为 1075t/(km?a).湟水西宁站多年平均径流量 10.2×10m,多年平均输沙量343×10t,多年平均含沙 量3.36kg/s.湟水79.2%泥沙来源于西宁以下地区, 61.8%水量来源于西宁以上湟水上游地区,湟水具有水沙 异源的特点. 表6湟水西宁,民和站及区间水沙量组成(1950,2008年) 注:西宁站1950—1953年径流量,输沙量为插补延长值. 湟水西宁至民和区间为湟水流域水土流失最为严重然十分严峻,特别是西宁以下 湟水两岸浅山区的水土保 的地区之一,输沙模数为2068t/(km?a)左右,为湟水持和生态建设任务任重道远. 西宁以上输沙模数380t/(km?a)的5,6倍.西宁至民(3)加强淘金,采砂的管理,杜绝新的人为造成的水 和区间的浅山区是流域最严重的水土流失区.流域平均土流失和植被破坏. 输沙模数在地区上的变化规律自上游向下游加大,西宁(4)加快湟水西宁以下两岸浅山区淤地坝建设.兴 以上为属轻度侵蚀区;区间西宁至民和段为中度侵蚀.建淤地坝已成为一项行之有效的水土保持治沟工程措 湟水中下游地区部分支流水土流失仍比较严重,输沙模施,具有防洪减灾,固沟拦泥,减少入湟泥沙,调整土地利 数达5000,8000t/(km?a),属强度侵蚀区,如松树沟,用结构,增田增产,改善生态环境等多重效益. 巴州沟,双塔沟等.[参考文献] A灶枉 .[1]青海省水利志编委会.青海河流[M].西宁:青海人 (1)湟水的泥沙在时间上和地区上分布很不均匀,沙民出版社,1995.145—146. 量主要集中在6,9月120d内,占年输沙量的91.5%.湟[2]青海地理志编委会.青海省志——自然地理志 水79.2%泥沙来源于西宁以下地区,61.7%水量来源于[M].西宁:青海人民出版社,1994.10—16. 西宁以上上游地区,湟水具有水沙异源的特点.湟水西[3]青海省水土保持局.青海省东部黄土高原区水土保 宁以下湟水两岸浅山区是流域主要水土流失区.持规划[R].西宁:青海省水土保持局,1987.26, (2)20世纪80年代以来湟水输沙量有明显减少的趋42. 势,是由多种因素造成的.湟水流域的水土流失形势依(编辑:赵琳琳) ...—— 550...——