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        水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)分析

        2015-08-15 00:51:34中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司湖南長沙410014
        江西建材 2015年15期
        關(guān)鍵詞:水電工程測繪變形

        彭 彬 中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410014

        水利水電工程測量是工程測量里重要的組成部分,也就是說其是專門為水利水電工程建設(shè)來服務(wù)的一門專業(yè)性非常強(qiáng)的學(xué)科。在實(shí)際測量中,我們可以按照工程建設(shè)的規(guī)程規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。水利水電工程測量在工程建設(shè)不同時期可分為規(guī)劃設(shè)計階段的測量,施工建設(shè)階段的測量以及運(yùn)營管理階段的測量,下面就對水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)做進(jìn)一步分析。

        1 地形測量

        我們在對水電工程施工進(jìn)行測量的時候,同時也會涉及到地形方面的測量,地形測量就是指在測量中,對地形圖的測繪作業(yè)工作,簡言之就是對地球表面的物體以及地形地貌進(jìn)行測繪,按照一定的比例將所測設(shè)的物體投影到水平面上,然后用統(tǒng)一規(guī)定的符號以及注記方式表示,最終繪制成為一定比例尺的地形圖。現(xiàn)階段隨著全站儀和計算機(jī)等技術(shù)的普及和應(yīng)用,在測量這方面,我們可以利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化測圖的開發(fā)和研究,并最終繪制出數(shù)字化模型圖。利用三維數(shù)字地形的測繪技術(shù),現(xiàn)階段已經(jīng)是數(shù)字化地形測繪技術(shù)的主流方向?,F(xiàn)在的電子平板模式,還有數(shù)字測記模式以及數(shù)字?jǐn)z影測量模式是數(shù)字化測繪技術(shù)的主要三種作業(yè)模式。電子平板的模式,這種模式主要是需要應(yīng)用到全站儀,便攜機(jī),還有地形圖繪圖軟件,而電子平板模式的作業(yè)方式有測站模式,和鏡站模式兩種。這個方法的特點(diǎn)就是通過模擬傳統(tǒng)的白紙測圖方法進(jìn)行測繪成圖,該方法不僅有作業(yè)直觀,無需編碼的優(yōu)勢,而且在測繪中還不容易產(chǎn)生錯漏,但是便攜機(jī)的電池使用時間是非常短的,與之相對的是攜帶笨重,而且操作的穩(wěn)定性非常差,其工作的地點(diǎn)比較適合在平坦的地區(qū),或者是城鎮(zhèn)地區(qū)的地形圖測繪,而不適合在環(huán)境條件非常惡劣的地方進(jìn)行水利水電工程地形圖測繪工作。數(shù)字化測記模式基本上是選擇用全站儀和帶有地區(qū)編碼的地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件結(jié)合野外作業(yè)現(xiàn)場繪制草圖而最終成圖的。在實(shí)際應(yīng)用中,它適合在各類的環(huán)境中用數(shù)字化測記模式進(jìn)行地形圖測繪,但存在的缺點(diǎn)就是其作業(yè)不直觀,而且測量的點(diǎn)號和草圖的點(diǎn)號有可能會產(chǎn)生不一致的問題,很容易產(chǎn)生這一地區(qū)的物體被錯漏,由于這些客觀因素的存在,就導(dǎo)致了對現(xiàn)場繪制草圖的人員要求較高。在數(shù)字?jǐn)z影測量模式這方面,現(xiàn)在各個單位都是選用全站儀、掌上測圖系統(tǒng)以及地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件。采用這種測繪方式就可以非常好的克服筆記本電腦,還有電子平板的缺點(diǎn),能夠充分發(fā)揮筆記本電腦,還有電子手薄以及掌上平板的優(yōu)點(diǎn),這些電子軟件不僅有可視化的界面,還有比較人性化的設(shè)計,而且其操作非常簡單、攜帶方便,最主要的優(yōu)點(diǎn)是對環(huán)境的適應(yīng)性非常強(qiáng),所以是目前非常理想的野外測繪數(shù)據(jù)采集和成圖的工具。

        2 變形監(jiān)測的技術(shù)分析

        在水電工程施工測量中,為了了解大壩及其設(shè)施在施工階段及運(yùn)行期間變形趨勢,分析大壩周邊邊坡穩(wěn)定性,確保大壩及其設(shè)施安全運(yùn)行,必須對其定期不間斷永久監(jiān)測。變形監(jiān)測在水電工程施工測量中的地位是非常重要的,同時應(yīng)用也是非常廣泛的。變形監(jiān)測的方法也被稱為變形測量,顧名思義,就是針于對變形的物體進(jìn)行測量的技術(shù)方法,通過這種變形測量的方式來確定它的空間位置,還有物體內(nèi)部的形態(tài)變化特征。在水利水電工程變形監(jiān)測領(lǐng)域中,主要有基準(zhǔn)網(wǎng)的測量,工作基點(diǎn)的測量,變形體的變形監(jiān)測,以及監(jiān)測資料處理,變形體的變形趨勢分析等內(nèi)容,現(xiàn)階段各個單位常用的變形監(jiān)測的方法有大地的測量法,基準(zhǔn)線的測量法以及液體靜力水準(zhǔn)的測量方法,在實(shí)踐檢驗(yàn)中,其作用效果都是非常突出的,不僅測量的精度高,而且操作上也簡便,下面就以上的監(jiān)測方法進(jìn)行分析探討。

