【摘要】在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展的21世紀(jì)，人民的生活得到了改善，水利大壩工程也得到了發(fā)展的同時(shí)，但是一些水庫(kù)在使用過(guò)程中存在大壩變形的問(wèn)題。而針對(duì)這一問(wèn)題，我們可以使用GPS技術(shù)對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠在發(fā)現(xiàn)變形部位的同時(shí)，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，而且GPS技術(shù)的建設(shè)成本較低，有利于大壩后期維護(hù)工作的持續(xù)開(kāi)展?，F(xiàn)階段，GPS測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)不同的領(lǐng)域，而水庫(kù)大壩涉及的局部地形復(fù)雜度不高，使用GPS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大壩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文就對(duì)水庫(kù)大壩變形監(jiān)測(cè)中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，指出來(lái)大壩監(jiān)測(cè)工作的重要性，并結(jié)合實(shí)際情況分析來(lái)GPS技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GPS;大壩;變形;觀測(cè)

1、引言

為了使大壩變形監(jiān)測(cè)的，我們必須要進(jìn)一步升級(jí)測(cè)量技術(shù)。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和資料不僅僅是大壩現(xiàn)場(chǎng)狀況的直接體現(xiàn)，也是相應(yīng)修復(fù)工作的重要科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)階段，GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，而測(cè)量的范圍也越來(lái)越大，因此我們不能忽視其有益的作用。在水庫(kù)大壩變形監(jiān)測(cè)中，GPS測(cè)量技術(shù)是最為重要的關(guān)鍵技術(shù)之一，在大型水庫(kù)大壩的監(jiān)測(cè)工作中，GPS技術(shù)發(fā)揮了不可替代的作用。

2、大壩變形監(jiān)測(cè)工作的重要性

2.1是大壩安全運(yùn)行的保障

變形觀測(cè)最重要的目的是了解水庫(kù)大壩的實(shí)際情況，為判斷水庫(kù)的安全性提供重要信息，在大壩變形超過(guò)安全允許值的情況下，能夠及時(shí)觀測(cè)水庫(kù)的變形情況，讓相關(guān)部門(mén)及時(shí)對(duì)變形做出處理。特別是在雨季容易爆發(fā)洪水，一旦監(jiān)測(cè)到大壩變形就必須立即發(fā)出警報(bào)，因?yàn)楹芏酀伟咐既狈τ^測(cè)，一些工程的險(xiǎn)情無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2最大程度發(fā)揮水庫(kù)工程的效益

在實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)工作之下，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)工作所獲取的水位和外界溫度等信息，來(lái)推斷水庫(kù)大壩這一時(shí)期的安全程度，在保證安全的前提下，可以指導(dǎo)水庫(kù)的正常運(yùn)行，最大程度發(fā)揮工程效果。

2.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驗(yàn)證

影響大壩的因素較多，對(duì)這些影響因素依次進(jìn)行計(jì)算的話，計(jì)算工作的工作量較大，而且也無(wú)法保障計(jì)算的精度。在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，常將先驗(yàn)公式、試驗(yàn)系數(shù)或公式簡(jiǎn)化為近似值。而在大壩是建成之后，使用監(jiān)測(cè)手段驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)而提高了設(shè)計(jì)水平。

3、水庫(kù)大壩變形監(jiān)測(cè)中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用概述

水庫(kù)大壩是水利工程建設(shè)中最為基礎(chǔ)的建設(shè)工程，但是水庫(kù)大壩在儲(chǔ)水、防洪等方面有著重大貢獻(xiàn)。然而，由于受外界地質(zhì)構(gòu)造變化和其他因素的侵蝕，大壩完工后可能出現(xiàn)傾斜、沉降、擴(kuò)展等變形現(xiàn)象。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩變形會(huì)嚴(yán)重威脅大壩的安全運(yùn)行的，甚至?xí)l(fā)水壩垮塌災(zāi)害事故。我們需要對(duì)水庫(kù)大壩的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建立大壩的變形預(yù)警機(jī)制。大壩變形觀測(cè)的目的是及時(shí)監(jiān)測(cè)影響大壩自身和外部環(huán)境的變量和變形規(guī)律。傳統(tǒng)的水平位移觀測(cè)通常采用經(jīng)緯儀和儀器觀測(cè)，但是這些監(jiān)測(cè)方法的工作量大，而且工作時(shí)間較長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量很容易被外界因素影響。GPS技術(shù)應(yīng)用于水庫(kù)變形觀測(cè)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)基站與移動(dòng)局之間的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪。其優(yōu)點(diǎn)是不受外界環(huán)境因素的影響，大大提高了水庫(kù)水平位移觀測(cè)的效率和質(zhì)量，能夠保證技術(shù)人員能夠正確掌握水庫(kù)變形數(shù)據(jù)。

4、在大壩變形監(jiān)測(cè)工作中GPS 定位技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

收集好水庫(kù)大壩工程的各項(xiàng)資料，明確監(jiān)測(cè)工作的相關(guān)要求，結(jié)合水庫(kù)大壩建設(shè)設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

