本人自愿发期刊网检索期刊，编辑已经告知风险，如果出现问题个人承担

本人自愿发期刊网检索期刊，编辑已经告知风险，如果出现问题个人承担

邮寄信息：上海市松江区花园浜小区东区46号402室，孙青超15175238188

以牛首山电站为例浅谈抽水蓄能电站控制网布设及观测的研究

孙青超

上海海韵勘设咨询管理有限公司  201606

摘要：牛首山抽水蓄能电站作为宁夏自治区2020年新建的重要电力项目，承担着宁夏电网的调峰、填谷、储能等多项任务，提升了区域电网的调峰能力和供电质量。为确保电站各项水工建筑物的准确就位，必须建立高精度的施工测量控制网。本文以宁夏回族自治区吴忠市青铜峡市境内的牛首山抽水蓄能电站为例，探讨了抽水蓄能电站控制网的布设及观测方法。通过详细介绍平面控制网和高程控制网的建立、观测、数据处理及校验方法，分析了测量结果的精度和稳定性。研究表明，所布设的控制网在施工放样精度和基建测量工作中提供了可靠的数据支持，确保了电站各类建筑物的精准定位，为类似项目提供了有益的参考。

关键词：牛首山电站；谈抽水蓄能电站；控制网布设；观测研究

引言

牛首山抽水蓄能电站位于宁夏回族自治区吴忠市青铜峡市境内，为日调节纯抽水蓄能电站，装机容量1000MW(4×250MW)，装机连续满发小时数6h。电站距银川市、吴忠市、青铜峡市的直线距离分别约为141km、79km、57km，靠近负荷中心和风电、光电密集区，接入系统和受、送电条件良好。本文将以牛首山电站为例，探讨抽水蓄能电站控制网布设及观测的相关研究。

1项目背景

牛首山抽水蓄能电站是根据《国家能源局关于宁夏自治区抽水蓄能电站选点规划的复函》(国能新能[2013]519号)批复的宁夏自治区2020年新建抽水蓄能电站推荐站点。工程主要服务于宁夏电网，任务包括调峰、填谷、储能、调频、调相及紧急事故备用等，同时与风电、光伏发电等多种电源形成“多能互补”。

2施工测量控制网的建立与复测

2.1枢纽工程概述

牛首山抽水蓄能电站的枢纽工程主要由上水库、输水发电系统和下水库组成。上水库和下水库是电站的核心组成部分，分别用于储存和释放水量，从而调节电力输出。上水库的设计需要考虑到地形、地质和水文等多种因素，以确保其在蓄水和调峰过程中具备足够的稳定性和安全性。下水库则作为电站发电时的主要水源，其容量和位置同样需要精确计算和合理布置。

输水发电系统是连接上水库和下水库的关键通道，承担着将水从上水库引入发电机组并将尾水排回下水库的任务。该系统采用一洞两机布置，即一个输水洞道连接两个发电机组。这种设计不仅提高了系统的效率，还优化了资源的利用。然而，输水发电系统的设计和施工复杂，涉及大量的精密测量和工程计算。

输水系统中的引水和尾水洞道必须严格按照设计要求布设，任何微小的偏差都可能影响电站的运行效率和安全性。因此，确保这些建筑物的精确定位是工程建设中的重中之重。高质量的测量数据支持是实现这一目标的关键，能够确保各个建筑物在施工过程中严格按照设计方案进行定位和建设。同时，交通洞等各类隧洞的准确贯通也需要依赖精确的测量控制，以保证施工的顺利进行和整体工程的高效运转。

2.2平面控制网布设

2.2.1布设要求

在牛首山抽水蓄能电站项目中，平面控制网的布设等级为二等，高程控制网等级为二等水准。布设这些控制网的主要目标是在施工阶段确保施工放样的高精度，并在工程基建期间提供可靠的基础测量资料。这些控制网的建立不仅是电站建设的基础性工作，还关系到整个施工过程的顺利进行和工程质量的保障。

平面控制网的布设需要考虑多个因素，包括地形复杂性、施工区域的环境条件以及测量仪器的性能等。二等平面控制网需要在广泛的区域内布设多个控制点，这些点位的选择和布设必须科学合理，以确保测量数据的准确性和稳定性。对于高程控制网，则需要严格按照国家的水准测量规范进行布设和观测，确保各个水准点的高程数据准确无误。

2.2.2精度指标

为了确保测量结果的可靠性和工程施工的高精度，二等平面控制网的精度要求以点位中误差衡量，点位中误差需优于±7mm。这样的精度要求能够满足电站施工中各类建筑物的高精度定位需求，确保施工放样的准确性。对于二等水准网，高程控制的精度指标则是以水准点高程中误差衡量，高程中误差需优于±7mm。这些精度指标的制定不仅符合国家和行业标准，还充分考虑了电站建设对测量精度的高要求。在具体实施过程中，需要采用高性能的测量仪器和先进的数据处理软件，以确保测量数据的精度和可靠性。观测过程中，还需严格按照规范要求操作，进行多次测量和数据校验，排除误差和异常数据，确保最终的测量结果符合精度要求。通过严格的布设要求和精度指标控制，牛首山抽水蓄能电站的平面控制网和高程控制网为施工放样提供了可靠的基础，确保了各类建筑物的准确定位和工程建设的顺利进行。