        2.1 大地測量的方法

        大地測量的方法在實(shí)際的應(yīng)用中是變形監(jiān)測中的經(jīng)典方法,也是其及重要的方法,大地測量方法所采用的主要儀器設(shè)備有精密電子水準(zhǔn)儀和精密全站儀兩種,其測量的方法有三角測量法,幾何水準(zhǔn)測量法,還有交會測量法以及邊角測量法和三角高程測量法等。大地測量方法一般都是應(yīng)用常規(guī)的大地測量,其不僅理論方法非常成熟,而且采集的數(shù)據(jù)也非??煽俊5泊嬖谝欢ㄈ毕?,比如受地形條件影響,導(dǎo)致布網(wǎng)困難,花費(fèi)人力物力較大;受環(huán)境氣候因素影響,導(dǎo)致觀測速度過慢,花費(fèi)時間過長,同時在測量過程當(dāng)中測量人員野外采集數(shù)據(jù)勞動強(qiáng)度較大,由于存在這些不利因素導(dǎo)致了其測量的精度很容易受到影響,因此其自動化和智能化水平程度相對來說是非常低的。

        2.2 基準(zhǔn)線測量的方法

        基準(zhǔn)線測量方法,在水平位移變形監(jiān)測中是非常實(shí)用的一種方法,對土石壩,重力壩,還有支墩壩等這些直線形的大壩的壩體變形監(jiān)測,我們一般都是采用引張線法、真空激光準(zhǔn)直法以及垂線法來進(jìn)行觀測和測量,如果大壩壩體整體長度比較短,我們就可以采用視準(zhǔn)線法,還有大氣激光準(zhǔn)直法來進(jìn)行觀測。對于拱壩壩體的壩基部分,我們現(xiàn)在主要應(yīng)用的是垂線法,或者是大地測量法進(jìn)行觀測和測量,而對于那些近壩區(qū)的巖體,高邊坡,滑坡體的水平位移的監(jiān)測,我們主要選擇用大地測量法,還有視準(zhǔn)線法以及垂線法來進(jìn)行觀測。這就是基準(zhǔn)線測量的方法所使用的一般情況,為了在實(shí)踐中大家能熟練的應(yīng)用這些方法,所以對這方面的技術(shù)要點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)一定要進(jìn)行反復(fù)的研究和探討。

        2.3 液體靜力水準(zhǔn)測量的方法

        在垂直位移監(jiān)測技術(shù)中,我們實(shí)際應(yīng)用的主要有水準(zhǔn)測量技術(shù),還有三角高程測量技術(shù),以及液體靜力水準(zhǔn)測量技術(shù),而現(xiàn)在發(fā)展最快的就是液體靜力水準(zhǔn)測量技術(shù)。液體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用中,其特別適合應(yīng)用在對壩體廊道內(nèi)的高程觀測,還有對高程傳遞的測量,在這個過程中,其可以通過各種各樣的傳感器,對測量容器的液面高度進(jìn)行有效的測量,而且還能同時獲得數(shù)十個,甚至數(shù)百個監(jiān)測點(diǎn)的高程數(shù)據(jù),在實(shí)際工作中,其不僅具有精度高、可以遙測以及自動化,而且還可以移動和持續(xù)對測量的物體進(jìn)行測量等優(yōu)點(diǎn)。同時我們還可以通過一種壓力傳感器,讓兩容器之間的高低差從過去的數(shù)厘米達(dá)到了現(xiàn)在的數(shù)米。另一個方面,我們在水下進(jìn)行測量的時候,在傳統(tǒng)的水下測量中,一般的情況下我們都用經(jīng)緯儀,電磁波測距儀,還有標(biāo)尺和標(biāo)桿等工具,在定位的時候我們可以通過斷面法,或者是極坐標(biāo)法以及交會法等。在確定要測量物體的位置的時候,我們再通過測深桿和測深錘等工具,對水深的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集,但是這種方法在實(shí)際的應(yīng)用中其效率非常的低,而且誤差也非常的大。近些年來,隨著我們國家衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展,例如說DGPS,GPSRTK,還有CORS 等系統(tǒng),采用這先進(jìn)技術(shù)和多波束測深儀的配合,現(xiàn)在已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。DGPS 的技術(shù)應(yīng)用原理是先通過某已知點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),然后通過基準(zhǔn)點(diǎn)的GPS 接收機(jī),對衛(wèi)星信號進(jìn)行連續(xù)接收的工作,然后再和已知點(diǎn)的位置進(jìn)行對比,進(jìn)而可以確定測量中的當(dāng)時的誤差的偽距修正值,然后再把這些數(shù)據(jù)值進(jìn)行修正處理,最后通過無線電臺對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理,用戶就可以通過接收機(jī)接收這些修正的值,進(jìn)而對測量誤差來進(jìn)行GPS 信號的校準(zhǔn)處理。就目前而言,GPSRTK 和CORS 系統(tǒng)的定位精度,通過實(shí)踐驗(yàn)證已達(dá)到了厘米級的定位精度,這個精度單位在測量領(lǐng)域來說應(yīng)該是一個比較大的進(jìn)步,經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在已經(jīng)能夠做到對潮水實(shí)時無驗(yàn)的測量,這個水平已經(jīng)是非常先進(jìn)的了,比如說對大面積的水下地形的測量,還有一些水下的考古發(fā)掘,以及未知海域下層的測量工作時,和傳統(tǒng)測量方法相比較,可以大大的縮短工作的周期,在很大程度上減輕了勞動的強(qiáng)度。所以這個技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)在以后的發(fā)展中是有著非常重要意義的。

        3 總結(jié)

        上文充分地對水電工程施工測量方法的分析,尤其是在變形監(jiān)測技術(shù)方面,對各種新技術(shù)的分析,大家對水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)一定有了更深的了解,通過閱讀我們知道,未來的測量方法是依靠著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的,所以我們在以后的應(yīng)用中,一定要多研究多探討,進(jìn)而推動我們國家的水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

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