現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)在陸渾水庫(kù)工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

□陳功磊 □張 軻 □艾亞飛（河南省陸渾水庫(kù)管理處）

現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)在陸渾水庫(kù)工程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

□陳功磊 □張 軻 □艾亞飛（河南省陸渾水庫(kù)管理處）

隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，特別是現(xiàn)代全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的普及，為工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步提高，提供了發(fā)展的契機(jī)和平臺(tái)。新技術(shù)在水庫(kù)管理中的應(yīng)用，為水庫(kù)安全運(yùn)行提供了保障。同時(shí)，新技術(shù)的發(fā)展，也對(duì)水庫(kù)管理人員各項(xiàng)素質(zhì)的提高，提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

自動(dòng)化技術(shù);水庫(kù)監(jiān)測(cè);應(yīng)用

1.陸渾水庫(kù)概述

陸渾水庫(kù)位于黃河流域伊河支流的河南省嵩縣境內(nèi)，控制流域面積為3492km2，占伊河總流域面積6029km2的58%，總庫(kù)容為13.2億m3，是一座以防洪為主，輔以灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)、城市供水和旅游等綜合利用的大(1)型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐建筑物主要有：大壩、輸水洞、灌溉洞、泄洪洞、溢洪道和總裝機(jī)容量為10450kW陸渾水電站。

按照設(shè)計(jì)要求，陸渾水庫(kù)承擔(dān)著黃河下游防洪、洛陽(yáng)防洪和自身保壩三大防洪任務(wù)。在黃河防洪體系中,陸渾水庫(kù)配合小浪底、三門(mén)峽、故縣水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，削減三門(mén)峽至小浪底區(qū)間洪水,確保黃河下游防洪安全。

陸渾水庫(kù)的地理位置非常重要，下游有洛陽(yáng)、鄭州、開(kāi)封三個(gè)重要城市，還有隴海、焦枝、京廣三條鐵路干線和連～霍、二廣等高速公路以及著名的世界文化遺產(chǎn)——龍門(mén)石窟，陸渾水庫(kù)直接對(duì)下游的277個(gè)村莊和111萬(wàn)人、4.87萬(wàn)hm2耕地起著重要的防洪減災(zāi)作用。

2.水庫(kù)工程觀測(cè)

為保證水庫(kù)的正常運(yùn)行，各水庫(kù)都設(shè)有不同的觀測(cè)設(shè)施。觀測(cè)方法雖然不同，但用途是一樣的，都是用于監(jiān)測(cè)大壩及輸、泄水建筑物的運(yùn)行情況，從而保證大壩的運(yùn)行安全。其中大壩變形測(cè)量，是監(jiān)測(cè)大壩縱向和豎向變形，以及各輸、泄水建筑物位移的重要手段和方法。

大壩變形觀測(cè)常用的方法是水平位移觀測(cè)和垂直位移觀測(cè)。水平位移觀測(cè)是監(jiān)測(cè)大壩在水平方向的上下移動(dòng)，用于監(jiān)測(cè)壩體和輸、泄水建筑物在水平面上的位移變化，反映大壩及輸、泄水建筑物的穩(wěn)定性。垂直位移觀測(cè)是監(jiān)測(cè)大壩壩體和輸、泄水建筑物在自身重力和外界重力影響下的豎向變化和壩體密實(shí)度的觀測(cè)。

2.1 傳統(tǒng)測(cè)量方法

測(cè)點(diǎn)與布設(shè)：陸渾水庫(kù)現(xiàn)有觀測(cè)基點(diǎn)52個(gè)，分別位于大壩上游、壩頂和大壩下游的不同位置，用于垂直位移和水平位移觀測(cè)，水平和垂直位移觀測(cè)為共用基座，基準(zhǔn)為強(qiáng)制對(duì)中基座，基礎(chǔ)為60cm混凝土基礎(chǔ)。上端平面鑲?cè)胍恢睆郊s20cm不銹鋼圓盤(pán)，圓盤(pán)正中有一儀器按防孔?；A(chǔ)地下埋深為80cm。基礎(chǔ)與四周接觸面留有10cm縫隙，用瀝青填充，以便使大壩表面的變化不至于影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，保證測(cè)量的精度。

