陳培真

(溫州市水利局 325000)

1 概述

1.1 工程概況

趙山渡引水工程是飛云江干流中游河段上的控制水利工程，是珊溪水利樞紐工程的重要組成部分，由引水樞紐工程和輸水渠系工程兩部分組成，引水樞紐工程位于溫州瑞安市龍湖鎮(zhèn)西北的趙山渡，距溫州市87km。閘址以上流域面積2302km2，多年平均流量88.8m3/s;珊溪—趙山渡區(qū)間面積773km2，相應(yīng)區(qū)間流域多年平均降水量為1869mm，多年平均徑流量8.3億m3。水庫(kù)校核洪水位23.37m，設(shè)計(jì)洪水位和正常蓄水位 22.0m，電站裝機(jī)容量 2×10MW，總庫(kù)容3414萬(wàn)m3。工程是以供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電、防洪綜合利用的Ⅱ等大(2)型水利工程。

工程由左右岸混凝土重力壩、河床式電站廠房和泄洪閘等組成。泄洪閘位于主河床，最大閘高29.0m，閘頂長(zhǎng)367.4m(含重力壩和河床式廠房)，設(shè)有16個(gè)閘孔，孔寬12m。河床式廠房位于右岸河灘，安裝兩臺(tái)單機(jī)容量10MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。泄洪閘地基主要為砂礫卵石，采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理;左右岸混凝土重力壩、廠房地基巖性為角巖化粉砂質(zhì)泥巖，基礎(chǔ)進(jìn)行了固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理。

1.2 大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

該工程等別為Ⅱ等，大壩安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要是水平位移、垂直位移、上下游水位和降雨等。

1.2.1 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

在左右岸重力壩、廠房、泄洪閘等壩段壩頂25.5m高程沿0+006.50樁號(hào)設(shè)置一條視準(zhǔn)線，共布置22個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)編號(hào)從右岸重力壩至5號(hào)泄洪閘孔左邊墩依次為CD1～CD11，從7號(hào)泄洪閘孔至左岸重力壩依次為 CD12～CD22。

視準(zhǔn)線采用分段觀測(cè)，設(shè)置3個(gè)工作基點(diǎn)，分別位于右岸重力壩，樁號(hào)閘右0+093.55，編號(hào)GZ1;6號(hào)泄洪閘孔左邊墩，樁號(hào)閘左0+090.60，編號(hào)GZ2;左岸重力壩，樁號(hào)閘左0+280.00，編號(hào)GZ3。

在右岸視準(zhǔn)線延長(zhǎng)線上設(shè)置一個(gè)校核基點(diǎn)，在左岸公路旁視準(zhǔn)線上下游側(cè)設(shè)置兩個(gè)校核基點(diǎn)(上游點(diǎn)編號(hào)為ZX1，下游點(diǎn)為ZX2)。水平位移采用視準(zhǔn)線小角度法施測(cè)。

1.2.2 垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

垂直位移測(cè)點(diǎn)與水平位移測(cè)點(diǎn)共用。水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)在左右岸上壩公路邊，BM1位于右樁號(hào)0+011.0、閘右0+094.65處，左岸公路邊水準(zhǔn)基點(diǎn)BM2已被破壞，用同等級(jí)水準(zhǔn)S1替代 BM2，S1位于公路邊樁號(hào)0+265.00、閘左0+300.00處。垂直位移按國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)。

1.2.3 環(huán)境量監(jiān)測(cè)

上、下游水位采用壓力式自記水位計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，上游水位測(cè)站設(shè)置在上游岸邊，距大壩約1km;下游水位測(cè)站設(shè)置在右岸下游辦公樓附近。另外還設(shè)置水尺可進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)。降雨監(jiān)測(cè)用的雨量計(jì)設(shè)置在右岸廠房頂。

1.3 監(jiān)測(cè)工作實(shí)施情況

a.水平位移采用小角度法施測(cè)，角度觀測(cè)三測(cè)回，儀器為日本賓得R-122全站儀，按下列方式進(jìn)行觀測(cè):

在GZ1工作基點(diǎn)設(shè)站，后視GZ2工作基點(diǎn)，觀測(cè)CD2～CD5測(cè)點(diǎn);

在GZ2工作基點(diǎn)設(shè)站，后視GZ1工作基點(diǎn)，觀測(cè)CD6～CD12測(cè)點(diǎn);

