GPS在水電站大壩變形監測中的應用及影響

汪祥

【摘要】在經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，為了確保工程質量，施工人員需要對大壩變形情況進行實時監測。但是傳統的測量方法無法滿足這一監測要求，需要運用GPS技術，代替原有的光學、電子測量儀器，實現對大壩變形的動態監測，從而獲得增加精確的數據。本文就GPS在水電站大壩變形監測中的應用及影響進行了研究分析。

【關鍵詞】GPS；水電站；大壩變形監測；應用；影響

前言

GPS技術是一項實時定位測量技術，因其精度較高、觀測時間短等優勢，備受人們的青睞。GPS技術在不斷的發展中，應用范圍也在不斷拓展，在測繪領域中也實現了這一技術的運用。1998年，我國首次在大壩變形監測中運用GPS技術，并取得了良好效果，并對水電站大壩變形監測工作產生了十分積極的影響。

1、GPS技術對水電站大壩變形監測的影響

GPS技術在水電站大壩變形監測中的應用，對這一工作產生了會死分積極的影響。第一，GPS技術實現了對水電站大壩變形的全天候監測。GPS測量技術在運用過程中，可以不受環境、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監測系統中設置防雷設備，便能夠實現對水電站大壩變形的全天候監測。第二，GPS技術提升了水電站大壩變形監測數據的精準度。這一技術能夠在應用中，提供1×10-6及以上的定位精度，大大提升了監測數據的準確性。第三，GPS技術的應用減輕了水電站大壩變形監測工作負擔。在技術的不斷發展過程中，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，用戶能夠實現對水電站大壩各個部分數據的監測，形成自動化的監測系統，實現信息的自動收集、處理、報警等。第四，GPS技術為水電站大壩變形監測工作提供了監測點三維位移信息，減輕了變形分析難度。在傳統監測技術的運用中，需要對平面及垂直兩方面的位移監測運用不同的方法，工作量、運用時間都相對較多，監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技術的運用，則實現了對監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技術在水電站大壩變形監測中的應用

2.1 GPS變形監測系統技術基礎

GPS變形監測系統在設計中，應具備幾項功能。首先，主要功能方面，該系統應具備全天候動態化監測功能，能夠根據實際情況對數據監測結果進行分析，并對所需要監測時段的數據進行獲取。其次，GPS變形監測系統應具備一定的拓展功能。第一，若是增加觀測點布設密度，則能夠實現對大壩變形監測及數據分析。第二，能夠通過布設觀測站，實現對某水電站變形監測的融入。第三，能夠向用戶提供事后精密定位服務。

2.2 PS變形監測系統設計及運行

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，水庫總容量為10.79億立方米，電站總裝機容量為4200MW。在該水電站大壩右側有一個活躍滑坡體，工作人員主要需要對這一滑坡進行變形監測。

首先，在系統設計中，應對滑坡體周圍的衛星情況進行觀測。了解附近的衛星數量、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。經觀察、測量發現，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，工作人員結合實際情況，在三個斷面設置了十二個監測點，并在信號接收最為困難的地區，運用扼流圈天線，從而提升信號質量。

其次，在監測區域，工作人員設置了十二個接收機作為監測站，并在滑坡體中較為穩定的區域設置了戀歌接收機作為基準站。為了確保其穩固性，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，另一個在需要監測的壩體附近，并經可能的將觀測墩置于基巖上。所有的監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測點位移情況進行動態監測，并獲取監測數據。

最后，在水電站大壩變形監測中，GPS監測系統運行時，工作人員還需要確保其供電的穩定性，從而保證所有獲取數據的精準度及完整度。通常需要運用UPS對交流電不穩情況進行改善。當前我國十分注重清潔能源及可再生能源的運用，因而，在監測過程中，工作人員也可以在光照較為充足的地區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，若是監測現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監測系統所獲取的數據上傳至固定的服務器，并通過相應軟件的處理，實現動態化、可視化的水電站大壩變形檢測。

結論

據實踐證明，通過GPS技術在水電站大壩變形監測中的應用，監測數據的精準度、完整度得到了有效提升，工作量大大減少，工作效率及質量不斷提升。因而，工作人員還應積極運用這一技術，并加強對變形監測系統的開發設計，從而實現更加高效的水電站大壩變形監測工作。

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