真空激光准直测坝变形系统在哈达山水利枢纽工程中的应用

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1、2011年第8期东北水利水电工程建设与管理【文章编号]1002—0624(2011)08—0057—03真空激光准直测坝变形系统在哈达山水利枢纽工程中的应用徐岩彬，李俊富，彭立斌，李克绵，姜盛吉(中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021)[摘要]文章介绍了DB3200型真空激光准直测坝变形系统在哈达山水利枢纽大坝安全监测中的推广应用情况，及项目实施过程中积累的先进经验。该系统实现了自动化数据的采集及远程控制自动化采集，具有高效率、高精度等优点。通过该项目的成功实施，进一步证明了该技术在国内水利行业进行

2、重点推广的可行性。[关键词】真空激光；大坝变形监测；哈达山水利枢纽[中图分类号】TV698．11【文献标识码]B1概述量均较大，观测数据的连续性及观测精度均受气候因素的影响。哈达山水利枢纽工程是吉林省增产百亿斤商3)垂线法虽然观测精度满足要求但工程投资品粮能力建设总体规划项目中的骨干工程，也是大，同时为了观测垂直位移必需配套静力水准系国家“十一五”期间重点水利枢纽工程，位于第二统，导致工程投资进一步提高。松花江干流下游，坝址在吉林省松原市东南约20综上所述，设计采用真空激光准直测坝变形km处，下距二松与嫩江汇合口6

3、0km。枢纽工程系统作为哈达山水利枢纽的大坝外部变形观测首集水面积71783km2，总库容6．04x108m3，灌溉面选方法。积19万hrnz，是一座以灌溉和供水为主，兼顾生2．2方法的可行性态环境保护供水、发电等综合利用的大(I)型水真空激光准直测坝变形系统是波带板真空激利枢纽工程，坝区枢纽工程由挡水土坝、溢流坝、光准直和一套真空管道合理结合的变形观测系河床式电站、重力坝组成。统，系统的激光束在真空中传输，可以消除大气折2大坝变形监测方法光差对测量精度影响。该方法主要应用于直线型2．1方法的选择大型水工建筑物的变

4、形观测，既适用于短坝，也适在过去的几十年里，国内外大坝变形观测技术用于长度达千米的直线坝；不仅适用于温度变幅经历了经纬仪测量、精密水准仪测量、视准线法、大、位移大的坝顶，同样适用于湿度大、位移小的引张线法、激光照准法及波带板激光衍射准直法基础廊道；还可在长距离变形观测中应用，可同时等(激光照准法与波带板激光衍射准直法统称为大测量水平位移与垂直位移。该方法有以下可行性：气激光法)。设计在选择哈达山水利枢纽工程的大1)哈达山水利枢纽工程为直线坝型，适合真坝变形监测方法时主要考虑了以下几个因素：空激光准直测坝变形系统设计

5、与实施；1)哈达山水利枢纽工程为平原水库，地质条2)真空激光准直测坝变形系统具备观测速度件差，常规大地测量方法中变形工作基点和基准快、测量精度高、技术成熟可靠等优点，满足设计点位置的确定比较困难。对该监测项目的技术要求；2)哈达山水利枢纽工程最大坝高约为18m，3)与其功能相同的监测方法相比，该方法具变形量小，要求观测精度高。视准线法、引张线法、有工程造价低，运行稳定可靠，使用寿命长，维护大地测量方法均无法满足规范的精度要求。同时简单，后期投入小等优点，性能价格比优越，经济这些方法的工程投资及后期的管理与维护的工作

6、合理；·57·工程建设与管理东北水利水电2011年第8期4)该方法可实时、精确地全天候自动化观测，：可把大坝运行安全工况及时地传递到有关部门，激光器测点竺塑塑叁一在水利应急事件的处理方面占得先机，更好地保初始激光轴线一U护人民的生命和财产的安全。一L哈达【水利枢纽的大坝外部变形观测最终选图1三点法激光准直测坝变形原理图定采用“DB3200型真空激光准直测坝变形系统”，＆=／xz-(3)该产品为水利部2008年度水利先进实用技术，并在水利系统中进行重点推广。通过该系统的应用，限制三点法激光准直精度的主要因素是传输本项

7、目获得水利部科技推广计划项目资助。空间折射率梯度及其变化的影响。这种影响可以分为两部分：一是由于折射率梯度引起光束偏折，3系统原理使像点位移，即折光差；另一是由于折射率梯序的真空激光准直测坝变形系统是把三点法激光瞬间变化——气体湍流引起光束漂移，表现为像准直系统和一套适合大坝变形观测特点的软连接点抖动(位置变化)和闪烁(能量变化)。动态真空管道系统合理的结合起来的新系统。三点通过大量的实验得知：测点位移测值中包含法激光准直又称为波带板激光准直。波带板又称菲的折光差和测点到两端点的距离的乘积成正比，涅尔透镜，它是把菲

8、涅尔半周期带交替地做成通光有极值存在，中间测点的折光差最大，向两端递带和遮光带的一种特殊设计的光栅。这种光栅被激减。折光差还和温度梯度成正比，和气压成反比。光点光源发出的一束可见的单色相干光照射时，它如果设置真空管道，使激光束在真空中传输，由于的遮光带会拦住衍射后将产生负干涉的激光束光气压大大减小，折光差也将大大减小。同时根据真线，和聚焦透镜相类似，在光源中