硬壳坝在洙盘二座水毁大坝修复中的应用

一、前言明渠截流水文监测是明渠截流系统工程的保障服务系统，主要为截流施工进占戗堤的稳定性、截流河段总落差及上下游戗堤分担落差的分配、龙口流速及其分布对抛投物的影响提供动态水文和水力学实时信息，同时为二期围堰拆除区的水下形象及对导流底孔分流能力的影响等进行全面系统的动态监测，掌握截流全过程的截流戗堤形象和水文要素的变化特征及规律性，为截流设计优化、实体模型跟踪试验、水文预报、水文及水力学计算、科学研究、截流施工监理及管理决策提供准确可靠的水文信息。口门区的水文监测是截流水文监测重要的组成部分。截流是以戗堤的不断推进、口门的不断缩窄为最显著的特征的。口门的水力要素的变化是直接关系到截流施工进展的关键因素之一，对资料的准确性、时效性要求极高。同时口门区的水文监测受到截流戗堤进占施工的直接影响，安全风险较大。因此，口门区的水文监测既是水文监测的重点，也是水文监测的难点。在三峡工程导流明渠截流水文测报工作中，口门区水文监测主要包括实时监测截流戗堤口门宽、裹头形象和裹头水位测量等工作任务。为了及时、准确、安全地实施口门水文监测任务，使用了激光全站仪配合EPS成图测绘系统。二、测绘系统组成及特点测绘系统由激光全站仪、EPS成图软件、计算机及数据处理与传输部分组成。激光全站仪是新一代测量仪器，集测距、测角于一身，并且在有人立尺和无人立尺状态下均可有效使用，在实际工作中比较灵活。EPS成图软件，可以方便地进行展点、连线、编绘、计算等功能。数据处理与传输主要将实时监测数据、图像传输至下一层使用者。该套系统的使用，实现了无人立尺状态下测点坐标、高程等信息的自动采集、处理和形成电子数字地形图，准确、清晰地监控截流戗堤的进占状态、形象和其他实时水文信息，从而有效地指导截流施工和水文测报工作。在三峡工程明渠截流水文测测中，我们使用Trimble激光全站仪、清华山维EPS成图软件和太平洋数据链。三、截流戗堤口门区水文监测的特点与一般地区的测量相比，截流期间的口门水文监测有其特殊环境和特殊要求。监测环境的特殊性体现在以下几方面：1、由于明渠截流施工采用“双戗双向进占”方式，随着截流施工进占，戗堤的形象和裹头位置不断变化。监测点必须随着戗堤进占而实施跟踪监测。这使得传统的水尺观测无法实现。2、由于口门宽的不断缩窄，口门区流速增大，水流对戗堤的冲刷非常剧烈，对于不断推进的裹头来说，边坡状况不稳定，时常发生大幅度的沉降和局部区域的坍塌现象，监测人员很难接近戗堤水边。3、截流进占的施工强度极大，不允许监测人员在施工现场作业甚至停留。在技术要求上，也体现出特殊性。尤其是三峡工程明渠截流，由于其截流难度大、技术要求高，对口门水文监测提出了更高的要求：1、观测的连续性。水文要素监测必须连续进行，不能间断。保障截流施工、监理和管理决策对水文信息的需要。2、观测的实时性和突然性。截流施工受长江来水、环保、气象等因素影响和其它相关工程的制约，特别是为保证长江不断航，根据具体实际情况，施工进度安排时常作较大调整。水文监测也相应调整，时常出现高密度、高强度实时测报的监测过程。3、技术要求高。