4.2平面設(shè)計(jì)

圖形強(qiáng)度設(shè)計(jì)是指觀測(cè)點(diǎn)之間、觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的幾何布局，是指網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立的基線編號(hào)和交互設(shè)計(jì)。在圖形選擇過(guò)程中，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)考慮觀測(cè)點(diǎn)的有效控制，基準(zhǔn)點(diǎn)之間可進(jìn)行互檢，并考慮設(shè)備和交通條件。

4.2.1觀測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)

GPS水庫(kù)變形觀測(cè)面積雖然不大，但主要集中在變形觀測(cè)站的布設(shè)上。變形觀測(cè)點(diǎn)一般設(shè)置在一定范圍內(nèi)具有代表性的區(qū)域。為了建立更為實(shí)用的安全觀測(cè)模型，有必要合理地建立密集的觀測(cè)點(diǎn)整體。

4.2.2標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)布置

基準(zhǔn)點(diǎn)需要選擇地質(zhì)條件好、視場(chǎng)距離適中的地點(diǎn)。而且要保證附近沒(méi)有強(qiáng)信號(hào)。交通方便、安全可靠。根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的分布情況確定基準(zhǔn)點(diǎn)，為保證標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)和觀測(cè)網(wǎng)的可靠性，可設(shè)置2-3個(gè)基點(diǎn)，盡量分布在水庫(kù)下游兩岸，避免大壩的影響。

4.3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

在GPS水庫(kù)變形觀測(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確反映觀測(cè)結(jié)果可靠性和觀測(cè)點(diǎn)變形的一項(xiàng)工作，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析具有重要意義。由于儀器等因素的限制，水庫(kù)變形觀測(cè)采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行，因此觀測(cè)網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)離變形觀測(cè)區(qū)不遠(yuǎn)。如果距離過(guò)近，會(huì)受到自身變形的影響，不能正確反映變形情況。因此，很難安排標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。隨著GPS技術(shù)的不斷提高以及更多高精度儀器的投放市場(chǎng)，使得這一問(wèn)題很容易得到解決。除了變形區(qū)域外，還可以選擇參考點(diǎn)，以確保數(shù)據(jù)的可靠性。

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)包括位置標(biāo)準(zhǔn)、方向標(biāo)準(zhǔn)和尺度標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)層觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)綜合評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)。在GPS網(wǎng)的總體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，可以采用相對(duì)觀測(cè)和絕對(duì)觀測(cè)（如WGS-84點(diǎn)的坐標(biāo)）兩種方法。只有在相對(duì)測(cè)量的GPS網(wǎng)中，網(wǎng)的方向標(biāo)準(zhǔn)和比例尺標(biāo)準(zhǔn)才是平差計(jì)算中唯一需要確定的，網(wǎng)的位置標(biāo)準(zhǔn)是決定使用三點(diǎn)坐標(biāo)的近似值系統(tǒng)和平板車法。如果測(cè)量中包含坐標(biāo)視圖，則網(wǎng)絡(luò)的位置標(biāo)準(zhǔn)取決于這些點(diǎn)的坐標(biāo)值和精度。確定網(wǎng)位的標(biāo)準(zhǔn)是GPS網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的重要組成部分，一般分為最小約束法和滯留法。

4.4觀測(cè)時(shí)間和周期設(shè)計(jì)

根據(jù)觀測(cè)時(shí)間和時(shí)段，結(jié)合影響水庫(kù)變形的因素，確定有利于觀測(cè)目的和結(jié)果分析的最佳觀測(cè)時(shí)段，并結(jié)合各種地形條件、多種效應(yīng)、衛(wèi)星分布等，通過(guò)分析觀測(cè)時(shí)間、時(shí)間優(yōu)缺點(diǎn)、氣象因素等，得出最佳觀測(cè)時(shí)間。

4.5測(cè)量成本和后期維護(hù)

GPS技術(shù)相較于其他技術(shù)如大壩GeoMoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)成本較低，雖然在測(cè)量精度上有所不及，但是后期維護(hù)工作的工作量也較低。GPS技術(shù)能在保證一定測(cè)量精度的基礎(chǔ)上，節(jié)約更多大壩變形維護(hù)工作的資金，在測(cè)量工作資金有限的情況下，GPS技術(shù)是不錯(cuò)的選擇。

結(jié)語(yǔ)：

在水庫(kù)大壩變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)，能夠有效提高監(jiān)測(cè)工作的效率，在一定程度上加快工作進(jìn)度，在提升整體監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量同時(shí)，有利于水庫(kù)大壩工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。但是在注意監(jiān)測(cè)工作過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，落實(shí)各項(xiàng)基本監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，制定監(jiān)測(cè)管理辦法，在發(fā)現(xiàn)水庫(kù)大壩變形的第一時(shí)間就需要采取相應(yīng)的措施，以防止日后出現(xiàn)決堤的可能。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

唐宏華（1979-）男，漢族，湖南沅陵，助理工程師，大學(xué)本科，從事大壩測(cè)量。