在GZ2工作基點(diǎn)設(shè)站，后視GZ3工作基點(diǎn)，觀測(cè)CD13～CD17測(cè)點(diǎn);

在GZ3工作基點(diǎn)設(shè)站，后視GZ2工作基點(diǎn)，觀測(cè)CD18～CD22測(cè)點(diǎn)。

b.垂直位移按國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量要求實(shí)測(cè)，水準(zhǔn)路線由水準(zhǔn)基點(diǎn) S1、水準(zhǔn)工作 GZ2以及位移測(cè)點(diǎn)CD1～CD22組成一個(gè)閉合環(huán)。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀運(yùn)行評(píng)價(jià)

2.1 變形監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

a.從現(xiàn)場(chǎng)檢查情況看，對(duì)照DL/T 5178—2003《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求，主要存在的問題為:?視準(zhǔn)線各測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;?視準(zhǔn)線測(cè)點(diǎn)觀測(cè)時(shí)采用三角架垂球?qū)χ校瑴y(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)保證滿足規(guī)范要求的監(jiān)測(cè)精度不利;?觀測(cè)墩頂部設(shè)置的對(duì)中底盤銹蝕嚴(yán)重;?左右壩肩校核基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)相距太近，屬于同一區(qū)域，如測(cè)點(diǎn)發(fā)生位移，校核基點(diǎn)、工作基點(diǎn)也有可能產(chǎn)生不同程度的位移，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能正確反映測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移情況。

b.本工程視準(zhǔn)線長(zhǎng)達(dá)374m，采用小角度法分段觀測(cè)的方法是正確的。但由于目前壩頂小角度法觀測(cè)時(shí)，GZ2作為后視或測(cè)站，在計(jì)算中沒有考慮到GZ2實(shí)際發(fā)生的位移，因此目前計(jì)算得到的壩頂各水平位移測(cè)值存在著系統(tǒng)差值，且各測(cè)點(diǎn)不同。具體演算說(shuō)明如下:

設(shè)GZ2在第j次觀測(cè)時(shí)相對(duì)首次觀測(cè)時(shí)發(fā)生了位移ε1j，相對(duì)2002年3月日觀測(cè)時(shí)發(fā)生了位移ε3j，并設(shè)CD2～CD12至 GZ1距離為 S1i，CD13～CD22至GZ3距離為S3i，GZ1至 GZ2的距離為 S12，GZ3至 GZ2的距離為 S32，各測(cè)點(diǎn)目前計(jì)算得到的水平位移為δji，各測(cè)點(diǎn)實(shí)際的位移為Δji(參見示意圖):

測(cè)點(diǎn)實(shí)際位移Δji計(jì)算示意圖

正確的觀測(cè)方法是在GZ1和GZ3觀測(cè)時(shí)，后視點(diǎn)分別選擇GZ3和GZ1，同時(shí)均觀測(cè)GZ2，取得GZ2的位移值。GZ1觀測(cè)得到的 GZ2測(cè)值的精度為:，GZ3觀測(cè)得到的GZ2測(cè)值的精度為:，最終的GZ2測(cè)值應(yīng)該取兩者的加權(quán)平均，這樣，將S12=184m、S32=190m代入公式，得到GZ2加權(quán)平均測(cè)值Xj的精度為±0.67 mαmm。式中mα為測(cè)角中誤差，以秒為單位。

計(jì)算時(shí)，在GZ1、GZ3觀測(cè)的各測(cè)點(diǎn)的測(cè)值為最終測(cè)值，在GZ2點(diǎn)觀測(cè)時(shí)，當(dāng)后視GZ1時(shí)，觀測(cè)的各測(cè)點(diǎn)的測(cè)值應(yīng)按計(jì)算，當(dāng)后視GZ3時(shí)，觀測(cè)的各測(cè)點(diǎn)的測(cè)值應(yīng)按計(jì)算，各測(cè)點(diǎn)的位移則為Δ=Y－Y，其中Yjiji0i0i為該點(diǎn)初次測(cè)值。

c.目前垂直位移按國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量要求實(shí)測(cè)，每公里偶然中誤差為±5mm，全中誤差為±10mm，不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，應(yīng)改用一等水準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)。

