GPS在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

靳向國(guó)

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)水電站建設(shè)項(xiàng)目不斷的增多，大中小水電站的投入運(yùn)行，極大的改善了人們的生活條件，但隨著自然環(huán)境的不斷變化，對(duì)各水電站大壩等水工建筑物的穩(wěn)定性分析也越發(fā)引起人們的重視， 對(duì)此構(gòu)建了相關(guān)的檢測(cè)系統(tǒng)，采取了各種各樣的方法來(lái)研究其變形規(guī)律，從而提前預(yù)防各種事故的發(fā)生，盡最大可能避免或減小損失實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，采用了GPS技術(shù)，從而使得在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制中心，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)也能夠確保監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，本文通過(guò)對(duì)GPS在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)行分析，主要就是為了能夠有效地提升水電站大壩變形監(jiān)測(cè)能力，保障水電站的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：GPS;水電站;大壩變形;監(jiān)測(cè)

前言：在我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷地提升下，我國(guó)國(guó)民的生活質(zhì)量以及生活水平得到了全面的提升，人們?cè)谙硎苌畹耐瑫r(shí)，對(duì)于水資源的合理利用也提高了重視程度，為了可以保障人們的生活需求，保障水電站周圍居民的安全，了解水電站大壩等水工建筑物的變形情況及規(guī)律，通過(guò)構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施對(duì)大壩情況進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，并且在GPS技術(shù)的作用下，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠有效的對(duì)大壩外部變形情況進(jìn)行全面的檢測(cè)[1]。因此，本文所研究的內(nèi)容，對(duì)GPS在水電站大壩變形安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究具有重要性意義。

1. GPS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.1 滑坡變形監(jiān)測(cè)

滑坡變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)前水電站變形監(jiān)測(cè)中所使用的主要系統(tǒng)之一，在GPS技術(shù)的作用下，不僅能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，而且能夠確保這個(gè)數(shù)據(jù)的精確性，通過(guò)分析結(jié)果，可以直接對(duì)水電站的變形規(guī)律情況進(jìn)行預(yù)判，同時(shí)也能夠避免出現(xiàn)危險(xiǎn)事故[2]。當(dāng)前，為了能夠確保滑坡變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期的使用，在水電站可能出現(xiàn)的滑坡部位設(shè)置變形點(diǎn)。選擇良好的基準(zhǔn)點(diǎn)后，根據(jù)所選擇的監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，以此來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2 大型建筑物的位移實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

水電站大壩就屬于大型建筑物的一種，一般水電站在受到溫度、溫度、風(fēng)力、水力以及荷載等外界因素的影響下，水電站大壩會(huì)發(fā)生一些位移變化，這對(duì)于大壩的整體穩(wěn)定性以及強(qiáng)度會(huì)造成嚴(yán)重的影響，為了要對(duì)水電站大壩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，就需要通過(guò)動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，在GPS技術(shù)的作用下，通過(guò)GPS載波相位方式，對(duì)水電站大壩的柔性結(jié)果進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)下，就能夠根據(jù)大壩變形情況，采取相應(yīng)的防護(hù)措施[3]。

1.3 水庫(kù)大壩外形變形監(jiān)測(cè)

在對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，可以了解大壩的實(shí)際安全變形情況，同時(shí)還能夠根據(jù)未來(lái)的運(yùn)行情況作出全面的分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在對(duì)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，需要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的校對(duì)，同時(shí)需要對(duì)相應(yīng)的計(jì)算方式進(jìn)行全面的改善，促使所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息更加具有精確性以及權(quán)威性，通過(guò)GPS技術(shù)的作用下，能夠在數(shù)據(jù)參比的情況下，對(duì)大壩影響的主要安全因素進(jìn)行全面地了解，從而對(duì)大壩進(jìn)行全面的防護(hù)，并且能夠做好安全評(píng)估工作。

1.4 沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)主要就是在定期的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，能夠?qū)ο鄳?yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全面控制，掌握大壩水位的高度差，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，就可以得知大壩所受到的影響以及發(fā)生形變率。如果大壩在出現(xiàn)了大幅度變形或者發(fā)生了沉降突變，這對(duì)大壩的整體強(qiáng)度以及穩(wěn)定性會(huì)造成嚴(yán)重的影響，并且威脅了周圍居民的生活安全。因此，在水電站運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，對(duì)大壩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是十分必要的，并且在不同的時(shí)間內(nèi)，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行比較，可以ip i對(duì)水電站大壩整體沉降變形情況進(jìn)行全面地了解，而且通過(guò)對(duì)GPS技術(shù)的使用，能夠促使數(shù)據(jù)信息更加具有精確性。隨后在對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)大壩的整體情況，對(duì)地基以及相關(guān)基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，從而根據(jù)大壩地基情況以及工程的整體結(jié)構(gòu)情況，將所檢測(cè)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行了解，并為日后的施工提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.提高GPS變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理精度的方法

