萊卡TS30全站儀在桃山水庫大壩水平位移觀測中應(yīng)用

李春楊，牛煥文

(黑龍江省桃山水庫管理處，黑龍江七臺河154600)

1 桃山水庫地理概況

桃山水庫位于黑龍江省七臺河市桃山區(qū)、倭肯河中上游，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合功能于一體的大型水庫。流域面積2 043 km2，水庫總庫容為2.64億m3，設(shè)計(jì)庫容2.16億m3，興利總庫容0.98億m3，死庫容0.18億 m3，凈調(diào)節(jié)庫容0.83億 m3。P=0.95時，設(shè)計(jì)城市供水能力為2 300萬m3，同時每年可為下游農(nóng)業(yè)提供水量6 000萬 m3，灌溉水田7 667 hm2，菜田800 hm2，并保護(hù)著七臺河市及16處村屯幾十萬人民生命財產(chǎn)的安全。桃山水庫現(xiàn)已經(jīng)成為七臺河市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)資源，是七臺河市人民生產(chǎn)、生活和農(nóng)業(yè)的主要水源。

2 水平位移監(jiān)測水準(zhǔn)基點(diǎn)及變形觀測斷面設(shè)立

2.1 采用基準(zhǔn)

平面基準(zhǔn):北京54坐標(biāo)系統(tǒng)。

高程基準(zhǔn):1956年黃海高程基準(zhǔn)。

變形觀測斷面共有五個斷面，設(shè)有54個水準(zhǔn)基點(diǎn)，線路總長2.86 km。其中34個變形點(diǎn)SA，20個平面基準(zhǔn)點(diǎn)SD。這20個平面基準(zhǔn)點(diǎn)SD是變形觀測的基礎(chǔ)，其基準(zhǔn)樁必須保證堅(jiān)固和穩(wěn)定，因此基準(zhǔn)樁必須選在變形區(qū)以外，且地質(zhì)條件好，又能夠永久保存的水庫山上和路邊。為校核基準(zhǔn)點(diǎn)SD的穩(wěn)定，設(shè)置成基準(zhǔn)點(diǎn)組(一組四個基準(zhǔn)點(diǎn))，共5個基準(zhǔn)組。見圖1、圖2。

1)一組 SD1(SD1—1、SD1—2、SD1—3、SD1—4)。

2)二組 SD2(SD2—1、SD2—2、SD2—3、SD2—4)。

3)三組 SD3(SD3—1、SD3—2、SD3—3、SD3—4)。

4)四組 SD4(SD4—1、SD4—2、SD4—3、SD4—4)。

5)五組 SD5(SD5—1、SD5—2、SD5-3、SD5-4)。

2.2 主壩布置

在主壩上設(shè)有3個變形觀測斷面，見圖1，基準(zhǔn)組分別為SD1、SD2、SD3(各4個基準(zhǔn)點(diǎn))。在每個斷面上各布設(shè)8個變形點(diǎn)SA，共24個。其中迎水坡上設(shè)一個變形觀測斷面，背水坡設(shè)兩個變形觀測斷面。將3個變形觀測斷面上的所有測點(diǎn)納入水平位移監(jiān)測網(wǎng)，工作基點(diǎn)SD作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測定斷面上其余24個測點(diǎn)SA的變形量。

2.3 副壩布置

在副壩上設(shè)有2個變形觀測斷面，見圖2，基準(zhǔn)組分別為SD4、SD5(各四個基準(zhǔn)點(diǎn))。在每個斷面上各布設(shè)5個變形點(diǎn)SA，共10個。迎水坡、背水坡各設(shè)一個變形觀測斷面。將2個觀測斷面上的所有測點(diǎn)納入水平位移監(jiān)測網(wǎng)，工作基點(diǎn)SD作為基準(zhǔn)，采用極坐標(biāo)法測定斷面上其余10個測點(diǎn)SA的變形量。

圖1 主壩滲流觀測平面布置圖

圖2 副壩觀測設(shè)備平面布置圖

3 測量儀器的選擇及測量方法

3.1 測量儀器的選擇

對平面基準(zhǔn)網(wǎng)采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)高精度靜態(tài)測量方式進(jìn)行觀測，對基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)按二等水準(zhǔn)的限差和要求進(jìn)行測量，對水平位移監(jiān)測桃山水庫采用高精度徠卡TS30全站儀。

徠卡TS30全站儀是一種多功能一體的精密測量儀器，它完美地結(jié)合了角度測量，距離測量，自動目標(biāo)識別及快速跟蹤功能為測量工程師提供了極高的性能，同時它能省時省力，切不需要計(jì)算測量成果，在測量時選擇帶有水準(zhǔn)氣泡的棱鏡。

3.2 測量方法

水庫觀測標(biāo)點(diǎn)共5排，兩側(cè)岸坡山上的穩(wěn)定位置共埋設(shè)20個基準(zhǔn)點(diǎn)，每排觀測標(biāo)點(diǎn)兩端各有兩個基準(zhǔn)點(diǎn)SD為觀測用。水庫引用的高程系統(tǒng)為黃海高程系統(tǒng)。采用高精度徠卡TS30全站儀對大壩進(jìn)行水平位移觀測，需對大壩所有變形點(diǎn)SA進(jìn)行測量。首先應(yīng)給儀器定向，即先輸入架有全站儀的基準(zhǔn)樁上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再用另一個架有棱鏡的基準(zhǔn)樁上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)完成定向，定向確定無誤后。再用每排基準(zhǔn)對此排所有觀測標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行全站儀坐標(biāo)測量，即一個基準(zhǔn)點(diǎn)架設(shè)儀器，另一個基準(zhǔn)點(diǎn)作為方向校核。再依次測量變形點(diǎn)SA上的坐標(biāo)，記錄好。每個基準(zhǔn)點(diǎn)都有其固定的坐標(biāo)X(北坐標(biāo))，Y(東坐標(biāo))，將其記錄作為每次測量的基礎(chǔ)資料。各個觀測標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)與往次測量成果進(jìn)行分析對比，得出數(shù)據(jù)，為水庫大壩的安全運(yùn)行提供科學(xué)的保證［1］。副壩水平位移檢測表見表1。

表1 副壩水平位移監(jiān)測表

4 結(jié)語

采用徠卡TS30全站儀對水庫進(jìn)行大壩水平位移監(jiān)測，省時省力，靈活便捷，速度快，觀測成果較高。以及采用全局控制與局部加強(qiáng)結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，因此桃山水庫采用徠卡TS30全站儀進(jìn)行水平位移網(wǎng)形觀測。

［1］龐依利.全站儀在白荻溝水庫大壩變形觀測中的應(yīng)用及推廣［J］.陜西水利，2012(03):88-89.