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        GPS在水電站大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用及影響

        2016-10-19 22:17:31汪祥
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年9期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用影響

        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(yīng)用,對這一工作產(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)際情況對數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析,并對所需要監(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,從而對相對于基準(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。

        參考文獻(xiàn):

        [1]于壽法.徠卡GPS在水電站壩體變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].測繪通報(bào),2012,2(2):97-98

        [2]趙多明.GPS和高精度水準(zhǔn)測量技術(shù)在水庫大壩外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù),2012,4(4):39-41

        [3]張志國,李曉飛.GPS在石門子水庫大壩外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].全球定位系統(tǒng),2014,1(1):85-90

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