長洲水利樞紐運行期水準網(wǎng)的建立和復測

彭 程

（中國水利水電第四工程局勘測設計研究院，青海西寧 810007）

長洲水利樞紐工程位于珠江流域西江干流潯江下游河段，是西江下游廣西境內(nèi)的最后一個規(guī)劃梯級電站，壩址位于廣西梧州市上游 12km的潯江干流上，距下游蒼梧縣城 1.5km。樞紐壩址橫貫三江（內(nèi)江、中江、外江）兩島（長洲島、泗化洲島）。

電站采用 15臺燈泡貫流式發(fā)電機，單機容量42MW，總裝機容量為 630MW。設有一線千噸級、一線兩千噸級船閘。水庫正常蓄水位 20.6m，汛期限制水位18.6 m，水庫校核洪水位時總庫容56億m3，正常蓄水位時庫容18.6億m3。

圖1 鋼管標埋設大件圖

1 運行期水準網(wǎng)的建立

長洲水利樞紐經(jīng)過5年建設，現(xiàn)已進入發(fā)電運行時期。長洲水利樞紐水準網(wǎng)工作基點的建立也已完成，并通過驗收。

長洲水利樞紐水準網(wǎng)是整個水利樞紐水工建筑物運行期垂直位移觀測的基準網(wǎng)點，并為監(jiān)測水工建筑物垂直位移提供保障。

長洲水利樞紐運行期垂直位移觀測網(wǎng)的布置大體根據(jù)設計藍圖《樞紐水準網(wǎng)總布置圖（45002S-050-047）》進行布置，從樞紐左岸至右岸共布置水準網(wǎng)工作基點5座，其中2座雙金屬標（水3、水6），3座鋼管標（水1、水4、水5）。

雙金屬標與鋼管標的結(jié)構(gòu)圖及水準網(wǎng)具體布置見圖1、2。

圖2 雙金屬標埋設大件圖

2 水準網(wǎng)觀測

長洲水利樞紐原有水準網(wǎng)主要由長水基右及長水基左兩座深層基巖雙金屬標及部份埋石水準點組成，主要用于施工期精密水準控制。

但是由于工程施工期大面積開挖及回填對一部份埋石水準網(wǎng)工作基點造成了破壞，加上左岸長水基左所埋設地點受洛湛鐵路基礎回填的影響，于2006年遭到破壞，至今仍保存完好的只有長水基右雙金屬標。

為了保證整個大壩變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的整體性及延續(xù)性，建立長洲水利樞紐運行期水準網(wǎng)的統(tǒng)一基準。本次水準網(wǎng)觀測路線以長水基右為基準點進行閉合路線測量，長洲水利樞紐水準網(wǎng)閉合環(huán)線從長水基右銅開始，經(jīng)過水6、水5、水4、水3、水1然后測回至長水基右銅。

水準網(wǎng)觀測的作業(yè)技術(shù)依據(jù)：《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-91），觀測前對水準儀和水準尺進行檢驗和校正。

2.1 觀測前的準備工作

觀測儀器設備，在觀測開始前，必須先晾儀器，使儀器設備的溫度與大氣溫度趨于一致，然后再精密調(diào)平，進行觀測。在晾儀器和整個觀測過程中，儀器不得受到日光的直接照射。野外觀測應選擇有利時間進行。

2.2 精密水準法測量

此次觀測采用了 DNA03型號的電子水準儀，DNA03電子水準儀測量精度高，達到了0.3mm/km。最小讀數(shù)顯示達0.01mm。從以往的水準網(wǎng)觀測成果進行統(tǒng)計來看，閉合差及其精度非常理想。

精密水準觀測的要求應按《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-91）一等測量規(guī)定執(zhí)行。

每次觀測均由往、返測組成。嚴格按照奇數(shù)站“后前前后”、偶數(shù)站“前后后前”的觀測順序進行觀測。由往測轉(zhuǎn)為返測時，標尺應該互換。觀測時，必須保證標心和標尺底面清潔無塵。在水準測量中，應盡量設置固定測站和固定轉(zhuǎn)點，以提高觀測的精度和速度。精密水準路線限差及閉合差不得超過表1的規(guī)定。

表1 精密水準路線限差及閉合差之限值

3 數(shù)據(jù)傳輸與觀測精度分析

3.1 數(shù)據(jù)傳輸

經(jīng)過近一個月的觀測，圓滿完成任務。數(shù)據(jù)傳輸主要利用（Leica Ceo Office）辦公軟件進行數(shù)據(jù)的下載，下載為.GSI格式文件,通過自編EXCEL程序完成數(shù)據(jù)的提取,最后得到各站的前后視距，累計視距、累計高程等等。

3.2 成果分析

從此次觀測結(jié)果來看，長洲水利樞紐主壩水準路線從長水基右銅開始經(jīng)過水6～水3、水1再回到長水基右銅閉合環(huán)線中，水準路線總長10.311km，共計286站。

各工作基點間往返測不符值計算見表2，均滿足一等水準測量規(guī)范要求。

表2 長洲水利樞紐水準網(wǎng)觀測成果精度表

從表中可以看出每段往返測高程大大小于往返測高差不符值，說明成果可靠。

其中往測環(huán)線閉合差為0.00039m,返測環(huán)線閉合差為-0.00079,均小規(guī)范環(huán)線閉合差0.0064m,滿足規(guī)范要求。

根據(jù)表2中計算出往返測高差不符值，可以計算出每公里水準測量的偶然中誤差 M△的值：

式中：△—— 測站往返測高差不符值，mm

R —— 測段長度，km

n —— 測段數(shù)

將表3中各測段往返測高差不符值代入上式，可得：

表3 每公里水準測量的偶然中誤差

因此本次觀測每公里水準測量的偶然中誤差小于規(guī)范要求，觀測質(zhì)量優(yōu)。

3.3 資料的整理

資料整理應做好原始觀測數(shù)據(jù)的檢驗、觀測數(shù)據(jù)的計算。通過計算并平差得到長洲水準網(wǎng)觀測值成果表，見表4。

表4 長洲水利樞紐水準網(wǎng)觀測平差計算表

4 結(jié) 論

數(shù)字水準儀讀數(shù)客觀、真實，因此避免了測量工作當中的測、記誤差，確保了數(shù)據(jù)的可靠性。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析表明，此次觀測成果質(zhì)量優(yōu)，該水準網(wǎng)各項指標均滿足規(guī)范要求。因此水1、水3～水6可以作為長洲水利樞紐工程運行期垂直位移周期性變形觀測的工作基點。

[1]國家一、二等水準測量規(guī)范.中華人民共和國國家標準.中國標準出版社出版,2006