江明新

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1 概况

大化水电站位于红水河中游广西壮族自治区大化县城，距南宁市130km，是红水河综合利用规划的第六级梯级水电站。电站一期工程1985 年6 月投产发电，枢纽建筑物从右至左依次布置：右岸接头重力坝、船闸、右岸发电厂房、溢流坝、闸检室坝、左岸重力坝。扩建工程位于一期工程左岸，主要建筑物由上游引水渠、左岸河床式发电厂房、左右侧土石坝、下游尾水渠组成，左右侧土石坝顶高程174.5m。大化左岸水平位移控制网由5 个网点（TB-1、TB-2、TB-3 、TB-4、TB-5） 组成。大化左岸水平控制网在运行中，存在网点间通视受遮挡、控制网存在变形、网点测量误差大等问题，影响了控制网的正常使用，需对左岸水平控制网观测系统进行重建。

2 重建方案

根据左岸水平位移测点及现存的控制点分布情况，为节省人力、物力、财力，在一期混凝土坝坝顶视准线观测使用的左倒垂（编号：IP11） 观测房内增设工作基点（编号设为TB-6）；在土石坝坝顶左端增设工作基点TB-7，TB-7 采用增设倒垂线（倒垂编号：IP12） 校测；保留下游左岸原基点TB-2，原控制网的其他基准点不再纳入左岸水平位移监测系统。重建后左岸水平监测网由TB-6、TB-7、TB-2、倒垂IP11 及倒垂IP12 组成，控制网示意图见图1。

图1 增设倒垂方案左岸水平控制网示意图

3 监测方法及精度分析

3.1 观测方法

工作基点TB-6、TB-7 分别由倒垂IP11、倒垂IP12 校测，TB-2、TB-6、TB-7 组成三角形网观测，水平角观测12测回，距离测量4 测回。

3.2 理论精度分析

重建后工作基点TB-6、TB-7（TB-2 视为基准点） 采用倒垂校测的精度为0.1mm，满足规范规定工作基点在位移方向测量精度±1.4mm 要求，满足规范要求。TB-2、TB-6、TB-7 按三角网法测量，采用模拟平差法计算，估算其精度，精度估算公式：

三角网角度观测采用TCA2003 全站仪进行角度测量，每个角测量12 测回，由于TB-6、TB-7 采用倒垂校测作为控制网的已知点，倒垂测量精度可达0.1mm，因此起算点误差可以忽略。TCA2003 全站仪标称精度为一测回中误差±0.5″，考虑观测条件影响取一测回中误差为±1.0″，按最小二乘公式计算12 测回平均值中误差为

TB-7、TB-6 坐标已知，两点边长为S0=270.799m，以TB-7 为起算点，TB-6 方位角为β0=179.590762°，令另外两边的长度分别为S1、S2，TB-2 的方位角为β1，三角形的三个内角分别为L1、L2、L3，三点坐标分别为（X1，Y1）、（X2，Y2）、（X3，Y3），同精度观测12 测回的三个内角单位权中误差为σ=±0.3″，由三角形闭合差有：

平差后的L1′、L2′、L3′为：

即有：

由此可知，三角网形网角度测量中误差协因素距阵Q的对角元素均为2/3，则有平差后的角度值L'的中误差估算为

根据三角形函数关系，TB-2 的坐标可由下式计算：

为了求TB-2 坐标（X3， Y3） 的中误差σX3、σY3，可以先求边长S1和方位角β1的方差σS1、σβ1，根据上述函数关系推求得：

由 各 点 的 近 似 位 置 可 知β1≈83.216847° ， L2≈53.440710°，L3≈30.185375°，S1≈432.6m，ρ 为 常 数 取206265，σβ1已在前面估值为±0.35″，经计算得σX3=±1.06mm，σY3=±1.36mm，TB-2 坐标测量精度满足规范规定工作基点指定方向中误差小于±1.4mm 的要求。

4 结语

本文针对大化电厂左岸水平控制网运行中存在的问题，提出了增设倒垂的重建方案，解决了网点间通视受遮挡、控制网存在变形、测量误差大等问题，并使控制网得到优化，可为类似工程问题的解决提供参考。