尼尔基水利枢纽坝上水准网(点)对沉降位移观测分析

刘基峰

(嫩江尼尔基水利水电有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005)

尼尔基水利枢纽坝上水准网(点)对沉降位移观测分析

刘基峰

(嫩江尼尔基水利水电有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005)

水库大坝的安全，是关系到社会稳定发展和人民生命财产安全的大事。是国家安全的重要方面。对于沥青混凝土心墙的砂砾石坝来说，做好沉陷和位移观测甚为重要。如何布置水准网点是技术关键点，观测后的数据处理分析，对大坝安全状况做出综合分析和评价更具现实意义。

水库大坝;安全;水准;监测

1 工程位置与水库技术特征

尼尔基水利枢纽工程位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上，坝址距离内蒙古莫力达瓦达斡尔自治旗(尼尔基镇)约2 km，距最近铁路讷河火车站23.5 km，坝址距下游齐齐哈尔市130 km。

尼尔基水利枢纽总库容86.10亿m3，枢纽为Ⅰ等大(1)型工程，主要建筑物为1级，右岸灌溉洞、消能防冲建筑物及其上下游导墙等级为3级。地震基本烈度Ⅵ度，挡水坝、溢洪道、河床式电站厂房坝段等均按Ⅵ度设防。设计采用1000 a一遇洪水标准，非常运用情况采用可能最大洪水。坝址以上控制流域面积为6.64万km2，占嫩江流域总面积的22.4%，多年平均径流量为104.70亿m3。工程总投资765 937万元。

水库正常蓄水位216.00 m、设计洪水位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、调节库容59.68亿m3、防洪库容23.68亿m3。

枢纽工程以防洪为主、兼顾城乡供水、发电、灌溉、航运，可为下游提供补偿供水30.03亿m3，并为远期北水南调工程提供水源。枢纽工程建成后，可使齐齐哈尔市防洪标准由50 a一遇提高到100 a一遇。枢纽至齐齐哈尔河段的防洪标准，由20 a一遇提高到50 a一遇。齐齐哈尔以下到大赉段的防洪标准，由35 a一遇提高到50 a一遇。电站装机250 MW，多年平均发电量6.387亿kW·h。

2 工程安全监测水准网布设

2.1 监测设计概况

2.1.1 外部变形监测设计

外部变形是反映大坝性状的综合指标，其观测方法比较简便，成果直观可靠。为了确保观测精度，外部观测采用分级布网实施，即一级为工作基点网，二级为测点网。以主坝、厂房和溢洪道位移观测为主，左、右副坝位移观测为辅。

2.1.2 精密水准基点网布置

为量测垂直位移，在水库地基变形范围以外设置高程基准点。为了减少日常观测工作量和减少测量误差的累积，并为工程建筑物提供高程控制点。在坝区、坝体、厂房、溢洪道等建筑物附近设置水准工作基点，用作量测建筑物及其基础垂直位移的依据。在坝周围区域共建立了13组水准工作基点，以此组成精密水准网，作为垂直位移观测的基点网。

2.1.3 精密水准二级网布置

充分利用基点网中的水准工作基点，结合在厂房设置的倒垂双标测点，组成闭合或附合水准路线按二等水准精度施测。

2.1.4 主坝垂直位移观测

主坝坝体垂直位移观测按照80 m左右布置一个测点，在坝顶布置测点21个。主坝下游高程为191.50 m、205.00 m马道上同样按照80 m左右布置一个测点，分别布置测点21个，共计63个测点。

3 观测数据比较

3.1 近坝区位移监测

3.1.1 工程概况

本工程近坝区位移监测为高程控制网，为了监测坝区和坝体的垂直位移，在大坝下游处布置了水准原点组1组(4点)，编号为LB1-1～LB1-4，工作基点13组(26点)，编号为IS1-1～IS13-2，组成了垂直位移监测精密水准网。该监测网2004-05开始建造，2005-09水准工作基点建造完成。

3.1.2 监测资料分析

近坝区岩体位移监测网观测，按照监测技术规范要求，每年观测1次，从表1可以看出，水准工作基点位移大多数呈下沉趋势。2005年垂直位移在-0.3～5.7 mm，最大位移变化点IS8-2，主要位移是来自基础沉陷变形，其余点变形均较小。2006年蓄水后，近坝区变形基本呈下降趋势，垂直位移在-0.2～10.4 mm，最大位移变化点IS7-2，2007～2008年初库水位逐步降低，近坝区垂直位移呈回弹趋势，位移在-6.5～8.7 mm，最大位移变化点IS2-2。

