水库大坝水平位移与垂直位移监测方法分析

【摘 要】 水库大坝的位移监测方法是当前一个重点研究的课题。从当前的整体研究来看，主要有水平位移与垂直位移监测的方法，通过在不同技术环境下的综合运用，尤其是采用GPS技术的综合运用，能收到更好的效果。本文将结合工程实例进行分析，将水库大坝的水平位移与垂直位移的监测方法更好的运用起来，形成良好的运用模式，研究提高GPS大地观测精度的方法.对GPS监测的高程数据进行平差处理，以便相邻两期监测所反映的垂直位移与实际变形情况相吻合，更好的发挥出水平位移与垂直位移监测的整体效能。

【关键词】 水库大坝 水平位移 垂直位移 监测方法

在水库大坝水平位移与垂直位移监测技术与方法的运用中，通过结合GPS技术布网以及视准线测量相结合的方式，对水库大坝的水平位移进行监测，并采用全局控制欲局部控制相结合的方式，建立水库大坝垂直位移的监测网络，形成水库变形技术处理的有效方式，能起到更好的实际效果。

1 概述水库大坝水平位移与垂直位移监测的概念

1.1 水平位移监测

从传统的水库大坝监测方式来看，水平位移通常使用的是采用经纬仪三角测量或者视准测量的有效方法，尤其是在结合水库大坝变形量的整体因素，在监测精确度要求高的情况下，就会产生更新的检测方式。从传统方法向垂线、引张线的发展，更好的显示出自动化监测技术的不断发展，特别是步进电机式、光电式、感应式等自动遥感器的设备运用，更加促进了整个监测效果的精确度。

1.2 垂直位移监测

垂直监测在水库大坝中的运用，主要采用人工光学水准测量，尤其是在自动化遥感测量的发展基础上，并伴随着静力遥测技术的出现，在我国研制的差动变压器以及电容式静力水准装置的运用，更好的提升了垂直位移监测技术的整体运用，并得到了广泛的应用。

2 分析当前水库大坝变形监测的主要技术手段

2.1 土石坝安全监测技术运用

土石坝安全监测技术是一项综合性的管路方式，其中，对于整个大坝的变形监测包括有更多的内容，主要有表面变形、内部形状转变、裂缝的形成、渗水现象的出现、岸坡位移等现象，要从安全的角度出发，将大坝表面的变形监测形成竖向位移监测与水平位移监测。在竖向位移监测的技术使用上，主要采用精密水准的方法，或者采用静力水准的方法；在水平位移监测的使用中，可以从横向位移与纵向位移进行监测，横向位移也就是垂直坝轴线，纵向位移就是平行于坝轴线，在横向位移监测中，主要的方法就是采用活动标法、小角度、大气激光准直方法等，在条件允许的情况下，还可以采用三角网前方教会观测增设工作基点的方法，同时，还要注意在混凝土面板变形以及岸坡位移的iqngkuangxia，这种技术方法应该与大坝表面变形监测的基本相同。

2.2 混泥土坝安全监测技术运用

在水库大坝监测位移的技术处理中，还要围绕混泥土坝的安全监测技术进行深入分析，其中，主要的监测项目包括哟坝体变形、裂缝、接缝以及坝基变形、滑坡或者高边坡位移等，在具体的安全技术运用中，要充分结合大坝的实际情况，做到更加精准的安全监测。对于坝体、坝基以及滑坡现象的安全监测，主要采用水平监测的方式，尤其是重力坝或者支墩坝坝体的水平监测唯一方式主要使用引张线发或者真空激光准直方法，相对于短坝而言，条件允许也可以使用视准线方法。同时，对于拱坝坝体的水平位移采用垂线监测。对于坝基、坝体、滑坡的垂直位移监测，在一般情况下，可以使用精密水准方法或者流动静力垂直位移监测，并采用三角高程方法进行深入分析，从而形成更加有效的检测方式。

3 探讨水库大坝水平位移与垂直位移监测的具体方法运用

3.1 工程实况

水库位于约40km处的河干流上，是一座以防洪、灌溉为主的中型水利枢纽工程，总库容量1786万。大坝均为土坝，坝顶宽6m，最大坝高38.5m，坝顶高程500.61m，坝顶长198m，防浪墙顶高程501.10m，大坝水平位移监测采用人工视线小角度标法（活动标法）测量垂直位移采用人工方式精密水准法测量，不仅费时费力、劳动强度大，而且由于水平位移视准线长度超过规范要求，使观测精度降低，严重违背实时、连续、准确等观测优点，故拟对大坝位移监测进行自动化改造。

3.2 沉降观测垂直位移监测网布设方法

（1）基准点。要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心装载。基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点。

（2）工作点。要求这些点在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证整体工程垂直位移监测需要。

（3）沉降变形点。直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

3.3 GPS系统结构的综合运用方式

系统由一个监测中心和多个野外监测区域构成。每个监测区域设置一个机箱，内含一台GPS接收机、一块数据采集器电路板、一个GSM数据传输模块以及直流电源等部分；监测中心只包含GSM模块和用作GPS差分解算的PC机。系统工作时将GPS接收机安放于监测点的位置上，各点的GPS接收机都按预先设定好的时段参数同时进行观测，原始数据暂存于各自采集器的RAM中。观测结束后，各监测区依次通过GSM模块及GSM网络将数据传送至监测中心PC机，进行后台差分解算，得出各监测点间基线向量的长度及高程差。若把其中一个或多个监测点设置于绝对固定的参考位置上，则每次解算后均可得到其它监测点较参考点的相对位移值，包括水平位移和垂直位移。在两个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，利用这些观测量的不同线性组合，如在卫星间求差、在接收机间求差或者在不同历元间求差等可有效地消除或减弱相关误差的影响，提高系统的相对定位的精度。

3.4 流动式半自动变形监测系统的综合方式

流动式半自动化变形监测系统一方面可用于基点和工作基点三角网的边角观测；另一方面还可在基点或工作基点上对变形点进行边角交会测量。由于自动化全站仪在机载软件的控制下，可实现对棱镜目标的自动识别与照准，因此测站工作实现了自动化观测、记录与限差检核。但因多站观测，需要人工在有关的网点（基点或工作基点）之间搬动仪器。因此，此系统应用的特点是监测方案传统成熟，但使用的设备是现代化的。该系统的软硬件主要配置如下：

（1）硬件配置：1台NET05或NET1自动化全站仪、若干单棱镜组（根据监测点位数量而定）及其它附件。

（2）软件配置：NET05、NET1全站仪机载软件，或PDA、PC机版专业软件，用于变形监测过程中的基准网点、位移监测点的自动化观测。软件功能满足中国现行规范的要求；在PC机上运行的变形监测网后处理平差软件。主要用于测前基准网的精度估计、测后的观测数据平差处理、基点（工作基点）的稳定性分析、变形监测点的变形计算与分析等。流动式半自动化变形监测系统方案成熟，设备先进，已在国内许多大型水电大坝的变形监测中发挥了很好的作用。

4 结语

通过以上的具体分析，结合工程的整体情况来看你，采用水平位移与垂直位移的监测方法，尤其是结合新时期的技术运用方式，从不同技术指数进行观测与监测应用，能全面提高整体的可操作性，并采用现代化的GPS接收机与全站仪器的综合运用，对整个水库大坝形成动态的变形显示，能起到良好的研究效果，可以结合当前的理论与实践操作，探索更为先进的管理技术，能起到良好的效果。

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