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茅坪溪大坝外部变形监测方案设计

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1 茅坪溪大坝变形监测设计的背景 1
2 大坝变形监测常用的技术和方法 1
3 茅坪溪大坝设计的一些规定 1
3.1 作业依据及标准 1
3.2 坐标、高程系统、基准值的选取及正负号确定 2
3.2.1 坐标、高程系统 2
3.2.2 计算基准值的确定 2
3.2.3 位移量正负号的确定 2
3.2.4 每次变形观测时，宜符合下列要求： 2
3.3 观测频次的确定 2
4 茅坪溪大坝水平位移监测 3
4.1 水平位移观测方案的选择 3
4.2 精度估计 3
4.2.1 横向水平位移精度估计 3
4.2.2 纵向水平位移估计 4
4.3平面控制网的布置及基准点选取 5
4.4 工作基点、监测点的选取 6
4.5 观测仪器的选择 7
4.5.1 GPS控制网观测 7
4.5.2 视准线测量 8
4.5.3 边长测量和精密测距 8
4.5.4 其他仪器 8
4.6 外业观测 9
4.6.1 静态GPS观测 9
4.6.2 测边网的观测 9
4.6.3 视准线的观测 9
4.6.4 精密测距的观测 10
4.6.5 水平位移观测注意事项 10
4.7 数据处理及精度分析 12
4.8 资料整理 12
4.8.1 原始水平位移观测资料记录整编 12
4.8.2 水平位移成果资料整编 13
5 垂直位移监测 14
5.1 垂直位移观测方案的选择 14
5.2 精度估计 15
5.3 高程控制网的选取及基准点的建立 15
5.4 工作基点、监测点的选取 15
5.5 观测仪器的选择 16
5.6 外业观测 16
5.6.1 控制网观测 16
5.6.2 附合水准路线的观测 16
5.6.3 垂直位移观测注意事项 17
5.7 数据处理及精度分析 17
5.8 资料整理 18
5.8.1 原始垂直位移观测资料记录整编 18
5.8.2 垂直位移监测成果资料整编 19
6 裂缝监测 19
致 谢 21
参考文献 22

茅坪溪大坝外部变形监测方案设计

摘 要

随着国家经济的腾飞，水利水电工程也得到了长足的发展。通常说来，大坝多为国家重点建设项目，所以大坝的的变形监测就显得尤为重要。本文从水平位移（横向水平位移、纵向水平位移）监测、垂直位移监测、裂缝监测对茅坪溪大坝的外部变形监测方案作出设计。横向水平位移采取视准线法，观测方案分GPS控制网、测边网、视准线测小角法三级布设。纵向水平位移采取精密测距法，分GPS控制网、测边网、精密测距法三级布设。垂直位移监测分两级布设，控制网采取一等水准测量方案，附合水准路线采取二等水准测量方案。最后对裂缝监测作出了简要说明。

关键字 变形监测/视准线/精密测距/二等水准测量/裂缝监测

2

THE EXTERNAL DEFORMATION MONITORING SCHEME OF MAOPINGXI DAM

ABSTRACT

With the development of national economy, water resources and hydropower engineering has also been a rapid growth. Generally speaking, the dams are the state key construction projects, so the deformation monitoring of dams are very important .In this paper, the external of Maopingxi dam deformation monitoring scheme is designed, which is mainly from the horizontal displacement (the horizontal displacement, the longitudinal horizontal displacement) monitoring, the vertical displacement monitoring, crack monitoring. The horizontal displacement use the collimation line method, which is layout in three classes and contain GPS control network, measuring edge network, collimation line of small angle measurement. The longitudinal horizontal displacement use the precise distance measurement scheme, which is layout in three class and contain GPS control network, measuring edge network, precision distance measurement technique. Vertical displacement monitoring points is layout in two classes. In this paper, the control network take the first order leveling measurement scheme and conform to the standard line take the second-class level line measurement scheme. Finally, a brief description of the crack monitoring is made in this paper.