表1 水准观测位移计算

3.1.3 坝体垂直位移监测

3.1.3.1 工程概况

坝体垂直位移监测，在主副坝坝顶、主坝下游205 m马道、主坝下游191.5 m马道布置垂直位移监测标点，充分利用水准监测网中的水准工作基点，结合在厂房、溢洪道设置的倒垂双标测点，组成闭合或附合水准路线。

主坝坝顶垂直位移监测在坝顶布置垂直位移测点21个，编号为LD14～LD34。主坝下游高程为191.50 m、205.00 m马道上垂直位移监测在该高程布置垂直位移测点42个，编号为LD35～LD76。左副坝垂直位移监测在坝体布置垂直位移测点13个，编号为LD1～LD13，右副坝垂直位移监测在坝顶布置垂直位移测点26个，编号为LD77～LD103。为了监测水平固定测斜仪的绝对位移，在孔口处布设联系水准点，编号为LX1～LX9。

3.1.3.2 坝体垂直位移监测分析

坝后191 m高程垂直位移观测2005-04进行了基准值观测，垂直位移变幅为-8.7～13.80 mm。2005-2006年坝体垂直位移呈增大趋势，最大垂直位移发生在LD75点，桩号2+977 m。2007-2008年初受库水位降低影响垂直位移呈反弹趋势，反弹幅度在7 mm左右，垂直位移有所减小。详见图 1、图 2。

坝后191 m高程垂直位移于2007-07出现反弹，线形较陡，主要因为高程控制网测量频率为每年一次，而坝体水准点测量频率为每月一次，未根据高程控制网进行修正。2006-11—2007-07，坝体水准点8次测值均以2006-11工作基点测值为基准，2007-07以后水准点测值以2007-07工作基点测值为基准，由于两次基点垂直位移变化较大，所以才会出现坝体垂直位移陡降的现象。

图1 主坝191排水体垂直位移分布图

图2 191 m高程垂直位移过程线

205马道水准观测点受施工影响于2006年建成，经过6个月的稳定期，对垂直位移进行了观测。2007-2008年初受库水位持续降低影响垂直位移有反弹现象，最大垂直位移-8.5 mm发生在LD39所在位置桩号1+864 m，其它各点位移值不同程度反弹。见图3、图4。从分布图可以看出，汛期主坝205 m高程下沉约2 mm。

主坝205 m高程垂直位移于2007-07也出现反弹，线形较陡，原因同191高程所述。

图3 主坝205马道垂直位移分布图

图4 205马道垂直位移过程线

主坝坝顶水准观测点受施工影响于2006年建成，主坝坝顶水准观测点最大垂直位移18.4 mm，发生在LD14所在位置桩号1+614 m。其中导流明渠段测点LD14～LD18位移较其它位置测点垂直位移偏大，位移值从右到左逐渐增大，详见图5。垂直位移发展过程上导流明渠段测点LD18～LD14逐步增大，详见图6。

图5 主坝坝顶垂直位移分布图

图6 主坝坝顶垂直位移过程线分布图

左右副坝坝顶水准观测点受施工影响于2006年建成，最大垂直位移LD12为54.5 mm，位于1+349 m桩号位置，从位移分布图分析垂直位移与坝高相关性明显。详见图7、8、9。

图7 左副坝坝顶垂直位移分布图

图8 右副坝坝顶垂直位移分布图

图9 副坝垂直位移过程线示意图

4 结论

水利大坝是我国水利工程体系的重要组成部分，是国民经济和社会发展的重要基础设施，水库大坝的安全管理和运行，是我们水利工作者义不容辞的责任。为了预防和控制事故的发生，必须加强大坝的安全检查和各种监测，通过以上观测与综合分析可以看出，对砂砾石坝上的水准监测网的合理布置，对反映大坝的真实沉降尤为重要。通过这一过程可以及时掌握大坝形态，发现存在的问题并及时处理。

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1007-7596(2011)06-0099-03

2011-05-04

刘基峰(1963-)，男，辽宁丹东人，工程师，从事大坝安全监测工作。