大壩變形監測自動化技術的運用與研究

馬杰 張歡

【摘要】當下，國民經濟快速發展，生產力水平提升，在一定程度上推動了水利事業的迅猛發展，從目前來看，我國對于水利工程大壩的整體質量特別關注。有效提升大壩質量能夠保證大壩的正常運行，而科學應用變形監測自動化技術對于保障大壩安全至關重要。基于此，本文對HNSS、GPS技術在大壩變形監測中的運用進行了詳細地分析與探究。

【關鍵詞】大壩變形；監測；自動化技術；運用

一、大壩變形的影響因素

我國的大壩數量也不斷增加，需要對大壩的變形要素進行連續、周期性的測定和實時、準確的安全監測。大壩變形的主要因素包括：靜水壓力的作用，大壩外體受到水平推力，導致大壩產生變形，水庫由于自身重力作用會導致庫底發生變形；壩體溫度變化，壩體的溫度隨著季節變化會使混凝土無規律的脹縮，會引起大壩壩頂下陷，新建成的大壩自身的混凝土會發生脹縮，這樣導致了壩體變形；時效變化，時效變化是由于混凝土熱脹冷縮引起的變形，和基礎巖層在載荷作用下產生時效變化，時效變化在施工或運營初期表現顯著，時間長久后，建筑會趨于穩定，時效變化會變小。

二、GPS技術在大壩變形監測中的應用

在大壩變形監測中運用GPS定位技術是一種非常先進的高科技手段。當下世界上許多國家都特別重視此種檢測方式，并投入大量的人力物力開展試驗及研究。在大壩變形監測中運用GPS技術是一種非常典型的應用，倘若利用GPS進行大壩變形監測，一般有兩種方法：第一種監測方法：采用GPS接收機。定時定點到指定的監測點上進行觀測，對獲取的數據進行處理和分析；第二種監測方法：在監測站上安裝無人值守的GPS觀測系統。再由軟件的控制，完成實時監測和變形分析。第一種方法費用比較低，但是勞動強度相對比較大，自動化程度比較低不能實時監測；第二種方法不但能實時監測，而且自動化程度也很高，但是由于GPS接收機要安裝在每個監測點上，這樣就造成了系統的建設費用大大提高。在我們國家除了以上兩種方法，還自主開發了GPS多天線大壩變形監測系統，讓一臺GPS接收機連接多臺天線，這樣既提高了自動化程度、降低了勞動強度，以此來實現實時監測，同時也降低了成本費用，因為該GPS多天線大壩變形監測系統的優點突出。

三、GNSS技術在變形監測中的主要應用

（一）GNSS周期性重復變形監測

當被監測工程的變形速率緩慢，在一定的空間域和時間域上被認作是穩定的，可以利用GNSS周期性重復變形監測。針對每一個周期測量監測點之間的相對位置，經過計算兩個觀測周期之間的位置變化來測定其變形。監測周期可以根據大壩的特性及危害程度來確定。這種模式是通過邊或網連接的方式建成監測網，并用平差計算法得到監測點的三維坐標，根據坐標差值來確定監測點的變形量。

（二）GNSS固定連續性變形監測

利用固定的監測儀器對變形進行長時間的數據收集的方式稱為固定連續性變形監測。在這種模式下測量是連續性的，時間分辨率高。通過選擇重點和關鍵部位布設永久GNSS觀測站，在這些測站上不間斷觀測，并進行數據處理。由于大壩變形的緩慢性，因而在對監測數據處理時，把一段時間的觀測數據作為一組，用靜態相對定位和動態相對定位方式處理。

（三）GNSS實時動態監測

實時動態監測方式是實時監測大壩的動態變形，其特點是采樣密度高，例如每秒鐘采樣一次，而且要計算每個歷元的位置。數據處理主要采用運動中載波相位模糊度解法，用已求得的整周模糊度計算每一歷元接收機的位置，進而分析大壩的變形特征及原因。變形監測要求實時性，需要建立GNSS自動監測系統，采用全天候實時監測，能夠及時了解監測點位置的實時變化情況。GNSS技術作為一種新的監測技術，在大壩的變形監測中應用越來越廣泛，例如在隔河巖大壩建立的 GNSS自動化監測系統，主要包括數據的采集、傳輸和處理。

（四）監測信息的反饋和自動報警技術

利用GNSS技術進行變形監測后需要將變形監測情況發布在互聯網上，同時利用計算機技術生成變形過程的圖表，能實時觀察到變形過程，并配合自動報警技術，當變形達到一定范圍后，自動報警裝置自動報警，使觀測人員能及時做出反應，降低損失。

四、結語

總之，GPS技術不僅能明顯降低監測系統的成本費用，它也具有高效率、高精確度、全天候等眾多特點。科學技術的飛速發展，測繪技術的日漸成熟，GPS技術的應用范圍也越來越廣闊，未來也一定會出現更好的大壩GPS自動化變形監測系統，該技術有著較好的應用前景。而GNSS技術具有監測精度高、速度快、全天候測量和自動化監測等優勢，在大壩變形監測的實踐中取得很重要的成果，利用GNSS技術的自動化數據處理系統獲得精度高的測量數據，為建立自動化監測系統奠定了基礎。

參考文獻

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