KEY WORDS deformation monitoring, collimation line, precise distance measure- ment, second-class leveling, crack monitoring

1 茅坪溪大坝变形监测设计的背景
茅坪溪大坝又名三峡大坝副坝，其坝址位于三峡大坝右岸上游约一公里处。流域面积一百余平方公里，茅坪溪大坝工程包括土石坝和泄水建筑物，是三峡工程的组成部分，因此其工程等级(属于一等永久建筑物),其建筑物级别，正常洪水位，设计洪水位，地震防裂度均与三峡大坝相同。整个防护坝土石坝坝段长889米，坝顶总长1840米，坝顶宽20米，高程与三峡大坝相同，为185米，最大坝高104米。茅坪溪大坝两面挡水，迎水面和三峡大坝一起拦蓄三峡库区库水，设计洪水位175米，地震设计烈度为7度。背水面抵挡茅坪溪洪水，按20年一遇洪水标准设计，水位106米。迎水侧坡比为1：1.25～1：1.30，在高程160m、145m、130m等各设3m宽马道。背水侧坡比为1:1.25，在高程125m、165m处各设3m宽马道，145m为9m宽的马道，185m坝顶宽度为20m双向混凝土路面，从三峡大坝经此道可直接通往宜昌市秭归县县城。
茅坪溪流域有几十万亩耕地、茶园、果园和众多房屋、企业。假如不修建茅坪溪防护大坝，三峡库区达到正常洪水位185米后将直接淹没秭归县茅坪镇的几十万亩良田和房屋，受灾人口达到一万余人。因此同三峡大坝一样高标准地修建茅坪溪防护大坝及大坝变形监测就显得尤为重要。
2 大坝变形监测常用的技术和方法
大坝变形监测常用的方法包括常规大地测量方法（主要包括水准测量，导线测量，边角交会等），专门的测量方法（主要包括视准线，引张线，正垂线，倒垂线，精密水准测量，液体静力水准系统等），摄影测量方法（含近距离摄影和地面立体摄影测量），全球定位系统测量法。另外用于大坝变形监测的方法还有测量机器人，三维激光扫描技术，自动化监测技术等。
3 茅坪溪大坝设计的一些规定
3.1 作业依据及标准
《工程测量规范》 （GB50026-2007）
《水利水电工程施工测量规范》 （DL/T 5173-2003）
《混凝土大坝变形监测规范》 （DL/T 5178-2003）
《土石坝变形监测技术规范》 （DL/T 5259-2010）
《全球定位系统（GPS）测量规范》 （GB/T 18314-2001）
《国家三角测量规范》 （GB/T 17942-2000）
《中、短程光电测距规范》 （GB/T 16818-2008）
《国家一、二等水准测量规范规范》 （GB/T 12897-2006）
3.2 坐标、高程系统、基准值的选取及正负号确定
3.2.1 坐标、高程系统
平面控制网采用三峡大坝大坝坐标系，高程系统采用黄海高程系统。
3.2.2 计算基准值的确定
平面控制网以M2、M6为基准点，高程控制网以P1、P2为基准点。
3.2.3 位移量正负号的确定
横向水平位移X：向下游为正，向上游为负。
纵向水平位移Y：向左岸为正，向右岸为负。
垂直位移：下沉为正，上升为负。
3.2.4 每次变形观测时，宜符合下列要求：
⑴ 采用相同的图形（观测路线）和观测方法。
⑵ 使用同一仪器和设备。
⑶ 固定观测人员。
⑷ 在基本相同的环境和条件下工作。
3.3 观测频次的确定
观测频次依据工程的重要性及相关规范而定，表3-1、3-2列出了茅坪溪大坝观测频次。
表3-1 平面控制网和高程控制网基准点观测频次
项目
平面控制网
高程控制网
频次
1次/年
1次/年
表3-2 各工作基点、监测点观测频次
项目
测边网
视准线
精密测距
精密水准
频次
1次/月
1次/月
1次/月
1次/月
4 茅坪溪大坝水平位移监测
4.1 水平位移观测方案的选择
大坝水平位移监测量主要包括沿河流上下游（X方向）的位移和沿大坝走向的左右岸（Y方向）的位移。由于茅坪溪防护坝为线形大坝，故水平监测网布置为视准线和精密测距相结合最为合适。该方法理论和技术成熟，操作简单，观测数据可靠性高，观测费用较低并且劳动强度适中。视准线法可以测量沿河流方向位移，精密测距可以测量坝体左右岸位移。可以建立茅坪溪大坝独立坐标系，沿河流上下游设为X，坝轴线方向背离秭归县县城方向设为Y。
由于视准线不宜布置太长（超过300米），而茅坪溪大坝长度较长，所以185坝顶视准线可分四段观测,即A1-A4，A4-A7，A7-A10，A10-A13。视准线观测可用测小角法、测大角法和活动跕牌法。从提高测量精度、观测强度、观测难度等方面综合考虑，测小角法更加合适。
测边网可以测定A4，A7，A10（A1，A13布置在坝两端的基岩中，可认为其稳定性和M1，M2等点一样，稳定性较好，认为其位置稳定不变）等工作基点的变化，而且在测边的同时应用精密测距原理可以直接测出大坝左右位移。
M1、M3、M4、M5、M7、M8、M9各基准点可以同三峡坝区首级控制网网点M2、M6构成GPS网在变形监测初期施测，计算出各个基准点的位置。基准网每年年初应复测一次，并进行平差计算，求得各基准点坐标。
M2、M6两基准点建在基岩深处，可认为其位置不变。
4.2 精度估计
4.2.1 横向水平位移精度估计
茅坪溪防护坝监测点横向水平位移（即X轴上下游位移）采用测小角法观测方案，观测四个测回，分两个时段观测，每个时段观测两个测回。测小角法原理如图4-1所示。

