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内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网建立、复测及加密网测量

 
 

呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古呼和浩特市北东约20km的大青山脉。电站枢纽由上水库、水道及地下厂房系统、下水库、补水系统及其它附属建筑物等组成。电站装机容量为1200MW,装设4台单机容量为300MW的可逆式水泵–水轮机组。2005年,受内蒙呼和浩特抽水蓄能发电有限责任公司委托,依据“关于委托呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网测量工作的函”的要求,中国水电顾问集团北京勘测设计研究院对内蒙呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网进行了技术设计和测量实施,并于2007年对呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网进行了复测。

由于电站下水库是依托哈拉沁沟截坝而成,受其沟底走向弯曲狭窄及两侧地形陡峭影响,原有施工控制网点位密度及分布不能完全满足下库坝体、出水口、导流洞等各单项工程对施工控制的需要,为此需要对施工控制网实施第二次复测,并在此基础上开展电站施工控制网的下水库加密网的建立工作。本次复测及加密工作由中国水电顾问集团北京勘测设计研究院测绘大队承担完成,主要完成人有翟明成、刘晓波、杨海军、罗承球、范延峰等。

一、项目完成情况

针对本次施工控制网复测和加密网的建立工作,项目团队积极熟悉并掌握原施工控制网建立相关资料,充分准备技术实施方案,合理调配专业技术力量和仪器设备,制定完善可行的作业计划。复测工作自20115月底开始,6月底结束全部测量外业,7月底提交全部复测资料。

取得的主要成果有:《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网技术设计报告》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网测量报告(复测)》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网复测平差计算成果》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站加密施工控制网技术设计》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站加密施工控制网测量报告》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站加密施工控制网平差计算成果》、《内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网复测资料最终检查报告》。

二、主要技术内容

1.布网原则

1)施工控制网复测的平面、高程系统以及投影面选择与建网时保持一致。

2)复测时对精度指标、观测等级和实测方法等不做调整,全部技术要求执行原《呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网技术设计报告》。

3)对在施工中遭受破坏或掩埋的标点进行必要的恢复,确保施工控制网的完整性,以满足工程施工放样的需要。

4)正确计算、分析复测资料,以明了施工控制网复测前后的点位稳定性情况,及时发现和修正控制点位可能产生的位移,获得准确、可靠的复测成果。

5)加密网布置应从控制的整体性出发,即要求满足下水库各单项工程对控制的需要,又要兼顾与原有施工控制网点的有机衔接。

6)加密网点的数量与分布尽可能保证每一单项工程附近留有2个以上控制点并考虑放样使用时的便利性。

7)加密网点和原有施工控制网点间应形成必要的控制图形,以保障加密网点的点位精度及可靠性,满足施工放样要求。

    2.精度指标及观测等级

平面控制的精度指标,选择点位精度作为控制性指标,其它技术指标只作为参考性指标,按《呼和浩特抽水蓄能电站施工控制网技术设计报告》要求,施工控制网平面网最弱点点位中误差Mp≤±5mm,高程最弱点中误差应≤±10mm下水库加密网平面控制作为最末级控制,其点位中误差应≦±10mm,高程最弱点中误差应≤±10mm

平面、高程控制网复测等级为二等,加密网平面和高程观测等级为三等。

    3.网形设计

根据电站工程枢纽建筑物总平面布置图,在1:5000地形图上进行施工控制网的网形设计。由于该地区地形条件特殊,上下池高差较大,上下池之间地形复杂,上池位于料木山山顶,地形平缓,范围较小,下库位于山下哈拉沁沟内,工程区沟谷发育丰富,地形、地貌复杂,有的边长较长,倾角过大,有的方向不具备通视条件,造成控制点点位选取非常困难。经过多种方案比较和实地察看,最终选定十五点方案。加密网根据原控制网点及现场施工布置情况,确定电站下水库在原有控制网点基础上,选定11个点组成下水库加密控制网。

    4.观测方法的确定

1)施工控制网观测方法

通过施工控制网的精度设计、网形确定以及精度指标、可靠性指标的比较分析可以看出:虽然常规边角网观测方法点位误差满足设计精度要求,但是由于该工程区域通视条件不利,造成控制网网形存在明显形亏;控制网网点间高差较大,使得观测边的倾角大大超出规范限定值,测距边观测精度难于满足规范要求。

在常规边角网的基础上加测GPS基线边,其作用一是弥补特殊地形对施工控制网的不利影响;二是提高测距边观测精度,进而提高施工控制网的点位精度,增强可靠性。故此,该施工控制网为由15点组成的混合网(边角网+GPS基线边)。包括水平方向66个,天顶距66个,测距边66条,GPS基线边6条以上及部分水准高差,弥补由于地形条件限制造成的形亏,增强施工控制网的可靠性。

2)加密网观测方法

为保障下水库加密控制网网形的完整性,该加密施工控制网为15点组成的混合网(边角网+GPS基线边),包括水平方向66个,天顶距66个,测距边66条,GPS基线边3条以上,弥补由于地形条件限制造成的形亏,增强施工控制网的可靠性。

5.平差方法的确定

呼和浩特抽水蓄能电站上、下水库高差达800米,如果按常规的方法布网,不得不以降低精度和可靠性作为代价。项目组经过深入分析研究后认为,克服上述难点最为恰当的解决办法是建立三维施工控制网,即将平面网和高程网结合成为三维网,将水平方向、斜距、天顶距、GPS空间基线向量和直接水准高差等五种不同观测量联合平差,同时使高程控制系统的精度与可靠性得以全面提高。在本项目的数据处理中,统一处理了多达五种不同类型的观测量,每种观测量的归算处理合理、科学、理论严密,采用方差分量估计确定各类观测量定权的平差处理方法,使每种观测量的先验方差与验后方差保持一致。利用自行开发并经过专家鉴定的软件进行数据处理,便于成果的分析和审查。

由于地形条件的限制造成的形亏和高程控制网缺乏必要的检核条件,根据施工控制网的精度估算,采用三维平差的方法进行平差计算,用二维平差作为校核性计算,以检验平面网的精度和可靠性,用三维平差检验高程网的精度和可靠性。

三、社会效益

该项测量外业数据采集全部实现了一体化自动记录,有效地杜绝了人为可能产生的读、记错误。获取的数据成果质量稳定可靠、完整、齐全。数据处理方法正确合理,定权方式先进,平差计算全部实现自动化,计算成果正确,各项技术指标及最终成果精度满足设计和规范要求。

通过对已经完成的呼和浩特抽水蓄能电站建网、复测和加密网建网,已证明采用三维建网方式的科学性与合理性,对抽水蓄能电站施工测量技术的发展、水利水电工程测量规范的修编有理论与实践意义,具有推广使用价值。

 
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