劉基峰

(嫩江尼爾基水利水電有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005)

尼爾基水利樞紐壩上水準(zhǔn)網(wǎng)(點)對沉降位移觀測分析

劉基峰

(嫩江尼爾基水利水電有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005)

水庫大壩的安全，是關(guān)系到社會穩(wěn)定發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全的大事。是國家安全的重要方面。對于瀝青混凝土心墻的砂礫石壩來說，做好沉陷和位移觀測甚為重要。如何布置水準(zhǔn)網(wǎng)點是技術(shù)關(guān)鍵點，觀測后的數(shù)據(jù)處理分析，對大壩安全狀況做出綜合分析和評價更具現(xiàn)實意義。

水庫大壩;安全;水準(zhǔn);監(jiān)測

1 工程位置與水庫技術(shù)特征

尼爾基水利樞紐工程位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流上，壩址距離內(nèi)蒙古莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾自治旗(尼爾基鎮(zhèn))約2 km，距最近鐵路訥河火車站23.5 km，壩址距下游齊齊哈爾市130 km。

尼爾基水利樞紐總庫容86.10億m3，樞紐為Ⅰ等大(1)型工程，主要建筑物為1級，右岸灌溉洞、消能防沖建筑物及其上下游導(dǎo)墻等級為3級。地震基本烈度Ⅵ度，擋水壩、溢洪道、河床式電站廠房壩段等均按Ⅵ度設(shè)防。設(shè)計采用1000 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，非常運用情況采用可能最大洪水。壩址以上控制流域面積為6.64萬km2，占嫩江流域總面積的22.4%，多年平均徑流量為104.70億m3。工程總投資765 937萬元。

水庫正常蓄水位216.00 m、設(shè)計洪水位218.15 m、校核洪水位219.90 m、死水位195.00 m、防洪高水位218.15 m、汛期限制水位213.37 m、調(diào)節(jié)庫容59.68億m3、防洪庫容23.68億m3。

樞紐工程以防洪為主、兼顧城鄉(xiāng)供水、發(fā)電、灌溉、航運，可為下游提供補償供水30.03億m3，并為遠(yuǎn)期北水南調(diào)工程提供水源。樞紐工程建成后，可使齊齊哈爾市防洪標(biāo)準(zhǔn)由50 a一遇提高到100 a一遇。樞紐至齊齊哈爾河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)，由20 a一遇提高到50 a一遇。齊齊哈爾以下到大賚段的防洪標(biāo)準(zhǔn)，由35 a一遇提高到50 a一遇。電站裝機250 MW，多年平均發(fā)電量6.387億kW·h。

2 工程安全監(jiān)測水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)

2.1 監(jiān)測設(shè)計概況

2.1.1 外部變形監(jiān)測設(shè)計

外部變形是反映大壩性狀的綜合指標(biāo)，其觀測方法比較簡便，成果直觀可靠。為了確保觀測精度，外部觀測采用分級布網(wǎng)實施，即一級為工作基點網(wǎng)，二級為測點網(wǎng)。以主壩、廠房和溢洪道位移觀測為主，左、右副壩位移觀測為輔。

2.1.2 精密水準(zhǔn)基點網(wǎng)布置

為量測垂直位移，在水庫地基變形范圍以外設(shè)置高程基準(zhǔn)點。為了減少日常觀測工作量和減少測量誤差的累積，并為工程建筑物提供高程控制點。在壩區(qū)、壩體、廠房、溢洪道等建筑物附近設(shè)置水準(zhǔn)工作基點，用作量測建筑物及其基礎(chǔ)垂直位移的依據(jù)。在壩周圍區(qū)域共建立了13組水準(zhǔn)工作基點，以此組成精密水準(zhǔn)網(wǎng)，作為垂直位移觀測的基點網(wǎng)。

2.1.3 精密水準(zhǔn)二級網(wǎng)布置

充分利用基點網(wǎng)中的水準(zhǔn)工作基點，結(jié)合在廠房設(shè)置的倒垂雙標(biāo)測點，組成閉合或附合水準(zhǔn)路線按二等水準(zhǔn)精度施測。

2.1.4 主壩垂直位移觀測

主壩壩體垂直位移觀測按照80 m左右布置一個測點，在壩頂布置測點21個。主壩下游高程為191.50 m、205.00 m馬道上同樣按照80 m左右布置一個測點，分別布置測點21個，共計63個測點。

3 觀測數(shù)據(jù)比較

3.1 近壩區(qū)位移監(jiān)測

3.1.1 工程概況

本工程近壩區(qū)位移監(jiān)測為高程控制網(wǎng)，為了監(jiān)測壩區(qū)和壩體的垂直位移，在大壩下游處布置了水準(zhǔn)原點組1組(4點)，編號為LB1-1～LB1-4，工作基點13組(26點)，編號為IS1-1～I(xiàn)S13-2，組成了垂直位移監(jiān)測精密水準(zhǔn)網(wǎng)。該監(jiān)測網(wǎng)2004-05開始建造，2005-09水準(zhǔn)工作基點建造完成。

