GPS在水電站大壩變形監(jiān)測中的應用及影響

汪祥

【摘要】在經(jīng)濟水平的不斷提升下，我國開展了眾多的水電站大壩建設工程，為了確保工程質(zhì)量，施工人員需要對大壩變形情況進行實時監(jiān)測。但是傳統(tǒng)的測量方法無法滿足這一監(jiān)測要求，需要運用GPS技術(shù)，代替原有的光學、電子測量儀器，實現(xiàn)對大壩變形的動態(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)測中的應用及影響進行了研究分析。

【關鍵詞】GPS；水電站；大壩變形監(jiān)測；應用；影響

前言

GPS技術(shù)是一項實時定位測量技術(shù)，因其精度較高、觀測時間短等優(yōu)勢，備受人們的青睞。GPS技術(shù)在不斷的發(fā)展中，應用范圍也在不斷拓展，在測繪領域中也實現(xiàn)了這一技術(shù)的運用。1998年，我國首次在大壩變形監(jiān)測中運用GPS技術(shù)，并取得了良好效果，并對水電站大壩變形監(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)測中的應用，對這一工作產(chǎn)生了會死分積極的影響。第一，GPS技術(shù)實現(xiàn)了對水電站大壩變形的全天候監(jiān)測。GPS測量技術(shù)在運用過程中，可以不受環(huán)境、天氣的影響，無論是雨天、雪天、還是風天，都能夠正常運行，只要在GPS監(jiān)測系統(tǒng)中設置防雷設備，便能夠?qū)崿F(xiàn)對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)的精準度。這一技術(shù)能夠在應用中，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)的準確性。第三，GPS技術(shù)的應用減輕了水電站大壩變形監(jiān)測工作負擔。在技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，GPS接收機自動化程度大大提升，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，接收機為用戶提供了相應的接口，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對水電站大壩各個部分數(shù)據(jù)的監(jiān)測，形成自動化的監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的自動收集、處理、報警等。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)的運用中，需要對平面及垂直兩方面的位移監(jiān)測運用不同的方法，工作量、運用時間都相對較多，監(jiān)測點位等也無法保持一致，不僅測量人員的工作負擔較重，且變形分析的難度較大。而GPS技術(shù)的運用，則實現(xiàn)了對監(jiān)測點三維位移信息的精準明確，進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)測中的應用

2.1 GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)基礎

GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)在設計中，應具備幾項功能。首先，主要功能方面，該系統(tǒng)應具備全天候動態(tài)化監(jiān)測功能，能夠根據(jù)實際情況對數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行分析，并對所需要監(jiān)測時段的數(shù)據(jù)進行獲取。其次，GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)應具備一定的拓展功能。第一，若是增加觀測點布設密度，則能夠?qū)崿F(xiàn)對大壩變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。第二，能夠通過布設觀測站，實現(xiàn)對某水電站變形監(jiān)測的融入。第三，能夠向用戶提供事后精密定位服務。

2.2 PS變形監(jiān)測系統(tǒng)設計及運行

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，電站總裝機容量為4200MW。在該水電站大壩右側(cè)有一個活躍滑坡體，工作人員主要需要對這一滑坡進行變形監(jiān)測。

首先，在系統(tǒng)設計中，應對滑坡體周圍的衛(wèi)星情況進行觀測。了解附近的衛(wèi)星數(shù)量、GPS信號情況、信號干擾源等。從而找到信號相對較強的位置，并設置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)合實際情況，在三個斷面設置了十二個監(jiān)測點，并在信號接收最為困難的地區(qū)，運用扼流圈天線，從而提升信號質(zhì)量。

其次，在監(jiān)測區(qū)域，工作人員設置了十二個接收機作為監(jiān)測站，并在滑坡體中較為穩(wěn)定的區(qū)域設置了戀歌接收機作為基準站。為了確保其穩(wěn)固性，工作人員還應將觀測墩置于基巖上方，并確保能夠有足夠的凈空，以確保所接收信號的精準度。在基準點的選擇上，工作人員主要設置兩個基準點，一個在生活區(qū)，另一個在需要監(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)測點都應該牢牢固定在變形體上，從而對相對于基準點的監(jiān)測點位移情況進行動態(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)運行時，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)的精準度及完整度。通常需要運用UPS對交流電不穩(wěn)情況進行改善。當前我國十分注重清潔能源及可再生能源的運用，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，則不宜運用這一能源。同時，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)上傳至固定的服務器，并通過相應軟件的處理，實現(xiàn)動態(tài)化、可視化的水電站大壩變形檢測。

結(jié)論

據(jù)實踐證明，通過GPS技術(shù)在水電站大壩變形監(jiān)測中的應用，監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準度、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，工作人員還應積極運用這一技術(shù)，并加強對變形監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)設計，從而實現(xiàn)更加高效的水電站大壩變形監(jiān)測工作。

參考文獻：

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