图4-1 测小角法原理示意图
由于极小，接近0度，所以横向水平位移
（4-1）
对上式求微分得
（4-2）
角度的测量误差为
距离s的测量误差为
所以横向水平位移的误差预计为：
（4-3）
由于采用0.5″级别的全站仪进行角度测量，其测角精度=0.5，测边精度Ms=1mm+1ppm。取测边的最大距离300m则一个测回的测量误差为不大于1.3mm。
四个测回水平位移平均值为
（4-4） 由协方差传播率可知Mx=0.65mm
茅坪溪防护坝是高精度要求的大型建筑物，其变形测量等级为一级，规范中要求监测其观测点中误差不大于1.0mm，而X方向的测量误差中误差为即0.7mm。用测小角法分两个时段测四个测回其X的中误差为0.65mm，所以该方案合适。表4-1列出了各类建筑物变形测量等级及精度。
4.2.2 纵向水平位移估计
茅坪溪防护坝纵向水平位移（即沿Y轴左右岸位移）采用精密测距观测方案，观测三个测回，每测回观测三次，每条边长共计观测9次。
（4-5）
由于采用徕卡TCA2003或索佳NET05，其测距精度可以达到Ms=1mm+1ppm，由协方差传播率可知
（4-6）
取最远的精密测距距离400m则测量误差不大于0.5mm。茅坪溪防护坝是高精度要求的大型建筑物，其变形测量等级为一级，规范中要求其观测点中误差不大于1.0mm，而Y方向的测量误差中误差为即0.7mm。采取精密测距方案其Y的中误差为0.5mm，所以该方案合适。
表4-1 各类建筑物变形测量等级及精度[1]
变形测量等级
沉降观测观测点高差中误差（mm）
位移观测观测点坐标中误差（mm）

适用范围

特等

≤0.05

≤0.3
特高精度要求的大型特种精密工程和重要科研项目变形观测

一级

≤0.15

≤1.0
高精度要求的大型建筑物和科研项目变形观测

二级

≤0.50

≤3.0
中等精度要求的大型建筑物和科研项目变形观测；重要建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测

三级

≤1.50

≤10.0
低精度要求的建筑物变形观测；一般建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测

4.3平面控制网的布置及基准点选取
控制网布置主要有测角网，测边网，边角网，导线网和GPS网等。茅坪溪大坝位于微丘陵地区，远离高压线且附近无高楼、大树等影响，选择GPS网较为合适。控制网有M1，M2，M3，M4,M5,M6,M7,M8,M9等点组成。平面控制网网点位置如图4-2所示。

