水庫大壩變形監測中GPS測量技術的應用

【摘要】在國民經濟的穩步發展的21世紀，人民的生活得到了改善，水利大壩工程也得到了發展的同時，但是一些水庫在使用過程中存在大壩變形的問題。而針對這一問題，我們可以使用GPS技術對水庫大壩進行監測，能夠在發現變形部位的同時，及時進行相應的處理，而且GPS技術的建設成本較低，有利于大壩后期維護工作的持續開展。現階段，GPS測量技術廣泛應用于各個不同的領域，而水庫大壩涉及的局部地形復雜度不高，使用GPS技術能夠實現對大壩的實時監測。本文就對水庫大壩變形監測中GPS測量技術的應用進行研究，指出來大壩監測工作的重要性，并結合實際情況分析來GPS技術在大壩變形監測中的應用。

【關鍵詞】GPS;大壩;變形;觀測

1、引言

為了使大壩變形監測的，我們必須要進一步升級測量技術。準確的數據和資料不僅僅是大壩現場狀況的直接體現，也是相應修復工作的重要科學依據。現階段，GPS測量技術發展迅速，而測量的范圍也越來越大，因此我們不能忽視其有益的作用。在水庫大壩變形監測中，GPS測量技術是最為重要的關鍵技術之一，在大型水庫大壩的監測工作中，GPS技術發揮了不可替代的作用。

2、大壩變形監測工作的重要性

2.1是大壩安全運行的保障

變形觀測最重要的目的是了解水庫大壩的實際情況，為判斷水庫的安全性提供重要信息，在大壩變形超過安全允許值的情況下，能夠及時觀測水庫的變形情況，讓相關部門及時對變形做出處理。特別是在雨季容易爆發洪水，一旦監測到大壩變形就必須立即發出警報，因為很多潰壩案例都缺乏觀測，一些工程的險情無法及時發現。

2.2最大程度發揮水庫工程的效益

在實時的監測工作之下，可以通過監測工作所獲取的水位和外界溫度等信息，來推斷水庫大壩這一時期的安全程度，在保證安全的前提下，可以指導水庫的正常運行，最大程度發揮工程效果。

2.3設計數據驗證

影響大壩的因素較多，對這些影響因素依次進行計算的話，計算工作的工作量較大，而且也無法保障計算的精度。在工程設計過程中，常將先驗公式、試驗系數或公式簡化為近似值。而在大壩是建成之后，使用監測手段驗證實現的各項參數是否符合設計的要求，進而提高了設計水平。

3、水庫大壩變形監測中GPS測量技術的應用概述

水庫大壩是水利工程建設中最為基礎的建設工程，但是水庫大壩在儲水、防洪等方面有著重大貢獻。然而，由于受外界地質構造變化和其他因素的侵蝕，大壩完工后可能出現傾斜、沉降、擴展等變形現象。如果不能及時發現大壩變形會嚴重威脅大壩的安全運行的，甚至會引發水壩垮塌災害事故。我們需要對水庫大壩的變形進行實時監測，建立大壩的變形預警機制。大壩變形觀測的目的是及時監測影響大壩自身和外部環境的變量和變形規律。傳統的水平位移觀測通常采用經緯儀和儀器觀測，但是這些監測方法的工作量大，而且工作時間較長，監測工作的質量很容易被外界因素影響。GPS技術應用于水庫變形觀測，通過衛星導航系統，對基站與移動局之間的信號進行實時動態測繪。其優點是不受外界環境因素的影響，大大提高了水庫水平位移觀測的效率和質量，能夠保證技術人員能夠正確掌握水庫變形數據。

4、在大壩變形監測工作中GPS 定位技術的具體應用

4.1技術設計準備

收集好水庫大壩工程的各項資料，明確監測工作的相關要求，結合水庫大壩建設設計的圖紙進行監測工作。

4.2平面設計

圖形強度設計是指觀測點之間、觀測點與基準點之間的幾何布局，是指網絡中獨立的基線編號和交互設計。在圖形選擇過程中，基準點應考慮觀測點的有效控制，基準點之間可進行互檢，并考慮設備和交通條件。

4.2.1觀測點設計

GPS水庫變形觀測面積雖然不大，但主要集中在變形觀測站的布設上。變形觀測點一般設置在一定范圍內具有代表性的區域。為了建立更為實用的安全觀測模型，有必要合理地建立密集的觀測點整體。

4.2.2標準點布置

基準點需要選擇地質條件好、視場距離適中的地點。而且要保證附近沒有強信號。交通方便、安全可靠。根據觀測點的分布情況確定基準點，為保證標準網和觀測網的可靠性，可設置2-3個基點，盡量分布在水庫下游兩岸，避免大壩的影響。

4.3標準設計

在GPS水庫變形觀測中，標準設計是準確反映觀測結果可靠性和觀測點變形的一項工作，對數據結果的分析具有重要意義。由于儀器等因素的限制，水庫變形觀測采用傳統的方法進行，因此觀測網的基準點離變形觀測區不遠。如果距離過近，會受到自身變形的影響，不能正確反映變形情況。因此，很難安排標準點。隨著GPS技術的不斷提高以及更多高精度儀器的投放市場，使得這一問題很容易得到解決。除了變形區域外，還可以選擇參考點，以確保數據的可靠性。

測量標準包括位置標準、方向標準和尺度標準，儲層觀測標準通過網絡綜合評價實現。在GPS網的總體評價標準中，可以采用相對觀測和絕對觀測（如WGS-84點的坐標）兩種方法。只有在相對測量的GPS網中，網的方向標準和比例尺標準才是平差計算中唯一需要確定的，網的位置標準是決定使用三點坐標的近似值系統和平板車法。如果測量中包含坐標視圖，則網絡的位置標準取決于這些點的坐標值和精度。確定網位的標準是GPS網標準設計的重要組成部分，一般分為最小約束法和滯留法。

4.4觀測時間和周期設計

根據觀測時間和時段，結合影響水庫變形的因素，確定有利于觀測目的和結果分析的最佳觀測時段，并結合各種地形條件、多種效應、衛星分布等，通過分析觀測時間、時間優缺點、氣象因素等，得出最佳觀測時間。

4.5測量成本和后期維護

GPS技術相較于其他技術如大壩GeoMoS自動監測系統的建設成本較低，雖然在測量精度上有所不及，但是后期維護工作的工作量也較低。GPS技術能在保證一定測量精度的基礎上，節約更多大壩變形維護工作的資金，在測量工作資金有限的情況下，GPS技術是不錯的選擇。

結語：

在水庫大壩變形監測中應用GPS測量技術，能夠有效提高監測工作的效率，在一定程度上加快工作進度，在提升整體監測工作質量同時，有利于水庫大壩工程的長遠發展。但是在注意監測工作過程中的每一個細節，落實各項基本監測標準，制定監測管理辦法，在發現水庫大壩變形的第一時間就需要采取相應的措施，以防止日后出現決堤的可能。

參考文獻：

[1]趙多明. GPS和高精度水準測量技術在水庫大壩外部變形監測中的應用[J].甘肅水利水電技術，2018，048（004）：39-41.

[2]倪志華.王慶勇. GPS技術在某水庫大壩變形監測中的應用[J].新疆水利，2018（05）：35-38.

作者簡介：

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