傳統(tǒng)的觀測(cè)方法：平面位移多用視準(zhǔn)線法，其中包括（中間設(shè)中站分段觀測(cè)法、中間設(shè)站連續(xù)觀測(cè)法、前方交會(huì)法、側(cè)方交會(huì)法、后方交會(huì)法）。豎向位移主要用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。這兩種觀測(cè)方法為傳統(tǒng)的觀測(cè)方法，外業(yè)施測(cè)由于受天氣、觀測(cè)條件和人員的影響且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且測(cè)量精度很難保證。在外業(yè)施測(cè)時(shí)需要大量的人力來(lái)完成測(cè)量工作，一般一次需7～8人，20d左右來(lái)完成，還需考慮天氣的影響，如遇意外因素，還有可能造成返工重測(cè)，其測(cè)量精度不高，如果成果超限，還得重新測(cè)量。在外業(yè)測(cè)量結(jié)束后，還需組織大量人工進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算、校核和成果表的上報(bào)工作。

2.2 現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

近年來(lái)隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，特別是現(xiàn)代全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的普及和3S技術(shù)在工程測(cè)量中的大量應(yīng)用，使水庫(kù)大壩變形和輸、泄水建筑物變形的觀測(cè)技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，為測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，提供了契機(jī)和平臺(tái)。新技術(shù)在大壩變形測(cè)量中與傳統(tǒng)測(cè)量方法對(duì)比有以下顯著特點(diǎn)：

2.2.1 測(cè)量速度快、省時(shí)、省力

2.2.2 觀測(cè)精度高

以往人工測(cè)量的誤差，多在2～3mm左右，加上人為因素和儀器的校正問(wèn)題，以及儀器的自身的制造誤差，測(cè)量精度很難保證。有時(shí)往往達(dá)不到測(cè)量規(guī)范要求。而用新的測(cè)量技術(shù)，由于不受天氣、人為和觀測(cè)儀器因素等的影響，可以很大程度地提高測(cè)量精度。如有誤差也為系統(tǒng)誤差，求出常數(shù)，從而提高測(cè)量精度，保證大壩的安全。

2.2.3 內(nèi)業(yè)資料整理計(jì)算省時(shí)、省力，快速、準(zhǔn)確

以往測(cè)量的資料，需專門(mén)進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于計(jì)算全為人工進(jìn)行，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也得不到保證。而有了現(xiàn)代的測(cè)量技術(shù)，就不會(huì)出現(xiàn)上述的差錯(cuò)。測(cè)量時(shí)有電子儀器代替原來(lái)的人工操作，測(cè)量結(jié)束后，數(shù)據(jù)由儀器直接輸入電腦，再由編好的計(jì)算程序來(lái)進(jìn)行計(jì)算，從而避免人工計(jì)算的誤差。同時(shí)，計(jì)算的結(jié)果可以使用附帶的電腦軟件，按自己的要求，生成所需要的各種圖形,這樣也免去了后期的曲線繪制工作。

現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為水庫(kù)的安全運(yùn)行提供了保障。但再先進(jìn)的儀器，再優(yōu)良的設(shè)備，想要發(fā)揮其功能，都需要人的細(xì)心工作和精心維護(hù)。所以，在水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)工作中，水利人還要時(shí)刻明白肩上的責(zé)任，以負(fù)責(zé)任的態(tài)度，發(fā)揚(yáng)老觀測(cè)人的細(xì)心、精心和認(rèn)真精神，力爭(zhēng)把水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)工作做得更好！

新的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，一座大型水庫(kù)的大壩變形測(cè)量，可以在很短時(shí)間完成。且使用人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的觀測(cè)方法。如國(guó)內(nèi)的三峽大壩，由于使用全新的靜狀GPS觀測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)不間斷的進(jìn)行觀測(cè)，所測(cè)數(shù)據(jù)直接輸入電腦，直接生成所需的各種圖形和文本文件，且有自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)變化超過(guò)1mm時(shí)，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，以便管理人員及時(shí)處理。

投稿日期：2012-06-29