图4-2 平面控制网示意图
4.4 工作基点、监测点的选取
由于水平位移用视准线法且视准线长度要求小于300米。故可以选择A1,A13,B1,B13,C1,C13等端点及A4，A7，A10，B4， B7，B10，C4，C7，C10等监测点作为工作基点。视准线上其余各点为监测点。工作基点与基准点一起组成测边网，在每月月度观测时进行观测。视准线的观测也应每月观测一次。
185坝顶各工作基点和基准点构成的测边网大致如图4-3所示。由于M1，M5，M6高程较高，考虑到通视和测边网精度因素，只在185坝顶测边时使用，145马道、110马道测边时不再使用。185坝顶A1、A4、A7、A10、A13等工作基点可以与M1、M2、M3、M4、M5、M6一同组成测边网，每月观测一次，经过平差计算后对工作基点的位置进行更新。

图4-3 185坝顶测边网示意图
145马道各工作基点和基准点构成的测边网大致如图4-4所示。145马道B1、B4、B7、B10、B13等工作基点可以与M2、M3、M4、M6、M7、M8、M9一同组成测边网，每月观测一次，经过平差计算后对工作基点的位置进行更新。

图4-4 145马道测边网示意图
110马道各工作基点和基准点构成的测边网大致位置如图4-5所示。110马道C1、C4、C7、C10、C13等工作基点可以与M2、M3、M4、M6、M7、M8、M9一同组成测边网，每月观测一次，经过平差计算后对工作基点的位置进行更新。

图4-5 110马道测边网示意图
基准点、工作基点的位置选择有下列要求：
⑴ 所有基准点均选在山坡山，且保证各点之间相互通视，视准线上除端点外其余工作基点和监测点均设置在185坝顶、145马道和110马道的中轴线上。相邻点之间应通视良好，并且不受旁边其他物体的折光影响。
⑵ 测距边位置的选择，应满足相应测距方法对地形等因素的要求，当采用电磁波测距时，其测距边宜选择在地面覆盖物相同的地段，不宜选在烟囱、散热塔、散热池等发热物体的上空；测线上不应有树枝、电线等障碍物，测线应离开地面或障碍物1.3m以上；测线应避开高压线等强电磁场的干扰；测距边的测线倾角不宜太大。
⑶ 控制点应便于长期保存、加密、扩展和寻找。
⑷ 控制点、工作基点、监测点宜采用有强制归心装置的观测墩；照准标志宜采用强制对中装置的觇牌。且强制对中装置的对中误差应小于0.1mm，埋设时整平误差应不大于4秒。控制点均应埋设在基岩上，工作基点和监测点应建立混凝土墩。视准线上各观测墩基座同时应埋设水准点，以方便造标和测量。
4.5 观测仪器的选择
4.5.1 GPS控制网观测
静态GPS控制测量采用三台南方灵锐S82，平面精度达2.5mm+1ppm。采用会战式布网方案，按B级GPS网布设。GPS测量的精度指标如表4-2所示。
表4-2 GPS测量的精度指标[2]
级别
B
C
D
E
a（mm）
≤8
≤10
≤10
≤10
b（mm/km）
≤1
≤5
≤10
≤20
注：a-固定误差（mm）；b-比例误差系数。
各级GPS网相邻点间弦长精度用下式表示：
（4-7）
式中σ—中误差（mm）；
D—相邻点间距离（km）。
4.5.2 视准线测量
测角选用测角精度为0.5″的瑞士徕卡TCA2003全站仪或测角精度为0.5″的索佳NET05全站仪。
4.5.3 边长测量和精密测距
测距仪选用瑞士徕卡TCA2003全站仪或索佳NET05全站仪，其测距标称精度为1mm+1ppm。
表4-3 水平位移监测仪器表
序号
仪器名称
型号
精度指标
单位
数量
主要用途

