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        桐柏抽水蓄能電站下水庫大壩平面控制監(jiān)測及其分析

        2012-07-04 08:09:22張士平
        水電站機電技術 2012年4期
        關鍵詞:壩頂邊長基點

        張士平

        (華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司,浙江 天臺 317200)

        0 工程概況

        桐柏抽水蓄能電站工程位于浙江省天臺縣境內(nèi)的棲霞百丈村,距天臺縣城7km。該電站是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站,共安裝4臺立軸單級混流可逆式水泵水輪機組,機組單機容量300MW,總裝機容量為1200MW。

        電站樞紐建筑物由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面建筑物等部分組成。上水庫為原桐柏電站老水庫均質(zhì)土壩加固處理;下水庫為新建鋼筋混凝土面板堆石壩;輸水系統(tǒng)包括引水隧洞、尾水隧洞及導流泄放洞等;地下廠房包括主廠房、副廠房、主變洞及排水廊道等。2001年12月30日,主體工程開工,2006年1~4號機組陸續(xù)投入商業(yè)運行。

        1 下水庫壩體水平位移監(jiān)測項目

        下水庫工程由主壩、副壩、壩身溢洪道和泄放洞組成。下水庫主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,壩頂高程148.25m,壩頂長434.0m,壩頂寬8.0m,最大壩高68.25m。副壩為混凝土重力式擋墻,位于庫尾埡口上,壩頂高程148.25m,最大壩高6.25m,壩頂寬1.0m,壩頂長度28.5m。下庫正常高水位141.17m,相應庫容1283.6萬m3,死水位110.00m,相應庫容214.0萬m3。

        為了監(jiān)測下水庫大壩壩體水平位移情況,進行在壩頂上游側(cè)、壩頂下游側(cè)、壩后100馬道、壩后120馬道等采用視準線法觀測的壩體外部水平位移監(jiān)測項目,0+181.00m斷面、0+313.00m斷面等壩體內(nèi)部水平位移監(jiān)測項目。

        2 下水庫平面控制網(wǎng)監(jiān)測

        2.1 平面控制網(wǎng)的組成

        根據(jù)《混凝土大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》(DL/T5178-2003)、《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》(SL60-94)有關規(guī)定,為了監(jiān)測下水庫水平位移監(jiān)測項目8個工作基點的穩(wěn)定情況,在左右岸穩(wěn)定的山體上布置了4個基準點,與8個工作基點組成平面控制網(wǎng),采用測邊測角法進行觀測,以分析、判斷工作基點運行情況,確保壩體水平位移監(jiān)測項目所測數(shù)據(jù)的可靠性、真實性??刂凭W(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖1,其中XJ1~XJ4是4個基準點,X1~X8是8個工作基點。

        圖1 控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

        2.2 平面控制網(wǎng)的監(jiān)測

        根據(jù)大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范要求,每年對平面控制網(wǎng)進行復測,2005年對控制網(wǎng)進行了首次觀測,至今共觀測了7次。

        平面控制網(wǎng)按一等邊角網(wǎng)的要求進行觀測,根據(jù)現(xiàn)場通視情況共觀測方向角68個、觀測邊長34條。主要觀測儀器為Leica TCA2003

        2.2.1 平面控制網(wǎng)水平角觀測

        水平角觀測采用“方向觀測法”觀測12測回,讀數(shù)采用雙照準法,即照準目標二次、讀數(shù)二次,具體操作均附合《國家三角測量規(guī)范》(GB/T17942-2000)要求。

        水平角所有觀測數(shù)據(jù)均需滿足表1要求方可使用

        表1 水平角觀測限差表

        2.2.2 平面控制網(wǎng)邊長觀測

        每條邊均進行對向觀測,所有測距斜邊均經(jīng)過加常數(shù)、乘常數(shù)、周期誤差、氣象、濕度等改正,改正后的邊長用三角高程網(wǎng)平差后或平差前概算的高程進行改平,并投影至148m高程面上。