2.1 卡爾曼濾波方法

卡爾曼濾波方法提出者就是科爾曼博士，在該方式提出后，對(duì)當(dāng)時(shí)的人造衛(wèi)星定位問題進(jìn)行了全面的解決，而且對(duì)在導(dǎo)航中所存在的一些數(shù)據(jù)以及位置問題都進(jìn)行了全面解決。該方式在實(shí)際的使用過(guò)程中，主要就是通過(guò)利用數(shù)學(xué)推理運(yùn)力，對(duì)不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行判斷，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的處理，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性后，才能夠根據(jù)實(shí)際的導(dǎo)航情況，來(lái)確定導(dǎo)航位置。

卡爾曼濾波方法在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用需要做好以下準(zhǔn)備工作：

1）需要根據(jù)監(jiān)測(cè)位置構(gòu)建動(dòng)態(tài)狀態(tài)方程，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息構(gòu)建數(shù)據(jù)模型。

2）需要列出相關(guān)的方程式，并根據(jù)數(shù)據(jù)分散情況，將方程分為連續(xù)型以及離散型方程。

3）在對(duì)方程進(jìn)行全面處理的過(guò)程中，需要利用替換的方式，對(duì)方程進(jìn)行全面的處理，并且提高最終的檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

2.2 對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

首先，需要對(duì)水電站大壩結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在通過(guò)確定好基準(zhǔn)點(diǎn)后，能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并且可以構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)模型[4]。另外，還可以通過(guò)對(duì)GPS技術(shù)的使用，能夠在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)大壩變形情況，對(duì)變形的整體數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的整理，從而可以提前做好防范工作。其次，在確定好監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)后，需要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置情況進(jìn)行分析，并且在GPS技術(shù)變形監(jiān)測(cè)的作用下，可以進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性，同時(shí)監(jiān)測(cè)工作人員也能夠在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果在出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)問題后，需要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行重新更換，從而確保最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果達(dá)到準(zhǔn)確性。

2.3 明確高精度 GPS 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的方法

在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)中，需要布置監(jiān)測(cè)網(wǎng)，從而確保監(jiān)測(cè)的整體性，同時(shí)根據(jù)所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息，了解大壩的整體結(jié)構(gòu)變形程度，并找出變形的主要位置，通過(guò)利用GPS 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對(duì)所監(jiān)測(cè)的最終數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行全面的分

2.4 進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布局與設(shè)計(jì)

安全監(jiān)測(cè)人員在對(duì)水電站大壩變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，就需要對(duì)水電站的整體工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面了解，同時(shí)需要根據(jù)地區(qū)以及周圍環(huán)境情況，確定好具體監(jiān)測(cè)位置，并布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)[5]。同時(shí)為了可以有效地提升大壩變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性，通過(guò)利用GPS技術(shù)，將所監(jiān)測(cè)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄與儲(chǔ)存，從而獲取變形情況，并根據(jù)變形程度，做好相應(yīng)的維護(hù)工作[6]。

析，同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)的維護(hù)工作奠定良好的基礎(chǔ)，提升水電站大壩的整體穩(wěn)定性以及大壩的強(qiáng)度，也能夠避免大壩在受到強(qiáng)烈的震動(dòng)影響后，對(duì)周圍居民生活以及安全造成影響。

結(jié)束語(yǔ)：在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)GPS技術(shù)的使用，能夠確保最終監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性以及時(shí)效性，同時(shí)也能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，以此來(lái)分析水電站大壩的整體變形情況，通過(guò)進(jìn)行維護(hù)，來(lái)提高對(duì)大壩的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度，避免對(duì)下游居民生活造成安全影響，同時(shí)也能夠有效地提高水電站結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，使水電站正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李桂林 喻謙. 簡(jiǎn)析GPS技術(shù)在水電站大壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 工程管理前沿， 2015.

[2] 郭超峰. GPS靜態(tài)測(cè)量在大壩安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 水電施工技術(shù)， 2019， 000（004）：P.38-40.

[3] 徐紹銓， 程溫鳴， 李征航. GPS在大壩和滑坡安全監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的研究[J]. 水力發(fā)電， 2003， 29（001）：61-64.

[4] 何秀鳳， 陳永奇， 桑文剛，等. 偽衛(wèi)星增強(qiáng)GPS方法在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪學(xué)報(bào)， 2006（04）：315-320.

[5] 曾保清， 陰學(xué)軍， 馬如坤. GPS大壩變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析[J]. 水電站設(shè)計(jì)， 2007， 23（004）：60-63.

[6] 李小偉. 官地水電站復(fù)雜環(huán)境北斗/GPS組合定位大壩變形監(jiān)測(cè)精度測(cè)試分析[J]. 大壩與安全， 2019.