1

全站仪

TCA2003
0.5″
1mm+ppm

台

1

测角、测边

2

全站仪

NET05
0.5″
1mm+1ppm

台

1

测角、测边
3
气压计
DYM3

台
8
测气压
4
温度计
DHM2

支
8
测温度
5
计算机
联想Z480

台
1
内业处理
6
计算器
FC-E500

台
1
外业记录
4.5.4 其他仪器
在进行边长测量时为了提高测边精度，除了进行加常数、乘常数改正外还要对边长进行温度、气压等各项改正，宜选用经过鉴定的气压计和干湿通风温度表。
水平位移观测所用仪器见表4-3。
4.6 外业观测
4.6.1 静态GPS观测
茅坪溪大坝GPS控制网布置为B级，一共有20条基线向量组成，采用会战式布网方案并使用三台方灵锐S82接收机观测。先将三台GPS接收机安置在M1、M2、M5进行同步观测，再将三台GPS接收机安置在M3、M4、M7进行同步观测，最后将三台GPS接收机安置在M6、M8、M9进行同步观测。
4.6.2 测边网的观测
测边网分185坝顶所有工作基点和基准点组成的测边网，145马道所有工作基点和基准点组成的测边网，110马道所有工作基点和基准点组成的测边网。测边网观测以185坝顶观测为例说明。
185坝顶测边网有A1、A4、A7、A10、A13和基准点组成。在测量时需要在5个基准点上架设全站仪，在需要测边的基准点上架设棱镜并将气压计和温度计置于观测墩附近，最好与全站仪或棱镜同高。使全站仪分别瞄准相应棱镜测边9次，分三个测回施测，每个测回测量三次。
最好在阴天或多云天气观测，避免中午12:00-14:00施测。在晴天测边过程中需要给全站仪打伞遮阳，在测边前后分别读取气压和温度各一次。
4.6.3 视准线的观测
以185坝顶视准线测量为例说明观测方法，145马道、110马道观测方法和185坝顶视准线的观测方法相同。185视准线分A1-A4，A4-A7，A7-A10，A10-A13四段观测，需要在A4、A10两个观测墩上架设全站仪。
185坝顶视准线观测分A4、A10两站观测。当把全站仪架设在A4观测墩上观测视准线A1-A4时需要将一个棱镜架设在基准点A1上，另一个棱镜架设在A2和A3上；当观测视准线A4-A7时，需要将一个棱镜架设在工作基点A7上，另一个棱镜架设在A5和A6上。当把全站仪架设在A10观测墩上观测视准线A7-A10时需要将一个棱镜架设在工作基点A7上，另一个棱镜架设在A8和A9上；当观测视准线A10-A13时，需要将一个棱镜架设在基准点A13上，另一个棱镜架设在A11和A12上。
具体的用测小角法对各个角观测两个测回，其观测方法如下：
首先将全站仪架设在A4观测墩上，跕牌架设在A1和A2观测墩上并严格整平后对准A4观测墩。
接着严格整平全站仪并使用左盘精确瞄准A1观测墩上的跕牌，配置度盘为0°00′00″，旋转仪器并且精确照准A2观测墩上的跕牌，读取水平角。仪器旋转180度，竖直方向旋转望远镜180度，精确照准A2观测墩上的跕牌读取右盘水平角，旋转全站仪并精确照准A1观测墩跕牌，读取盘右水平角。如此完成一个测回的测量。
然后使用左盘精确瞄准A1观测墩跕牌，配置度盘为90°00′00″用同样的方法观测一个测回。如此便使用测小角法完成了对观测点A2的观测。
4.6.4 精密测距的观测
精密测距在测边的同时进行施测，也可以独立进行。以185坝顶为例，145马道、110马道精密测距方法和185坝顶精密测距方法相同。
精密测距分A4、A10两站进行观测。具体测量方法如下：
将全站仪架设在A4观测墩上严格整平，在A1、A2两个观测墩上分别架设棱镜并严格整平。先瞄准A1棱镜测距8次，再瞄准A2棱镜测距8次。如此便完成A4测站的精密测距，A10测站的精密测距和A4测站原理相同。
4.6.5 水平位移观测注意事项
4.6.5.1 静态GPS控制网注意事项
表4-4 各级GPS测量基本技术要求规定[3]
级
别
项
目

