李曉飛

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪工程院，新疆 昌吉 831110)

GPS在石門(mén)子水庫(kù)副壩變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

李曉飛

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪工程院，新疆 昌吉 831110)

摘要：以石門(mén)子水庫(kù)副壩(土石壩)變形監(jiān)測(cè)為例，介紹了其監(jiān)測(cè)方法及對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析,采用GPS平面擬合高程進(jìn)行水庫(kù)豎向位移監(jiān)測(cè)，其精度與三等水準(zhǔn)精度相當(dāng)，而且可以將平面與豎向位移同時(shí)觀測(cè)，大大提高了測(cè)量效率，節(jié)省了人力和物力。

關(guān)鍵詞：GPS;變形監(jiān)測(cè);水平位移矢量;垂直位移矢量;土石壩

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.03.018

中圖分類(lèi)號(hào)：P228.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：號(hào)： 1008-9268(2015)03-0070-03

收稿日期：2014-12-20

作者簡(jiǎn)介

Abstract:Taking Shimenzi reservoir auxiliary dam deformation monitoring as an example, the monitoring method ,the observation data processing, and analysis is introduced, The vertical displacement of reservoir is monitored by GPS plane fitting, and the precision is equivalent to the level of three. The measuring efficiency is greatly improved, and it saves manpower and material resources.

0引言

塔西河石門(mén)子水庫(kù)樞紐工程位于新疆昌吉州瑪納斯縣境內(nèi),距瑪納斯縣以南約42 km處,位于塔西河峽谷處,副壩為土石壩,壩高60 m.水庫(kù)庫(kù)容5400萬(wàn)立方米,水庫(kù)正常蓄水位高程1 390 m,副壩主體工程于2005年完工,業(yè)主要求對(duì)水庫(kù)石門(mén)子水庫(kù)副壩變進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),更好地了解水庫(kù)副壩隨水庫(kù)水位升降而發(fā)生的水平及垂直位移的變化的規(guī)律,從而確定水庫(kù)安全運(yùn)行的科學(xué)管理方法。為此根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求的精度確定,采用先進(jìn)的GPS方法進(jìn)行觀測(cè)。

1石門(mén)子水庫(kù)副壩(土石壩)的變形監(jiān)測(cè)

1.1　石門(mén)子水庫(kù)副壩變形監(jiān)測(cè)的方法

1.2　GPS觀測(cè)的實(shí)施

平面施工控制網(wǎng)采用美國(guó)Trimble 5700 GPS(5 mm+0.5 ppm)雙頻接收機(jī)4臺(tái)套;為保證網(wǎng)GPS平面擬合的高程精度,GPS網(wǎng)為網(wǎng)連式結(jié)構(gòu),平均每點(diǎn)觀測(cè)不少于2個(gè)時(shí)段,每個(gè)時(shí)段為90～120 min(觀測(cè)時(shí)間根據(jù)點(diǎn)位的開(kāi)闊程度適當(dāng)調(diào)整),具體觀測(cè)要求如表1所示。

1.3　GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理

1.3.1GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量

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聯(lián)系人： 李曉飛 E-mail: lxf920908@126.com

從上述GPS復(fù)測(cè)基線、同步環(huán)、異步環(huán)的檢查可以看出,測(cè)量誤差均遠(yuǎn)小于限差的要求,測(cè)量質(zhì)量?jī)?yōu)良,可以進(jìn)行網(wǎng)平差。

表1　二等GPS觀測(cè)技術(shù)要求[5]

1.3.2GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差

對(duì)GPS控制網(wǎng)平差進(jìn)行了三維無(wú)約束平差[5],一點(diǎn)一方向的約束平差。其中三維無(wú)約束平差的精度是衡量本次石門(mén)子水庫(kù)副壩監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)測(cè)量精度，具體如表2所示。

表2　三維無(wú)約束平差的精度表

可以看出三維無(wú)約束平差的精度高,各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范中的規(guī)定,說(shuō)明石門(mén)子水庫(kù)副壩監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)量精度優(yōu)良。

2GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的分析

2.1　GPS水平位移分析

用本次GPS測(cè)量數(shù)據(jù)與初始值相比較,發(fā)現(xiàn)副壩在FB1-FB2-FB3段有向下游方向的位移,而FB4-FB5段有向上游方向的位移,具體情況如表3所示。

表3　大壩水平位移矢量表 單位(mm)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)察看，副壩在FB3、FB4之間防浪墻上有一明顯的裂縫,這與GPS觀測(cè)結(jié)果一致,需引起管理者的重視,同時(shí)也說(shuō)明采用GPS觀測(cè)方法合理。

2.2　GPS豎向位移分析

豎向位移采用兩種方進(jìn)行觀測(cè):

1) 采用三等水準(zhǔn)觀測(cè)[6]。觀測(cè)精度為,測(cè)站總數(shù)53,測(cè)站站數(shù)52,閉合差(fh)-0.24 mm,限差為10.1 mm.其結(jié)果與初始值比較如表4所示。

表4　三等水準(zhǔn)觀測(cè)副壩垂直位移矢量表(單位mm)

2) 利用GPS平面擬合高程觀測(cè)。觀測(cè)精度為PVV=0.759 cm2，M0=0.503 cm.其結(jié)果結(jié)與初始值比較結(jié)果如表5所示。

表5　GPS平面擬合高程副壩垂直位移矢量表(單位mm)

將兩種方法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,可以看出其測(cè)量的高程差值在5 mm以?xún)?nèi),測(cè)量精度較高,具體情況如表6所示。

表6　三等水準(zhǔn)觀測(cè)高程與 GPS平面擬合高程比較表(單位mm)

為保證測(cè)量精度在實(shí)際操作中應(yīng)注意以下問(wèn)題:

1) 保證GPS工作基點(diǎn)對(duì)水庫(kù)監(jiān)測(cè)區(qū)域控制較好,以保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)能被有效控制(工作基點(diǎn)一般控區(qū)域在2 km以?xún)?nèi),其測(cè)量垂直精度就可以與三等水準(zhǔn)精度相當(dāng))。

2) 在布設(shè)工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí),要保證能同時(shí)接收到5顆以上的衛(wèi)星。

3) 保證控制網(wǎng)平差數(shù)據(jù)正確,精度可靠。

3結(jié)束語(yǔ)

石門(mén)子水庫(kù)變形監(jiān)測(cè)測(cè)量采用GPS測(cè)量,通過(guò)對(duì)GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的分析得出,GPS大地高通過(guò)平面擬合在水庫(kù)豎向位移監(jiān)測(cè)的精度與普通三等水準(zhǔn)測(cè)量精度相當(dāng),可同時(shí)觀測(cè)水平位移與豎向位移,省去了水準(zhǔn)觀測(cè),大大提高了測(cè)量效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)水利部,中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范SL60-94[S].中國(guó)水利水電出版社,1995.

[2] 中華人民共和國(guó)水利部.水利水電工程測(cè)量規(guī)范SL197-2013[S].中國(guó)水利水電出版社,2013.

[3] 中華人民共和國(guó)水利部,中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范DL/T 5178-2003 [S].中國(guó)水利水電出版社,2003.

[4] 黃聲享,伊輝,蔣征.變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

[5]國(guó)家測(cè)繪局測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化研究所.全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范GB/T 18314-2001[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

[6]國(guó)家測(cè)繪局標(biāo)準(zhǔn)化所.國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范GB12897-1991[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1991.

李曉飛(1979-),男,工程師,主要從事水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)。

Application of GPS in Deformation Monitoring of

Dam Shimenzi Reservoir

LI Xiaofei

(XinjiangWaterConservancyandHydropowerInvestigationDesignandResearch

SurveyingandMappingEngineeringInstitute,Changji831110,China)

Key words: GPS; deformation monitoring; horizontal displacement vector; vertical displacement; earth rock dam