口门宽和水面宽测量，要求必须严格控制在设计的截流戗堤轴线上；裹头水位测量必须保证具有国家水位观测规范规定的水位观测精度。4、实施难度大。比如水位测量，一般江河上观测并不复杂，但是在裹头，由于大幅度的沉降，用传统方法实施实时观测的难度就非常大。采用无人立尺方法观测水位彻底解决了安全问题，但水面线的正确测定和夜间观测难度大，需要技术上的创新。竹四、截流根戗堤口门火区水文监赚测的实施播1峰、戗堤形裙象和口门围宽测量絮明渠截流泥期，根据村截流施工彼进度及时鸡、准确监扑测了上、钥下游截流纽戗堤形象象和口门宽嗓。利用高史精售度恨Trim柳ble役560绳1改型激光全蹈站仪所具拾有的免棱阀镜测程可杆达勉400互m于、测距精怠度佳5mm+绢3pp此m悟、测角精口度丰的特点，滩无接触式阶测出裹头丹的形象；课使用犯EPS队成图软件喷的计算和宣编绘功能鞋，实时绘构制戗堤三苦维形象。拾根据截流扔戗堤设计音轴线，计老算出与堤野顶和水边梯两条轮廊拍线交叉点宏的坐标，射解算口门夫宽和水面贤宽。具有慰实时监测灿裹头进占弯态势和进胜占幅度，究对裹头进色占过程形登象实现直已观的图解馋和精确的旁数字成果危的特点。荐2援、裹头水杨位接测惊截流戗堤耀裹头水位宾是标定上健下游截流超戗堤分担庆落差的重刊要指标之牺一，要求浩准确、及奇时。利用床经纬仪接贞测水位，奥本是一项贵成熟的测狮量方法。违但是在不焰同的测量词环境中，科应根据工娃作实际，很采取一些答技术创新鸟措施。在竭截流戗堤贝裹头水位亲测量工作泰中，根据林工作实际习，为保证次观测精度皱，采取了笋如下办法亏：另①朴掠垂直角和藏距离异步攀观测场在水位监帜测过程中枯，理论上角应准确确元定水位监仅测目标位湖置，准确究测量待测纲目标的垂氏直角、距辨离等要素再。但在实峡际工作中译，水边线私因为波浪顶起伏是潮妙湿的，会揭影响到激淘光全站仪兆的测距。短所以在实捞际工作中独，采取了示垂直角和兰距离异步角观测。方性法如下：寄确定水位朋监测目标肠位置后，泊准确测取迷垂直角，沈至枪少幕2胶测回数。评微移测距船目标（尽疾可能贴近耽目标位置端）测取距筹离。计算密目标位置络的三维坐陵标，并使扯用赏EP谢S绝成图系统迁准确标注纪入戗堤形项象。艰下面对因毯垂直角和超距离异步辣观测对水牙位接测带绒来的误差寒作简要分转析：匀解析法接缺测水位的民计算公式姿为：（1）衫其中雷，湖Z塔—北—汗测点高程率H江—择—咸仪器站视赵线高，仪吊器站高程钻与仪器高普之和。测听站点高程季由四等以愿上水准或用电磁波导稿线测量。忠仪器高由误钢卷尺量休取，精确摸到络1m侄m融。挖—娃—委天顶距么—捷—竿球气差改耗正值糟，咬K摆指大气折舌光系数扶，正R贡指地球半圾径。在距籍离一定的委情况下，马是一个相僻对固定的碌值。愈—陵—醒垂直角指剧标差粉由式（膝1遣）可以看乓出，水位扩接测的精赠度主要取用决于垂直延角观测精塌度和测距嗓精度。利愤用经纬仪呢接测水位冲，是一项夹已经成熟像的测量方营法，其精箩度在此不话作讨论。公在采用垂过直角和距粉离异步观型测的条件笑下，实际淹意味着测慎距误差的亏增大，对辛此，有必龟要作进一队步论证。萍对式锐（勇1错）微分并郊转换为中扒误差公式名，有耗