AA
A
B
C
D
E
卫星截止高度角（°）
10
10
15
15
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥20
≥20
≥9
≥6
≥4
≥4
观测时段数
≥10
≥6
≥4
≥2
≥1.6
≥1.6
⑴ 观测前将GPS在阴凉处放置一段时间，使得GPS与外界环境接近。
⑵ 观测时保证仪器经过严格对中、整平及天线定向。
⑶ 注意GPS天线高应从三个方向量取，求得平均值。
⑷ 观测时在接收天线50m之内不得使用电台，10m之内不得使用对讲机。
⑸ GPS观测的其他要求规定见表4-4。
4.6.5.2 测边、精密测距注意事项
⑴ 观测前将全站仪在阴凉处放置一段时间，使得仪器与外界环境接近。观测时用测伞遮阳，搬站时用仪器罩罩住全站仪。
⑵ 观测时保证仪器经过严格对中、整平。
⑶ 测边时对仪器和棱镜三个不同方向量取高度，取平均值为其最终高度；每条边在观测前后均应记录测站和镜站的干温、湿温和气压，其中温度读至0.2度，气压读至0.5毫帕；测边应在最佳时间段观测，每测站观测三个测回，每个测回测量三次边长。边长各项限差见表4-5。
表4-5 边长限差规定[4]
项目
限差
同一测回测距读数差
1mm
同一方向测距测回互差限差
1.5mm
边长观测时间段互差

备注：D的单位为公里（km）
4.6.5.3 视准线测小角注意事项
⑴ 观测前将全站仪在阴凉处放置一段时间，使得仪器与外界环境接近。观测时用测伞遮阳，搬站时用仪器罩罩住全站仪。
⑵ 观测时保证仪器经过严格对中、整平。
⑶ 视准线测角时应严格照准跕牌，对每个小角进行两个测回的观测。
⑷ 同一测回照准两个跕牌，测回之内不可调焦。
⑸ 上半测回归零差或零方向2C超限，该测回应立即重测，但不记测回数目。
⑹ 同测回2C较差或各测回同一方向值较差超限，可以重测超限方向。一测回中，重测方向数，超过测站方向总数的1/3时，应重测该测回。
⑺ 因为测错方向、读错、记错、气泡中心位置偏移较多或者个别方向临时被挡，均可随时进行重测。
⑻ 重测必须在全部测回数测完后进行。当重测测回数超过该站测回总数的1/3时，该站应全部重测。
4.7 数据处理及精度分析
对GPS静态控制测量的原始数据检查无误进行预处理后输入平差软件进行平差计算，求取基线向量值并求出各个控制点的坐标。对测边网的原始记录数据检查无误经过边长概算后输入平差软件进行平差计算，并求出各个工作基点的坐标。对视准线测小角的原始记录数据检查无误后进行平差计算，并求出各个监测点的水平位移。对精密测距的原始记录数据检查无误后进行平差计算，并求出大坝左右岸的纵向水平位移。
其中测边和测距在进行平差计算前必须进行加常数改正、乘常数改正、气象改正、倾斜改正等。其中气象改正公式为
（4-8）
（4-9)
式中e-水汽压（mb）；
P-大气压（mb）；
t-干温（℃）；
tˊ-湿温（℃）；
D-被测距离（km）；
α-空气膨胀系数，其值为1/273.16。
4.8 资料整理
4.8.1 原始水平位移观测资料记录整编
4.8.1.1 静态GPS控制网资料整编
应对GPS观测手簿记录信息进行整理，提交资料如下：
⑴ 接收机及其他仪器的检验资料。
⑵ 外业观测记录、测量手簿及其它记录。
⑶ 数据处理过程中生成的文件、资料和成果表。
⑷ GPS网点图。
4.8.1.2 测边网边长测量记录整编
⑴ 应记录仪器的型号、仪器编号及检验资料。
⑵ 应记录观测员、记录员姓名、观测日期和起止时间应记录仪器加常数和乘常数。
⑶ 应记录每条边应记录测站点名、镜站点名、测站和镜站的干温、湿温、气压、边长读数、每一测回边长平均值、每条边长所有测回的平均值、经加乘常数改正和温度、气压改正后的边长值。
⑷ 测边网的测边示意图。
4.8.1.3 视准线测小角测量记录整编
⑴ 应记录仪器的型号、仪器编号及检验资料。
⑵ 应记录观测员、记录员姓名、观测日期和起止时间。
⑶ 应记录每个角度测站点名、跕牌点名、左右盘的读数、左右盘所测角度、一个测回的角度值、所有测回的角度平均值。
4.8.2 水平位移成果资料整编
表4-6 185坝顶各监测点各月变化量统计表