2.3平面观测

2.3.1设备与方法

平面观测采用6台天宝GNSS双频接收机，按照《水电水利工程施工测量规范》DL/T 5173-2012二等GNSS网观测要求执行。共观测8个同步环，每个同步环观测2个时段，每个时段观测时长约120分钟，以保证观测质量。

2.3.2数据处理

平面控制网联测及主网基线均采用Trimble Business Center (V5.52)软件处理。同一时段观测值数据的剔除率不宜大于10%。星历数据使用接收机接收的广播星历，模糊度采用双差固定解。平差计算采用CosaGPS (V5.21)软件进行。

2.3.3校验

为了检验平面控制网成果的可靠性，将平面控制网的最后平差结果反算的边长和水平角与全站仪所测的边长及水平角进行了比较。通过全站仪边长经温度、气压、加乘常数等各项改正后，使用各点正常高高程对边长进行改化后得到的边长与平面控制网坐标反算边长比对，较差最大边为KZ10-KZ12，边长相对中误差1/154670，满足规范要求。

2.4高程观测

2.4.1设备与方法

高程观测在牛首山抽水蓄能电站项目中采用了天宝DiNi03数字水准仪，这是一款高精度的数字水准测量设备，能够提供极其准确的高程数据。观测过程严格按照《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006中的一等水准技术要求执行，以确保数据的准确性和可靠性。天宝DiNi03数字水准仪具有自动读取和记录数据的功能，减少了人为读数误差，提高了观测效率和数据精度。在实际操作中，观测人员需要根据规范要求进行多次观测，确保每个水准点的高程数据稳定可靠。同时，观测过程中还需注意环境因素如温度、气压等对观测结果的影响，采用相应的补偿措施以消除误差。

2.4.2计算与平差

高程数据的计算与平差是高程控制网建设中的重要环节。以SⅠ04作为高程起算点，与全网二等水准点组成高程网，采用“CosaLEVEL水准测量与沉降观测数据处理系统”软件进行整网平差。二等水准路线的总长度为53.91公里，这一范围内的所有高程数据都需要进行精密的计算和平差处理。整网平差后的结果显示，最弱点JD10的高程中误差为3.50毫米，远优于合同要求的±7毫米。这表明整网的高程数据精度非常高，能够满足电站施工对高程控制的严格要求。此外，最弱测段JD10-1-ⅡKZ17的高差中误差为2.21毫米，每公里高差全中误差为1.97毫米，这些数据进一步验证了高程控制网的稳定性和可靠性。

2.4.3分析

为了确保高程控制网的精度和稳定性，必须对观测数据进行详细的分析和校验。通过精密计算及数据校验，将第一次复测与首次测量成果数据进行比较，分析差值分布情况，能够准确判定各个点位是否存在位移情况。具体分析过程中，将复测数据与首次测量数据进行逐点对比，找出差值较大的点位进行重点分析。如果发现某个点位的差值超过了规定的限差，需进一步调查原因并进行必要的调整。通过这些精细的分析和校验，确保高程控制网的每一个点位都符合精度要求，为电站的施工建设提供可靠的高程数据支持。

3结果分析

3.1二等平面控制网比较结果

通过精密计算及数据校验，将第一次复测坐标值与首次测量坐标值分别在抵偿高程面833m及平均高程投影面1430m进行比对，分析各点的位移情况。结果显示，平面控制网各点的位移量平均值为5.1mm，最大值为11.4mm，最大位移点为KZ11。依据二等平面控制网限差要求，若第一次复测成果与首次建网测量成果平面互差不超过10mm，则延用首次建网测量成果；若超限则判定平面点位移，综合判断KZ11有位移情况且位移量超出限差要求。

3.2二等高程控制网比较结果

通过比较计算，得出二等高程控制网的第一次复测成果与首次建网测量成果相应点位的高程、高差比对结果。相邻两点高差值的对比均在设定限差6√L以内，初步判断目前高程控制网稳定、可靠，未发生位移情况。

4结论

牛首山抽水蓄能电站的控制网布设与观测工作，为该电站的施工建设提供了精准的测量数据和可靠的控制网支持。平面控制网和高程控制网的布设与复测结果均符合规范要求，确保了施工放样的精度和工程基建期间的测量工作质量。通过该项目的实施，为今后抽水蓄能电站控制网布设及观测提供了宝贵的经验和参考。

参考文献

[1]唐贤祥,钱海英. 小湾水电站引水发电系统测量控制网技术 [J]. 云南水力发电, 2009, 25 (S1): 84-87.

[2]于会泉,王强. 抽水蓄能电站监测设备施工控制网的布设与施测 [J]. 中国水运(下半月), 2009, 9 (07): 150-151.