视准线法在乌江站水平位移观测中的应用

王宏仕， 王 磊

(安徽省驷马山引江工程管理处,安徽 马鞍山 238251)

乌江抽水站是安徽省驷马山引江工程的重要组成部分，属于河床式泵站，干室型泵房，装机6台，总装机容量9600kW，属大(1)型泵站。工程建成投入使用40多年来，抵御1991、2008、2020年特大洪水，抗御1978、1994、2000、2011、2019年特大干旱。2019年提引江水4.1×108m3，创历年记录，有效地缓解了灌区旱情，其抗灾能力、社会经济效益日益突出。

1 水平位移观测系统的建立

1.1 监测方法

水平位移监测的方法主要有视准线法、小角法、极坐标法等。乌江抽水站主轴线为单一直线，泵站建筑物长度70m，工作基点距离约为180m，且高差不大，方案比较后确定采用固定端点视准线观测法，如表1所列。

表1 水平位移常用监测方法比较

1.2 观测布置

基点布置。工作基点供安装经纬仪或固定觇标用，应稳定可靠，一般建立在建筑物两岸的岩基上或不受位移影响的土基上。根据乌江抽水站布置形式和地形，将观测视准线布置在上游侧，并和泵站纵轴线平行。分别布置在上游右侧的分流岛上、上游左侧稳定区内。

测点布置。位移测点供安置活动觇标用，对于混凝土建筑物，对中基座可用膨胀螺栓锚固在建筑物表面。多个位移测点基座安装时中心均要在视准线上。泵站主厂房为块基型结构，3块独立底板(两边为4台机组一块底板，中间两台机组1块底板)。每块底板首尾各设置1个监测点，在工作桥上共布置6个位移测点。

2 视准线法进行水平位移的误差分析和计算

2.1 观测步骤

基座具有强制对中功能，因此安装经纬仪、固定觇标及活动觇标无需对中。观测时，一端工作基点安置经纬仪，另一端工作基点安置固定觇标，调整经纬仪长水准管，进一步整平，用望远镜十字丝瞄准固定觇标十字丝，然后固定水平度盘，确定视准线。

在位移测点上安装活动觇牌，调整使水准泡居中。由观测人员用对讲机指挥活动觇标操作人员，旋转移动活动觇标，使活动觇标中心线与经纬仪望远镜竖丝重合，在分划尺与游标上读数,然后移动觇牌从相反方向再重新对准视线并读数,取平均值作为半个测回值。再用反镜类似再观测1次，完成1个测回。取正反镜2次读数的平均值作为1个测回的成果。

2.2 精度分析

影响观测精度主要有照准误差、读取活动觇标上游标读数的中误差、仪器对中与觇标偏心误差、水平折光、望远镜调焦误差等。经分析照准误差是主要误差。

设A、B为固定工作基点，K为位移标点，如图1所示。半测回的照准误差由照准固定工作基点和位移标点2部分组成。

图1 位移测点示意图

照准K点的中误差计算公式，如式(1)

(1)

其中，60″为人眼的分辨率；v为望远镜放大倍率,ρ″=206265。

在A点照准B点的误差对K点影响的中误差，如式(2)

(2)

1个测回的中误差计算公式，如式(3)

(3)

代入数据，得到乌江站各位移标点一个测回照准理论中误差，如表2所列。

表2 乌江站各位移标点一个测回照准理论中误差

由表2可见，1个测回照准最大中误差为0.76mm。对照《混凝土坝安全监测技术规范(DL/T 5178-2003)》规定，当采用J2经纬仪观测时，混凝土坝坝顶水平位移观测精度( 中误差)应不低于1.0mm。观测精度满足要求。

3 观测资料整理及成果分析

观测记录经过计算、校核，填写观测成果统计表。根据水平位移主要影响因素，以近1年来3号、6号点观测数据为例，绘制乌江抽水站时间～位移关系曲线、水位差～位移关系曲线，如图2、图3所示。

图2 3号、6号点时间～位移关系曲线

图3 3号、6号点水位差～位移关系曲线

从关系曲线可以看出，水平位移随着温度、水位等外界因素的变化有微小波动，水平位移随上下游水位差增大有微小增加，符合变形规律，在正常范围内。

4 结束语

乌江抽水站运行30多年，位移量变化微小，视准线法进行水平位移观测能满足精度要求。