1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

A11

A12

A13

备注：A1、A4、A7、A10、A13各个工作基点位移量由测边网计算所得，其余各监测点位移量由视准线测小角法测得。横向水平位移和纵向水平位移也可以生成柱状图，更清晰的表明每个点不同月份的累积位移量。
⑴ 该月份控制点、工作基点、监测点平面位置图及其坐标成果表。
⑵ 该月份各个监测点水平位移量成果表。
⑶ 该月份各个监测点累积水平位移量，以185坝顶为例，横向水平位移和纵向水平位移位移累积量可以表示如表4-6所示。
⑷ 该月份185坝顶（145马道、110马道）所有监测点的水平位移图。
⑸ 不同月份185坝顶（145马道、110马道）监测点水平位移趋势图，如图4-6所示（以185为例）。
⑹ 水平位移分析报告，向业主方简明扼要的说明坝体的水平位移趋势及沉降趋势。
图4-6 185坝顶1、2月份水平位移比较图
5 垂直位移监测
5.1 垂直位移观测方案的选择
垂直位移监测有精密水准测量、精密三角高程测量、液体静力水准等方法，其中精密水准测量所用仪器设备简单，操作方便，劳动强度适中，可以满足测量精度的要求，茅坪溪大坝垂直位移监测宜使用精密水准测量的方法。水准测量的布网形式有闭合水准路线、附合水准路线和结点网。垂直位移监测的控制网应布置成结点网，监测点组成的水准路线布置成附合水准路线较为合适。水准控制网按国家一等水准测量方案施测，185坝顶、145马道、110 马道三条附合水准路线按国家二等水准测量方案施测。
5.2 精度估计
茅坪溪大坝附合水准路线中185坝顶路线最长约2.0km，145马道，110马道路线约1.2km。185坝顶附合水准路线共有14段组成，其中P1-A13测段最长约450m。由于采用徕卡DNA03数字水准仪，每公里测量的高差中误差为0.3mm，所以185坝顶最弱点A13相对于临近点P1的高差中误差为。
茅坪溪防护坝是高精度要求的大型建筑物，其变形测量等级为一级，规范中要求监测点和相邻点的高差中误差为0.15mm。茅坪溪大坝附合水准路线采用国家二等水准测量方案，相邻点高差中误差小于0.14mm，所以该方案合适。
5.3 高程控制网的选取及基准点的建立
高程控制网由三峡大坝首级控制点P1、P2作为起算点。茅坪溪高程控制网网点由工作基点A1、B1、C1、C13、B13、A13和首级控制点P1、P2组成。其中P1位于茅坪溪大坝左岸，毗邻秭归县成，P2位于三峡大坝右岸，茅坪溪大坝左岸约500米处。P1、P2两点均建立在基岩上，属于三峡大坝首级水准网点，其高程认为不变。
水准基准点、工作基点所在位置及所构成的水准网大致如图5-1所示。

图5-1 高程控制网示意图
5.4 工作基点、监测点的选取
取端点A1，B1，C1，A13，B13，C13为垂直位移监测网的工作基点。其余视准线上的观测墩均应埋设A1-A13，B1-B13，C1-C13三条附合水准路线上的水准点。
5.5 观测仪器的选择
精密水准测量选取瑞士徕卡生产的数字水准仪DNA03，精度可以达到0.3mm/km。并且选用与此数字水准仪配套的铟瓦尺，另外外业记录选择FC-E500型号计算机，内业处理选择联想Z480笔记本电脑。垂直位移监测所用仪器如表5-1所示。
表5-1 垂直位移监测所用仪器表
序号
仪器名称
型号
精度指标
单位
数量
主要用途
1
数字水准仪
DNA03
3mm/km
台
1
精密水准测量
2
铟瓦尺
3m长

