基于R T K技術的水電站庫區淤積與庫容測量

任 潔

(大連水利測繪公司，遼寧 大連 116021)

基于R T K技術的水電站庫區淤積與庫容測量

任 潔

(大連水利測繪公司，遼寧 大連 116021)

在水電站庫區維護管理過程中,需要對庫容即水面的變化進行長期跟蹤監測,基于國內外研究情況,首先對G P S-R T K測量系統設計進行了簡單分析;隨后對水電站庫區淤積與庫容測量從測量方案制定、測量數據處理、水下地形測量等方面進行研究。研究表明:截至2015年,水電站庫區的淤積量達到12 807.53萬m3,占總庫容的5.5%。

G P S-R T K技術;水電站庫區管理;庫區庫容監測;庫區淤積監測

在水庫運行過程中，庫區淤積現象較為常見，這一方面會對水庫使用壽命造成影響，另一方面也會影響到水庫庫容，從而進一步影響到水庫抗旱防洪功能的發揮。因此，做好庫區淤積以及庫容測量工作十分關鍵［1］。在水庫調度管理中，為了將水庫綜合效益發揮到合理水平，需要對淤積、庫容進行有效計算，并根據計算結果及時清理淤泥［2］。接下來，本研究將對水庫水位、庫容和淤積等進行測量，求出精確的水位-庫容-水面積關系曲線以及淤積量，從而為庫區安全運行、經濟運行提供科學依據。希望相關研究能夠對庫區淤積與庫容測量工作有積極意義，并對提升庫區管理實踐起到促進作用。

1 GP S-R T K測量系統設計

1.1 GP S-R T K系統工作原理及應用范圍

在工程測量實踐中，G P S-R T K技術發揮著顯著作用，因而受到測量界的廣泛認可。G P S-R T K系統的工作原理是:在特定的時刻，用戶站能夠根據衛星參數求得衛星所在的空間位置;衛星在獲取觀測點的信息后，會將數據傳輸給用戶站;根據后方交匯原理，用戶站可以測出觀測點的地形地貌三維特征［3］。可見，G P S-R T K系統具有明顯的實時動態觀測功能。本研究所使用的G P S-R T K在以下領域應用效果較為理想:建立大地測量控制網;能夠通過2臺G P S接收機對20km范圍內的地形地貌進行精確測量，測量精度可以達到0.05m;能夠對海上航行提供單點導航功能;與電子海圖和繪圖儀等設備聯合使用時，能夠實時獲得精確水文資料［4］。

1.2 測量點水深測量

對水庫水深進行測量時，需要將G P S-R T K系統與超聲波測深儀結合使用［5］。超聲波測深儀的工作原理是:超聲波測深儀向水下發射超聲波，超聲波在觸碰水底后會被反彈回來，并被接收機捕捉信號。經過一定的時間，結合聲音在水中的傳播速度，即可計算出水深，測深原理如圖1所示。

1.3 坐標轉換

圖1 測深儀原理

由于G P S接收機的定點坐標與計算機坐標系統可能不一致，因此在獲得坐標數據以后需要進行坐標轉換。本研究中，將采用7參數轉換法(1個尺度參數、3個旋轉參數以及3個平移參數)把原始坐標數據轉化為計算機系統可以處理的坐標數據［6］。

2 水電站庫區淤積與庫容測量

2.1 測量方案

本研究中，基礎控制網的等級為D級;G P S網點布置在水庫兩側，相鄰網點距離為8km左右，共設置有25個 G P S網點。在對水庫進行觀測時，共使用了6臺G P S接收機，其中2臺需要保持180m i n的連續觀測，另外4臺在同步觀測90m i n后會被重新布置。在觀測過程中，需要將衛星截止高度角設置為15°，將數據采樣速率設置為10s/次，將衛星圖形強度因子G T O P設置在8以下，并至少設定4顆觀測衛星。經過測量，得到控制網聯測點位數據，見表1。

表1 D級GP S控制網聯測點位

2.2 測量數據處理

對當天測量所獲得的數據，需要進行閉合環檢驗［7］，檢驗結果見表2。由表2可知，閉合差在5.0ppm以上的環只有1個。這表明，本研究中所使用的測量網觀測精度較高，測量質量符合D級網標準。

表2 基線向量全長相對閉合差情況統計

2.3 水下地形測量

如圖2所示，測深儀被置于測量船的底部，G P S接收機被置于船上5m高程處。在測量時，水位線為320m，岸坡需要測量的高程為333m。為了確保測量船的穩定，會預先設置好導航路線，并將偏航距離控制在10m以內。測量所得的數據分為2種:其一，G P S接收機按照1次/s的速度記錄數據;其二，G P S接收機在測量船每移動3m時會記錄1次數據。對于這2種不同標準的數據，在進行內業處理時可任意選一種。

圖2 庫區斷面測量

3 庫容計算

在進行庫容計算時，需按照式(1)進行［8］:

式中:h—水面高程，m;N—所劃分的斷面總數; Vh—水庫容量，萬 m3;—斷面的面積，萬 m2; Di，i+1—斷面i與斷面i+1的平均距離，m。

3.1 水庫水面面積和水庫庫容測量成果

根據測量任務，對測量范圍內的所有庫區和主要河流進行了實地測量。在水面高程為330m時，測量結果見表3。

表3 實測區域庫容和庫水面積

3.2 總庫容和水面面積成果

在水面高程為330m時，對水庫的面積和庫容進行了統計，統計結果見表4。進一步的，對總庫容的變化情況進行統計，統計結果見表5。

表4 總庫容-面積成果統計

表5 總庫容變化統計

4 結論

在工程測量實踐中，G P S-R T K技術發揮著顯著作用，因而受到測量界的廣泛認可。本文在對水電站的庫容和淤積進行測量時，采用了G P S-R T K技術。在測量過程中，采用分段水位修正法，通過對測量水位進行長期觀測，對大量觀察數據進行處理，對測深斷面高程進行修正，使得定位精度被提升至0.05m。測量結果表明，在水面高程330m時，2006年總庫容為231221萬 m3，2015年總庫容為218414萬 m3，10年間減少了 12807萬 m3。2015年最后一次測量結束時，水電站庫區的淤積量達到128075293.1m3，占總庫容的5.5%。希望本文研究能夠對庫區淤積與庫容測量工作有積極意義。

［1］呂敏.水庫泥沙淤積分析及庫容測量［J］.水利技術監督，2016 (01):84-86.

［2］吳志東.水利規劃設計與可持續性［J］.江西建材，2012(03): 157-158.

［3］孟佳佳，陶娟，趙立梅.淮安市古黃河水利樞紐工程水流條件計算［J］.水利規劃與設計，2015(12):81-86.

［4］潘正權.關于水利工程施工技術質量控制分析［J］.山東工業技術，2016(01):78.

［5］孫桂喜.棋盤山水庫健康評價與保護對策探析［J］.吉林水利，2015(10):28-32.

［6］萬慶玲.高壓噴射灌漿在水利工程防滲處理中的應用分析——以江西省五河及潘陽湖重點圩堤工程為例［J］.水利建設與管理，2015(10):14-16.

［7］楊小航，楊春旗.探地雷達在隧道工程檢測中的應用［J］.水利規劃與設計，2015(11):114-116.

［8］王朝暉，吳玉秀，蔣新會.頭屯河水庫排沙減淤恢復庫容方法應用［J］.水利技術監督，2008(04):74-77.

T V 697.2+2

B

1008-1305(2016)05-0116-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.040

2016-01-26

任 潔(1980年—)，男，工程師。