尼爾基水利樞紐壩上水準網(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)

尼爾基水利樞紐壩上水準網(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，是關系到社會穩定發展和人民生命財產安全的大事。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。如何布置水準網點是技術關鍵點，觀測后的數據處理分析，對大壩安全狀況做出綜合分析和評價更具現實意義。

水庫大壩;安全;水準;監測

1 工程位置與水庫技術特征

尼爾基水利樞紐工程位于黑龍江省與內蒙古自治區交界的嫩江干流上，壩址距離內蒙古莫力達瓦達斡爾自治旗(尼爾基鎮)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度設防。設計采用1000 a一遇洪水標準，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、調節庫容59.68億m3、防洪庫容23.68億m3。

樞紐工程以防洪為主、兼顧城鄉供水、發電、灌溉、航運，可為下游提供補償供水30.03億m3，并為遠期北水南調工程提供水源。樞紐工程建成后，可使齊齊哈爾市防洪標準由50 a一遇提高到100 a一遇。樞紐至齊齊哈爾河段的防洪標準，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準，由35 a一遇提高到50 a一遇。電站裝機250 MW，多年平均發電量6.387億kW·h。

2 工程安全監測水準網布設

2.1 監測設計概況

2.1.1 外部變形監測設計

外部變形是反映大壩性狀的綜合指標，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實施，即一級為工作基點網，二級為測點網。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 精密水準基點網布置

為量測垂直位移，在水庫地基變形范圍以外設置高程基準點。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、壩體、廠房、溢洪道等建筑物附近設置水準工作基點，用作量測建筑物及其基礎垂直位移的依據。在壩周圍區域共建立了13組水準工作基點，以此組成精密水準網，作為垂直位移觀測的基點網。

2.1.3 精密水準二級網布置

充分利用基點網中的水準工作基點，結合在廠房設置的倒垂雙標測點，組成閉合或附合水準路線按二等水準精度施測。

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 觀測數據比較

3.1 近壩區位移監測

3.1.1 工程概況

本工程近壩區位移監測為高程控制網，為了監測壩區和壩體的垂直位移，在大壩下游處布置了水準原點組1組(4點)，編號為LB1-1～LB1-4，工作基點13組(26點)，編號為IS1-1～IS13-2，組成了垂直位移監測精密水準網。該監測網2004-05開始建造，2005-09水準工作基點建造完成。

3.1.2 監測資料分析

近壩區巖體位移監測網觀測，按照監測技術規范要求，每年觀測1次，從表1可以看出，水準工作基點位移大多數呈下沉趨勢。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沉陷變形，其余點變形均較小。2006年蓄水后，近壩區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 水準觀測位移計算

3.1.3 壩體垂直位移監測

3.1.3.1 工程概況

壩體垂直位移監測，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測標點，充分利用水準監測網中的水準工作基點，結合在廠房、溢洪道設置的倒垂雙標測點，組成閉合或附合水準路線。

主壩壩頂垂直位移監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，右副壩垂直位移監測在壩頂布置垂直位移測點26個，編號為LD77～LD103。為了監測水平固定測斜儀的絕對位移，在孔口處布設聯系水準點，編號為LX1～LX9。

3.1.3.2 壩體垂直位移監測分析

壩后191 m高程垂直位移觀測2005-04進行了基準值觀測，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出現反彈，線形較陡，主要因為高程控制網測量頻率為每年一次，而壩體水準點測量頻率為每月一次，未根據高程控制網進行修正。2006-11—2007-07，壩體水準點8次測值均以2006-11工作基點測值為基準，2007-07以后水準點測值以2007-07工作基點測值為基準，由于兩次基點垂直位移變化較大，所以才會出現壩體垂直位移陡降的現象。

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馬道水準觀測點受施工影響于2006年建成，經過6個月的穩定期，對垂直位移進行了觀測。2007-2008年初受庫水位持續降低影響垂直位移有反彈現象，最大垂直位移-8.5 mm發生在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

主壩壩頂水準觀測點受施工影響于2006年建成，主壩壩頂水準觀測點最大垂直位移18.4 mm，發生在LD14所在位置樁號1+614 m。其中導流明渠段測點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。垂直位移發展過程上導流明渠段測點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，是國民經濟和社會發展的重要基礎設施，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任。為了預防和控制事故的發生，必須加強大壩的安全檢查和各種監測，通過以上觀測與綜合分析可以看出，對砂礫石壩上的水準監測網的合理布置，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，發現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，從事大壩安全監測工作。