对
2
精密水准测量
3
计算机
联想Z480

台
1
内业处理
4
计算机
FC-E500

台
1
外业记录

5.6 外业观测
5.6.1 控制网观测
控制网每年年初观测一次，按国家一等水准测量规范施测，每段都应进行往返测。
5.6.2 附合水准路线的观测
由于A1至B1、B1至C1、A13至B13、B13至C13、A1至P2、A13至P1六段路线均在斜坡段，国家一二等水准路线又有视距、下丝读数等严格规定，所以只布置A1-A13、B1-B13、C1-C13三条独立观测的符合水准路线。以A1至A13符合水准路线测量为例说明，其路线如图5-2所示。
由于A1-A2、A12-A13在斜坡段，两点高差在8米左右，所以测量时宜设置6-8站。其余各段设置两站即可。必须使得每测段设置成偶数站，以消除尺子的零点误差。下面以A1-A2测段说明观测方法。
首先在适当的位置架设数字水准仪，在A1水准点和A1-A2路线方向适当位置各竖立铟瓦尺，分别记为N1、N2。整平水准仪，照准N1读数，转动水准仪照准N2读数，照准N2再一次读数，转动水准仪照准N1读数，如此完成一个测回。
接着N2尺子不变，水准仪沿前进方向适当位置架设并在合适位置架设水准尺N1。整平水准仪，照准N1读数，转动水准仪照准N2读数，照准N2再一次读数，转动水准仪照准N1读数，如此完成一个测回。
如此顺着水准路线向前方前进，最后必须使N1水准尺竖立在A2水准点上面。这样就完成了A1-A2测段的往测水准测量。

图5-2 A1-A13符合水准路线示意图
5.6.3 垂直位移观测注意事项
⑴ 每条符合水准路线必须在适宜的时间段内进行往返测。
⑵ 观测前将数字水准仪放置在阴凉处一段时间，使水准仪与外界环境温度相同。观测时需用测伞遮阳，搬站时用仪器罩罩上仪器。
⑶ 观测时保证仪器、水准尺气泡居中。
⑷ 除特殊情况（如转弯）外，仪器和两把水准尺应尽量位于同一直线上。
⑸ 架站时注意仪器的摆放，是两个腿与水准路线方向大致一致，另一支腿轮流置于水准路线的左侧或右侧。
⑹ 每一测段必须保证为偶数站，以消除水准尺零点误差。
⑺ 各项限差均由水准仪自动判别，当超出规定时，仪器会提示进行重复观测。电子水准仪一、二等水准测量各项限差规定如表5-2、5-3所示。
5.7 数据处理及精度分析
高程控制网外业测量数据经检查无误后使用EXCELL处理并进行进行平差，计算出各个工作基点的高程。各条附合水准路线外业测量数据经检查无误后使用EXCELL处理并进行进行平差，计算出各个监测点的高程。一二等水准测量内业一些规定如表5-4、5-5所示。
表5-2 电子水准仪一、二等水准测量各项限差规定[5]
等级
仪器类型
视线长度
前后视距差
任一测站上前后视距累积差
视线高度（下丝读数）
一等
DSZ05、DS05
≥4m且≤30m
≤1.0m
≤3m
≤2.8m且≥0.65m
二等
DS1、DS05
≥3米且≤50m
≤1.5m
≤6m
≤2.8m且≥0.55m
表5-3 测站观测限差如下表[6]
等级
0.5mm刻画标尺上下丝读数均值与中丝读书差
基辅分划读书差
基辅分划所测高差之差
一等
1.5mm
0.3mm
0.4mm
二等
1.5mm
0.4mm
0.6mm
表5-4 一二等水准路线附合差、闭合差[7]
等级
测段、区段、路线往返侧高差不符值
符合路线闭合差
环闭合差
一等