2.2 環(huán)境量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

上下游水位、降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)遙測(cè)，能滿足要求，但應(yīng)增設(shè)氣溫監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，所有環(huán)境量監(jiān)測(cè)資料應(yīng)與變形、滲流等監(jiān)測(cè)資料一起長(zhǎng)期保存。

3 監(jiān)測(cè)資料分析

3.1 水平位移監(jiān)測(cè)資料分析

3.1.1 水平位移監(jiān)測(cè)資料特征值統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析(見表1)，壩頂水平位移各測(cè)點(diǎn)最大值在－0.69～4.04mm之間，最小值在－6.56～0.00mm之間，最大年變幅在1.56～8.81mm之間。

表1 壩頂水平位移特征值統(tǒng)計(jì)

3.1.2 壩頂視準(zhǔn)線測(cè)點(diǎn)水平位移實(shí)測(cè)過(guò)程統(tǒng)計(jì)分析(過(guò)程線略)

a.各測(cè)點(diǎn)的精度較低，水平位移測(cè)值規(guī)律性較差。

b.隨著監(jiān)測(cè)工作的正常開展，監(jiān)測(cè)資料的連續(xù)性，測(cè)值精度有所提高。

c.上下游水位對(duì)壩頂水平位移的影響較小，其主要原因是上下游水位運(yùn)行平穩(wěn)，總體水位變幅較小。

d.各測(cè)點(diǎn)時(shí)效位移不明顯。

3.2 垂直位移監(jiān)測(cè)資料分析

3.2.1 特征值統(tǒng)計(jì)

根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析(見表2)，壩頂垂直位移各測(cè)點(diǎn)最大值在14.4～24.5mm之間，最小值在4.5～18mm之間，最大年變幅在2.5～13.9mm之間。泄洪閘壩段的測(cè)點(diǎn)測(cè)值相對(duì)其他壩段較大。

表2 壩頂垂直位移特征值統(tǒng)計(jì)

3.2.2 壩頂垂直位移實(shí)測(cè)過(guò)程統(tǒng)計(jì)分析(過(guò)程線略)

a.隨著測(cè)次增加，各測(cè)點(diǎn)的位移開始呈明顯的年周期性變化。

b.相鄰壩段測(cè)點(diǎn)變化同步性較好，可以判斷相鄰壩段上下的錯(cuò)動(dòng)值很小。

c.上下游水位對(duì)壩頂垂直位移的影響較小。

d.各測(cè)點(diǎn)存在明顯的時(shí)效位移。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)本工程現(xiàn)大壩運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及近年來(lái)所觀測(cè)資料分析，目前大壩監(jiān)控系統(tǒng)存在監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置、設(shè)施不完備，監(jiān)測(cè)精度低等諸多問題，已不能滿足現(xiàn)代水利設(shè)施運(yùn)行管理的要求。為了確保工程運(yùn)行安全，建議對(duì)現(xiàn)大壩觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行更新改造:一是壩頂水平位移采用視準(zhǔn)線活動(dòng)覘牌法監(jiān)測(cè)。對(duì)現(xiàn)視準(zhǔn)線進(jìn)行更新改造，在現(xiàn)視準(zhǔn)線處設(shè)置一條視準(zhǔn)線，增設(shè)1個(gè)水平位移校核基點(diǎn)和兩個(gè)水平位移工作基點(diǎn)，更新改造原有水平位移工作基點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)和校核基點(diǎn);二是垂直位移采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法監(jiān)測(cè)，按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)。垂直位移監(jiān)測(cè)增設(shè)兩組基準(zhǔn)點(diǎn)。三是在壩頂25.0m高程4號(hào)與5號(hào)、6號(hào)與7號(hào)、13號(hào)與14號(hào)閘室之間閘墩伸縮縫各布置一套三向型板式測(cè)縫計(jì)，用以監(jiān)測(cè)伸縮縫張開、錯(cuò)動(dòng)和不均勻沉降三個(gè)方向的位移情況;四是在左右岸重力壩段、廠房壩段、泄洪閘閘墩距上游面80cm的位置各布置一個(gè)揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)孔，用于監(jiān)測(cè)各壩段的揚(yáng)壓力;五是在左、右岸各布置兩個(gè)繞壩滲流監(jiān)測(cè)孔，用于監(jiān)測(cè)繞壩滲流。