水庫水電站安全運行監(jiān)測預警/水庫水電站大壩變形監(jiān)測

水庫水電站安全運行監(jiān)測預警/水庫水電站大壩變形監(jiān)測：

目前大壩的表面變形監(jiān)測主要采用GNSS監(jiān)測方法比較適合。

GNSS（全球定位系統(tǒng)）監(jiān)測系統(tǒng)主要由空間部分（人造地球衛(wèi)星）、地面監(jiān)控部分（分布在地球赤道上的若干個衛(wèi)星監(jiān)控站、注入站和主控站）和用戶部分（用于接收衛(wèi)星信號的設備）三部分組成。GNSS監(jiān)測系統(tǒng)主要包括天線、接收機、通訊系統(tǒng)及相關解算、坐標轉換及分析處理軟件等組成部分。GNSS具有速度快、精度高、全天候等優(yōu)點，除在飛行器導航成功應用外，還在大地測量、精密工程測量、地殼形變監(jiān)測等領域得到成功應用。GNSS用于形變監(jiān)測，監(jiān)測的區(qū)域一般不是很大，但變形監(jiān)測點布設比較密集。當GNSS用于大壩形變監(jiān)測或滑坡監(jiān)測時，往往是對一定范圍內具有代表性的區(qū)域建立變形監(jiān)測點，在遠方距離監(jiān)測點合適的位置（如穩(wěn)固的基巖上）建立基準點。在基準點架設GNSS接收機，根據其高精度的已知的三維坐標，經過幾期監(jiān)測從而得到變形點坐標（或者基線）的變化量。根據監(jiān)測點的形變量，建立安全監(jiān)測模型，從而分析滑坡、大壩等的變形規(guī)律并實現及時的反饋。

GNSS技術具有全天候作業(yè)的特點不但可以自動化采集數據，而且可以將GNSS信號傳輸到中心，實現數據自動化傳輸，通過監(jiān)測整體的微小變形量，構造統(tǒng)計分析模型，預測變形體長期的變化趨勢，為以后的分析決策提供依據?？傮w來說GNSS的主要體現在以下三個方面：

定位精度高：應用實踐已經證明，GNSS相對定位精度在50km以內可達10^-6m，100-500km可達10^-7m，1000km可達10^-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上監(jiān)測的解其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長校差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。

監(jiān)測時間短：隨著GNSS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前20km以內相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在20km以內時，流動站監(jiān)測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站監(jiān)測只需幾秒鐘。

全天候實時監(jiān)測：目前的GNSS監(jiān)測系統(tǒng)可以通過設置進行自動化數據采集，進行24小時全天候作業(yè)。

根據水庫實際情況，通過設備選型，確定水庫監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測以GNSS監(jiān)測系統(tǒng)為主，實施自動化監(jiān)測，為滿足水庫達標建設要求，在建立GNSS監(jiān)測系統(tǒng)的同時，恢復人工觀測，建立人工觀測數據檔案，通過對兩種監(jiān)測方式采集的數據的后處理，綜合分析計算，提高壩體表面位移的監(jiān)測精度。

GNSS系統(tǒng)在不增加建設成本的同時提供垂直位移監(jiān)測數據，數據上傳至大壩安全監(jiān)測管理系統(tǒng)，為水庫關鍵部位增加預警頻次，補充人工觀測頻次少的缺陷。

監(jiān)測點位布置

對水庫水電站壩高超過15m以上或下游影響較大的土石壩，壩高超過50m或下游影響大的重力壩、混凝土壩、拱壩、砌石壩，宜設置表面變形監(jiān)測設施。對出現異常變形的，根據情況設置表面變形監(jiān)測斷面或監(jiān)測點；對壩體裂縫、輸泄水建筑物開裂根據情況設置開合、錯位、傾斜監(jiān)測；對影響工程運行安全的近壩岸坡，根據情況設置變形監(jiān)測點。

（1）土石壩以表面垂直位移監(jiān)測為主，重力壩、拱壩、混凝土壩、砌石壩以表面水平位移監(jiān)測為主。變形監(jiān)測斷面根據壩型、壩高、壩長等情況設置，宜在壩頂下游側設置1個變形監(jiān)測縱斷面，對土石壩必要時可增設1個監(jiān)測縱斷面, 測點間距，當壩軸線長度小于300m時，宜取20~50m；壩軸線長度大于300m時，宜取50~100m。表面垂直位移及水平位移監(jiān)測，宜共用一個測墩，并兼顧壩體內部變形監(jiān)測斷面布置。表面變形監(jiān)測基準點應設在不受工程影響的穩(wěn)定區(qū)域，工作基點可布設在工程相對穩(wěn)定位置，各類監(jiān)測點應與壩體或岸坡牢固結合。基準點、工作基點和監(jiān)測點均應建有可靠的保護設施。

詳細技術方法：

（1）在集中連片的監(jiān)測項目區(qū)域，選擇半徑20km覆蓋監(jiān)測項目區(qū)域最多的一個點，在該點建設GNSS基準站；

（2）在每個監(jiān)測項目依據設計要求，建設GNSS監(jiān)測站即可；

（3）GNSS基準站及GNSS監(jiān)測站均以15s/次（可配置）發(fā)送RTCM32數據至GNSS解算軟件，由GNSS解算軟件自動分配基準站差分數據給各監(jiān)測站進行靜態(tài)解算；

（4）為了保障水利監(jiān)測系統(tǒng)對于精度要求，建議6小時解算一次，精度可滿足水利監(jiān)測規(guī)范要求；

GNSS建站要求：

（1）GNSS基準站應部署在穩(wěn)定處，并充分考慮共用基準站，位置距離監(jiān)測項目的距離宜在20km范圍內；距易產生多影響效應的地物（如高大建筑、樹木、水體和易積水地帶等）和大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等發(fā)射塔架）的距離應大于200m；應有視野開闊且具備15°以上地平高度角的衛(wèi)星通視條件，能夠接收可靠的衛(wèi)星信號；應進行連續(xù)24h以上的實地環(huán)境測試，基準站數據可用率應大于85%，多路徑效應小于0.5；選擇年平均下沉和位移小于2mm的穩(wěn)固位置，避開易產生振動的地帶；考慮未來規(guī)劃和建設，選擇周圍環(huán)境變化較小的區(qū)域進行建設；便于人員維護和站點長期保存；

（2）GNSS監(jiān)測站應布設在監(jiān)測體變形量較大、穩(wěn)定性狀態(tài)差處；應保證搜星條件良好，監(jiān)測點位位置空曠，在±15°高度截止角上空不能有成片障礙物，以便于接收衛(wèi)星信號，周圍無高壓電線、變電站等電磁干擾源。