3.1.2 監(jiān)測資料分析

近壩區(qū)巖體位移監(jiān)測網(wǎng)觀測，按照監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求，每年觀測1次，從表1可以看出，水準(zhǔn)工作基點位移大多數(shù)呈下沉趨勢。2005年垂直位移在-0.3～5.7 mm，最大位移變化點IS8-2，主要位移是來自基礎(chǔ)沉陷變形，其余點變形均較小。2006年蓄水后，近壩區(qū)變形基本呈下降趨勢，垂直位移在-0.2～10.4 mm，最大位移變化點IS7-2，2007～2008年初庫水位逐步降低，近壩區(qū)垂直位移呈回彈趨勢，位移在-6.5～8.7 mm，最大位移變化點IS2-2。

表1 水準(zhǔn)觀測位移計算

3.1.3 壩體垂直位移監(jiān)測

3.1.3.1 工程概況

壩體垂直位移監(jiān)測，在主副壩壩頂、主壩下游205 m馬道、主壩下游191.5 m馬道布置垂直位移監(jiān)測標(biāo)點，充分利用水準(zhǔn)監(jiān)測網(wǎng)中的水準(zhǔn)工作基點，結(jié)合在廠房、溢洪道設(shè)置的倒垂雙標(biāo)測點，組成閉合或附合水準(zhǔn)路線。

主壩壩頂垂直位移監(jiān)測在壩頂布置垂直位移測點21個，編號為LD14～LD34。主壩下游高程為191.50 m、205.00 m馬道上垂直位移監(jiān)測在該高程布置垂直位移測點42個，編號為LD35～LD76。左副壩垂直位移監(jiān)測在壩體布置垂直位移測點13個，編號為LD1～LD13，右副壩垂直位移監(jiān)測在壩頂布置垂直位移測點26個，編號為LD77～LD103。為了監(jiān)測水平固定測斜儀的絕對位移，在孔口處布設(shè)聯(lián)系水準(zhǔn)點，編號為LX1～LX9。

3.1.3.2 壩體垂直位移監(jiān)測分析

壩后191 m高程垂直位移觀測2005-04進行了基準(zhǔn)值觀測，垂直位移變幅為-8.7～13.80 mm。2005-2006年壩體垂直位移呈增大趨勢，最大垂直位移發(fā)生在LD75點，樁號2+977 m。2007-2008年初受庫水位降低影響垂直位移呈反彈趨勢，反彈幅度在7 mm左右，垂直位移有所減小。詳見圖 1、圖 2。

壩后191 m高程垂直位移于2007-07出現(xiàn)反彈，線形較陡，主要因為高程控制網(wǎng)測量頻率為每年一次，而壩體水準(zhǔn)點測量頻率為每月一次，未根據(jù)高程控制網(wǎng)進行修正。2006-11—2007-07，壩體水準(zhǔn)點8次測值均以2006-11工作基點測值為基準(zhǔn)，2007-07以后水準(zhǔn)點測值以2007-07工作基點測值為基準(zhǔn)，由于兩次基點垂直位移變化較大，所以才會出現(xiàn)壩體垂直位移陡降的現(xiàn)象。

圖1 主壩191排水體垂直位移分布圖

圖2 191 m高程垂直位移過程線

205馬道水準(zhǔn)觀測點受施工影響于2006年建成，經(jīng)過6個月的穩(wěn)定期，對垂直位移進行了觀測。2007-2008年初受庫水位持續(xù)降低影響垂直位移有反彈現(xiàn)象，最大垂直位移-8.5 mm發(fā)生在LD39所在位置樁號1+864 m，其它各點位移值不同程度反彈。見圖3、圖4。從分布圖可以看出，汛期主壩205 m高程下沉約2 mm。

主壩205 m高程垂直位移于2007-07也出現(xiàn)反彈，線形較陡，原因同191高程所述。

圖3 主壩205馬道垂直位移分布圖

圖4 205馬道垂直位移過程線

主壩壩頂水準(zhǔn)觀測點受施工影響于2006年建成，主壩壩頂水準(zhǔn)觀測點最大垂直位移18.4 mm，發(fā)生在LD14所在位置樁號1+614 m。其中導(dǎo)流明渠段測點LD14～LD18位移較其它位置測點垂直位移偏大，位移值從右到左逐漸增大，詳見圖5。垂直位移發(fā)展過程上導(dǎo)流明渠段測點LD18～LD14逐步增大，詳見圖6。

圖5 主壩壩頂垂直位移分布圖

圖6 主壩壩頂垂直位移過程線分布圖

左右副壩壩頂水準(zhǔn)觀測點受施工影響于2006年建成，最大垂直位移LD12為54.5 mm，位于1+349 m樁號位置，從位移分布圖分析垂直位移與壩高相關(guān)性明顯。詳見圖7、8、9。

圖7 左副壩壩頂垂直位移分布圖

圖8 右副壩壩頂垂直位移分布圖

圖9 副壩垂直位移過程線示意圖

4 結(jié)論

水利大壩是我國水利工程體系的重要組成部分，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，水庫大壩的安全管理和運行，是我們水利工作者義不容辭的責(zé)任。為了預(yù)防和控制事故的發(fā)生，必須加強大壩的安全檢查和各種監(jiān)測，通過以上觀測與綜合分析可以看出，對砂礫石壩上的水準(zhǔn)監(jiān)測網(wǎng)的合理布置，對反映大壩的真實沉降尤為重要。通過這一過程可以及時掌握大壩形態(tài)，發(fā)現(xiàn)存在的問題并及時處理。

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1007-7596(2011)06-0099-03

2011-05-04

劉基峰(1963-)，男，遼寧丹東人，工程師，從事大壩安全監(jiān)測工作。