翁

晓

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令（刮2旋）钳式（输2幻）中，末

=2锄0626扎5内可看作仪掌器测距标夺称误差，驳即渡5mm+客3ppm希是经纬仪锅垂直角测闸量误差，尽在工作中筹，采用了秆级全站仪恢。经过递2幻测回正倒尝镜观测，辈指标差一递般控制在感以内，测液回差一般路控制在妨以内，冲可认为为滤。转采用垂直选角和距离细异步观测哀时，垂直缠角观测是音准确的。叹当观测距佣离控制屠在述400兰m昂以内时，山距离的测令量误差对办水位接测合精度影响节可由顿表报1库粗略反映相：送表传1

箱距离观测他误差对水愤位接测精蕉度影响统饺计表溜天顶距（蛛度）侧距离（堤m有）并距离观测赛误差（涝m糠）骆水位接测冠精度范(坊cm)销天顶距（坡度）门距离（屯m穗）岂距离观测纯误差（隆m虚）急水位接测魔精度膊(门cm)初100腾400庭0.10抵1.77遭95晶400束0.10还0.95陈

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抄

葵0.50何1.76责在实际工潜作中，垂继直角一般赞控制嫂在茧2~服3妨度，当距有离观测误基差控制牢在勤0.涝3堡米以内时成，异步观讨测对测量陈精度的影稍响可以控饼制继在仅1c历m光左右。可泼以满足测鞠量精度需菠要。抬②嫩酿多点观测罢在水位接唯测中，对捎水边线的桂判断也是甜误差来源驳之一。为墨了减少这趟种误差，天消除照准闹误差，采洗用多点观夕测取平均必值，是有俊效的办法肥。梯③陪良波浪影响泳的消除吹船只的航闷行和裹头耳投料，都籍可以产生蜓波浪，影居响水面线汗的确定，盗波浪也是扩水位误差铲来源之一多。为确保麻水位监测乞精度，采屡取适当提龙前和延迟超监测和一润定时段内镇连续观测吸的办法来悟消除波浪涨的影响。连为了确保恳观测工作汪的质量，护在工作开资展前采用娱以上方法妥与水尺观供测进行了死比测工作罪，比测结链果表明，套激光全站禽仪的接测猎精度是值态得信赖的湾。棵表批2

之

怒激光全站柿仪接测水县位与水尺荒观测比测客成果表装序号予激光全站璃仪接测前(物m)冠水尺观测奥(尼m)浆差值固(零m)五1厦67.2商8抱67.2性6沙0.02方2芝67.2鱼6在67.2高5尊0.01糖3突67.2括3兽67.2烦4珠-0.0砌1僵4滨67.2拥2歇67.2第2允0吓5助67.2冶4锋67.2哥3雹0.01复6叶67.2耍6抽67.2皆4桃0.02型7涨67.2持3猾67.2甚5息-0.0海2营8神67.2津5迹67.2殃4歪0.01占9阿67.2甲2纺67.2庙5乡-0.0圾3摘10齐67.2肾3鹅67.2下4押-0.0喉1堪中误差贩0.01症7肺3疏、监测成配果的整理桌与传输匪截流水文缓监测直接科服务于截嘱流施工、才监理和管劫理决策，撒要求具有压很高的时循效性。利梢用腔EP键S袄成图系统私输出的监问测成果，饺实时计算荐、绘图、滚修正和合左理性检查俘，把实测面的数据经准专用数据跃处理软件寻处理后，箭使用数据玉传输软件灰和太平洋衫数据链传驴输至水文艇监测数据挣网络中心兔上网公布会或以其它泽方式传至赔水文信息沟用户。五、结语传经过实践编检验，激呢光全站仪伟配藏合扬EP艇S镰成图测绘铅系统在三去峡工程明鹊渠截流水袭文测报中寸的应用是以成功的。墙圆满完成盼了任务，产收集到了于宝贵的水惊文资料，蚕对截流施灶工的顺利碎进行提供祝了宁有力的保龄障，充分底发挥了水据文工姜作间“情尖欣兵絮”彻和序“胁耳泪目艇”典的作用，面为后续的散分析和科吹研工作打盆下了基础摇。护与传统的赢测量方法井相比，激渠光全站仪躬配骆合责EP辅S容成图测绘受系统在以挺下几方面隙表现出明垒显的优势晕：亦1砌、木确保人员掀安全怠该套系统慎成功运用千，实现了堆无接触方患式监测，桶彻底消除淋了裹头垮移塌、施工沸机械等因骆素对测量匙人员的威完胁，确保划了测量人纳员的安全赢。现代科珠学技术的亩发展为安抬全生产提俩供了有力轮的保证。渐2违、鹅观测精度遇得以提高恼激光全站库仪的应用势使单点测于量精度有缝了保障，刚EPS宿成图软件嚷使成图过侍程中的展县点、勾线百等绘图误勤差基本消翻除，提高势了测量成痛果精度。肾整个测绘广系统的应膨用，基本音可以消除务人为操作死产生的错喜误和误差倡。成果质乏量在整体皮上上了一北个新台阶挠。舍3辟、托提高了工能作效率冒无人立尺桌测量方法笔的实现，衡避开了裹威头垮塌、杆施工机械卧等不利因盘素对测量召速度的影合响，忧EP鞭S坏成图软件挂的使用免院去了计算屈、绘图等从传统的手尸工工作中固必不可少锦的环节，厕便于监测猛成果的合竟理性检查微；配套的砖程序实现班了成果表疤的自动生疫成和数据低远传