        表2 邊長觀測限差表

        3 下水庫平面控制網(wǎng)監(jiān)測分析

        3.1 平面控制網(wǎng)平差計算

        平面控制網(wǎng)的首次觀測以起算數(shù)據(jù)基準點XJ2作為起算點,以XJ2-XJ1的方向作為起算方位角進行平差計算。起算數(shù)據(jù)具體見表3。

        表3 平差計算起算數(shù)據(jù)表

        控制網(wǎng)建成后于2005年進行了首次觀測,平差后獲得的控制網(wǎng)各測點坐標作為以后評價控制網(wǎng)測點穩(wěn)定性的首次值。以后每次平面控制網(wǎng)觀測的平差計算均以2005年觀測平差坐標計算值作為近似值按自由網(wǎng)進行平差,可以得到平差后兩次坐標差、點位差中誤差,經(jīng)測點坐標差與中誤差的比值計算,比值大于中誤差3倍的測點作為不穩(wěn)定點,然后進行擬穩(wěn)平差計算,計算出本次觀測各測點坐標變化量,歷年控制網(wǎng)觀測平差計算結(jié)果見表4:

        表4 平面控制網(wǎng)歷年觀測結(jié)果坐標變化量一覽表

        3.2 平面控制網(wǎng)測點穩(wěn)定性分析

        從2006年開始,每年平面控制網(wǎng)觀測經(jīng)自由網(wǎng)平差后,得出X7測點為不穩(wěn)定測點,然后設定X7測點作為不穩(wěn)定點,進行擬穩(wěn)平差計算作為最終計算結(jié)果,歷年平差后坐標變化量過程線見圖2、圖3。

        圖2 X方向坐標變化量過程線

        圖3 Y方向坐標變化量過程線

        從表4及圖2、圖3可以看出,平面控制網(wǎng)測點X7不穩(wěn)定,每年坐標變化量都在增加,到2011年已累計向右岸位移14.8mm,向下游位移5.0mm??刂凭W(wǎng)其它測點坐標變化量均在點位中誤差2倍范圍內(nèi),說明這些基點均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        X7測點作為壩后100馬道視準線工作基點,因處于不穩(wěn)定狀態(tài),故壩后100馬道壩體上的水平位移測點所測得的位移量應進行改正,改正原則:從前一次改正時至本次觀測,當X7測點坐標變化量超過控制網(wǎng)觀測點位中誤差的2倍時,進行測值改正。

        當工作基點變位時壩體測點位移量進行改正計算的方法:設A、B分別為視準線二個工作基點,a、b為相應工作基點通過控制網(wǎng)測得的變形量,P為壩體某個觀測點,該測點本測次觀測位移量為x,S為二個工作基點的水平距離,S1為工作基點B至測點P的水平距離,見圖4。

        圖4 工作基點變動后與測點測值改正關系圖

        從圖4看出:工作基準線由原A-B變?yōu)锳1-B1,測點P本次觀測位移量為C1至P的距離x,但真正的位移量還應加上因工作基準線本身變位而引起的C至C1的距離Δx,作為測點P本次觀測的實際位移量。

        4 結(jié)語

        桐柏蓄能電站下水庫大壩安全監(jiān)測平面控制網(wǎng)至今已進行了6次復測,盡管控制網(wǎng)網(wǎng)型不好,短邊與長邊長度相差較大,最長邊邊長為744.0m,最短邊邊長只有19.9m,導致在測量過程中三角形閉合差及邊長限差容易超限,但按要求進行補測后能滿足限差要求,且多余觀測數(shù)達到69個,經(jīng)平差計算后平面控制網(wǎng)監(jiān)測精度高,最弱點點位中誤差在1mm之內(nèi),完全滿足大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范要求。因X7測點的不穩(wěn)定,每年應及時對下水庫平面控制網(wǎng)進行復測,并應根據(jù)工作基點的變化情況對大壩壩體測點水平位移量進行必要的改正,以求得壩體真實的水平位移量。

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