水利工程论文-黄壁庄水库大坝位移监测网设计.doc

水利工程论文-黄壁庄水库大坝位移监测网设计摘要：针对黄壁庄水库大坝长、枢纽建筑物分散的特点，采用GPS布网和视准线测量相结合的方法进行水平位移监测网的设计。在垂直位移监测网建立方面，按照不同建筑物对变形监测精度的标，采用全局控制与局部加强的设计方法，开拓了平原、丘陵水库变形监测工作的思路为大坝观测自动化奠定了基础。关键词：黄壁庄水库水平位移垂直位移变形监测1工程概况黄壁庄水库大坝位于河北省鹿泉市黄壁庄镇，距石家庄市30km，是滹沱河中下游重要的、控制性的大（I）型水利枢纽工程，总库容12.1亿m3。水库建于1958年，1968年达到现状规模，其任务是以防洪为主，兼顾城市供水、灌溉、发电和养殖。水库枢纽建筑物主要由主坝、副坝、重力坝、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、灵正渠涵管及电站组成。主坝坝顶长1843m，坝顶高程为128.7m，最大坝高30.7m。副坝坝顶长6907.3m，坝顶高程为129.2m。最大坝高19.2m。混凝土重力坝位于副坝左侧，共8个坝块，全长136.5m，最大坝高28.0m。自大坝建成后，变形观测系统一直没有完善，部分建筑物只间断性地进行了垂直位移观测。由于这些数据不连续，经历洪水时，无法正确判定大坝的运行状况，给决策和调度带来盲目性，随着大坝除险加固工程的开展，坝体上已有监测点将全部报废。因此建立完善的大坝变形监测系统，对各建筑物重点部位进行变形监测，准确掌握大坝的运行规律，科学地对水库进行调度非常必要。2点位设计21变形点布置211主坝在主坝上设有6个变形观测断面，桩号分别为0+300、0+455、0+710、0+855、1+000、1+050，在每个断面上各布设4个变形点，共24个。其中上游坝坡上、坝顶下游坝肩、下游坝坡马道上及坝下路上游侧各一个测点，各测点均为综合标点，即同一测点兼作垂直和水平位移测点。212副坝在副坝上设有10个变形观测断面，桩号分别为A0+520、A1+755、A2+380、A2+826、A3+860、A4+062、A4+129、A4+462、A5+353。在每个断面上各布设3个变形点，共30个即在观测断面上游坝坡125.3m高程（原坝顶）、坝顶下游坝肩、下游坝坡120m高程的马道上各设一个侧点。各测点均为综合标点。213正常溢洪道在正常溢洪道闸墩下少先队则墩顶上设有一排水平位移测点，在公路桥下游侧与立墙之间的墩顶上设有一排垂直位移测点。214原非常溢洪道在原非常溢洪道闸墩上游侧的墩顶上设有一排水平位移测点，由右至左每双号墩上设1个测点，共计5个测点。在闸墩上下游侧的墩顶上各设有一排垂直位移测点，每个墩上一个，共22个。215新增非常溢洪道在新增非常溢洪道闸墩下游侧墩顶上设有一排水平位移测点，在公路桥上游侧的墩顶上设有一排垂直位移测点，每个墩上各1个测点。共12个。22工作基点设计221水平位移工作基点及校核基点设计（1）非常溢洪道、新增非常溢洪道。由于二者轴线不共线，因此需布置两条视准线。在视准线两端分别设置峡谷组工作基点。由于大坝本身也属于变形体，为获取测点准确的变形量，拟在溢洪道下游设置两个校核基点，以便对工作基点进行修正。（2）正常溢洪道。在正常溢洪道两端设置两个工作基点，作为视准线观测的工作基点。拟在溢洪道下游变形区外布置两个校核基点，以对工作基点进行修正。（3）主坝。将6个观测断面上的坝顶下游坝肩处的测点纳入GPS水平位移监测主网，作为测点所在断面的工作基点，以此作为基准，采用极坐标法测定断面上其余3个测点的变形量。（4）副坝。将10个观测断面上的坝顶下游坝肩处的测点纳入GPS水平位移监测主网，作为测点所在断面的工作基点，以此作为基准，采用极坐标法测定断面上其余2个测点的变形量。222垂直位移工作基点设计（1）为方便对建筑物垂直位移监测，达到快速获取监测数据的目的，拟在非常溢洪道以及新增非常溢洪道、正常溢洪道下游分别埋设垂直位移工作基点一座。（2）副坝部分每1km左右设置垂直位移工作基点一座。23基准点设计基准点是变形观测的基础，必须保证坚固和稳定，因此点位应选在变形区以外，地质条件好，又能够永久保存的地方。为检核基准点的稳定，水平和垂直位移监测的基准点均设置成基准点组。水准基准点组拟选在水库管理处内的马鞍山上，由三点组成扇形或等边三角形。水平位移基准点拟选在马鞍山上一点，副坝右岸马山上一点，另外一点选在大坝北岸牛城村附近，离开变形区的地方。三点应两两通视，以便于用大地测量的方法对基准点检核。3水平位移监测网建立31方案选定黄壁庄水库大坝长，建筑物分散，若采用大地测量方法布网，则观测周期长，受外界环境影响大，难以达到预期效果。而采用GPS布网具有不需要点间通视，布网灵活，可全天候作业，观测速度快，工作量小等优点。同时对所构网形的图形强度要求不高，可有效克服气象条件对观测的影响。因此本网拟采用GPS进行水平位移主网观测。32观测网形的确定将基准点、工作基点、校核基点以及副坝监测断面坝顶上的变形点一并纳入主网统一观测。为提高GPS网的精度与可靠性，GPS点间构成尽量多的由GPS独立边组成的异步环，使GPS网有足够的多余观测，平均每点设站2-3次。33GPS网观测采用4台美国Trimble公司生产的精密测地型GPS接收机进行观测，仪器标称精度为5mm+1ppm，配有可抑制多种径效应的扼径圈天线。作业方式采用静态相对定位模式。34数据处