GPS在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用及影響

汪祥

【摘要】在經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升下，我國開展了眾多的水電站大壩建設(shè)工程，為了確保工程質(zhì)量，施工人員需要對(duì)大壩變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。但是傳統(tǒng)的測量方法無法滿足這一監(jiān)測要求，需要運(yùn)用GPS技術(shù)，代替原有的光學(xué)、電子測量儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從而獲得增加精確的數(shù)據(jù)。本文就GPS在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用及影響進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】GPS；水電站；大壩變形監(jiān)測；應(yīng)用；影響

前言

GPS技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)時(shí)定位測量技術(shù)，因其精度較高、觀測時(shí)間短等優(yōu)勢，備受人們的青睞。GPS技術(shù)在不斷的發(fā)展中，應(yīng)用范圍也在不斷拓展，在測繪領(lǐng)域中也實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)的運(yùn)用。1998年，我國首次在大壩變形監(jiān)測中運(yùn)用GPS技術(shù)，并取得了良好效果，并對(duì)水電站大壩變形監(jiān)測工作產(chǎn)生了十分積極的影響。

1、GPS技術(shù)對(duì)水電站大壩變形監(jiān)測的影響

GPS技術(shù)在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用，對(duì)這一工作產(chǎn)生了會(huì)死分積極的影響。第一，GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站大壩變形的全天候監(jiān)測。GPS測量技術(shù)在運(yùn)用過程中，可以不受環(huán)境、天氣的影響，無論是雨天、雪天、還是風(fēng)天，都能夠正常運(yùn)行，只要在GPS監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置防雷設(shè)備，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電站大壩變形的全天候監(jiān)測。第二，GPS技術(shù)提升了水電站大壩變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。這一技術(shù)能夠在應(yīng)用中，提供1×10-6及以上的定位精度，大大提升了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第三，GPS技術(shù)的應(yīng)用減輕了水電站大壩變形監(jiān)測工作負(fù)擔(dān)。在技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度大大提升，體積及重量都在不斷減小，工作人員攜帶更加方便，工作人員操作十分便利。同時(shí)，接收機(jī)為用戶提供了相應(yīng)的接口，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水電站大壩各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)測，形成自動(dòng)化的監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)收集、處理、報(bào)警等。第四，GPS技術(shù)為水電站大壩變形監(jiān)測工作提供了監(jiān)測點(diǎn)三維位移信息，減輕了變形分析難度。在傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的運(yùn)用中，需要對(duì)平面及垂直兩方面的位移監(jiān)測運(yùn)用不同的方法，工作量、運(yùn)用時(shí)間都相對(duì)較多，監(jiān)測點(diǎn)位等也無法保持一致，不僅測量人員的工作負(fù)擔(dān)較重，且變形分析的難度較大。而GPS技術(shù)的運(yùn)用，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測點(diǎn)三維位移信息的精準(zhǔn)明確，進(jìn)一步簡化的變形分析難度。

2、GPS技術(shù)在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)

GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)具備幾項(xiàng)功能。首先，主要功能方面，該系統(tǒng)應(yīng)具備全天候動(dòng)態(tài)化監(jiān)測功能，能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)所需要監(jiān)測時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。其次，GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備一定的拓展功能。第一，若是增加觀測點(diǎn)布設(shè)密度，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大壩變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。第二，能夠通過布設(shè)觀測站，實(shí)現(xiàn)對(duì)某水電站變形監(jiān)測的融入。第三，能夠向用戶提供事后精密定位服務(wù)。

2.2 PS變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行

以某水電站大壩為例，該水電站大壩主體為混凝土雙曲拱壩，最大高度為250米，中心長度為460米，水庫總?cè)萘繛?0.79億立方米，電站總裝機(jī)容量為4200MW。在該水電站大壩右側(cè)有一個(gè)活躍滑坡體，工作人員主要需要對(duì)這一滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測。

首先，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)滑坡體周圍的衛(wèi)星情況進(jìn)行觀測。了解附近的衛(wèi)星數(shù)量、GPS信號(hào)情況、信號(hào)干擾源等。從而找到信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)的位置，并設(shè)置GPS天線。經(jīng)觀察、測量發(fā)現(xiàn)，該滑坡體高度跨越340米左右，給GPS信號(hào)的接受造成了較大難度，2600米高程下遮擋基本大于45°。因此，工作人員結(jié)合實(shí)際情況，在三個(gè)斷面設(shè)置了十二個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，并在信號(hào)接收最為困難的地區(qū)，運(yùn)用扼流圈天線，從而提升信號(hào)質(zhì)量。

其次，在監(jiān)測區(qū)域，工作人員設(shè)置了十二個(gè)接收機(jī)作為監(jiān)測站，并在滑坡體中較為穩(wěn)定的區(qū)域設(shè)置了戀歌接收機(jī)作為基準(zhǔn)站。為了確保其穩(wěn)固性，工作人員還應(yīng)將觀測墩置于基巖上方，并確保能夠有足夠的凈空，以確保所接收信號(hào)的精準(zhǔn)度。在基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇上，工作人員主要設(shè)置兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，一個(gè)在生活區(qū)，另一個(gè)在需要監(jiān)測的壩體附近，并經(jīng)可能的將觀測墩置于基巖上。所有的監(jiān)測點(diǎn)都應(yīng)該牢牢固定在變形體上，從而對(duì)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的監(jiān)測點(diǎn)位移情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

最后，在水電站大壩變形監(jiān)測中，GPS監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，工作人員還需要確保其供電的穩(wěn)定性，從而保證所有獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度及完整度。通常需要運(yùn)用UPS對(duì)交流電不穩(wěn)情況進(jìn)行改善。當(dāng)前我國十分注重清潔能源及可再生能源的運(yùn)用，因而，在監(jiān)測過程中，工作人員也可以在光照較為充足的地區(qū)盡可能的運(yùn)用太陽能獲取電能，從而提升供電靈活度，避免存在現(xiàn)場布線困難的情況。若是處于冬季，或是光照不足，則不宜運(yùn)用這一能源。同時(shí)，若是監(jiān)測現(xiàn)場與大壩之間距離較短，工作人員則可以同時(shí)采取有線通信的方式，將GPS監(jiān)測系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)上傳至固定的服務(wù)器，并通過相應(yīng)軟件的處理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、可視化的水電站大壩變形檢測。

結(jié)論

據(jù)實(shí)踐證明，通過GPS技術(shù)在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用，監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、完整度得到了有效提升，工作量大大減少，工作效率及質(zhì)量不斷提升。因而，工作人員還應(yīng)積極運(yùn)用這一技術(shù)，并加強(qiáng)對(duì)變形監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)更加高效的水電站大壩變形監(jiān)測工作。

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