李卫

【摘 要】社会经济在不断发展，科学技术在不断的进步，我国在测绘技术方面也开始不断增强技术的投入，并且测绘技术能够在很多的救灾抢险和灾后重建工程中起到重要的作用。当前情况下，我国面积辽阔，有很多水库的分布，并且水库大坝经常存在一些安全问题，因此，进行水库大坝的观测工作是非常必要的，本篇文章对于株树桥水库大坝外部原型观测工程的控制网建立过程进行阐述，并且对控制测量的理论知识进行分析，对GPS测量的布网建立进行讨论，充分的将测量技术运用在水库大坝观测过程中。

【关键词】测绘技术；水库大坝；原型观测； 参照

引言

我国的河流和水域比较众多，水库是我国重要的水利基础设施，在进行社会建设的过程中，水库发挥着重要的作用，水库大坝的修建可以有效的进行洪涝灾害的防止，并且能够合理调节下游用水，水库大坝的安全管理问题是至关重要的，因此我们要不断完善水库的管理制度，及时有效的掌握水库的水位动态，进而能够及时发现问题，并采取有效措施进行治理，使水库大坝的安全得到保障。本篇文章将针对株树桥水库大坝外部原型观测项目进行关于测绘技术的探讨，希望可以为相关工作人员提供宝贵意见。

一、水库具体情况分析

株树桥水库地处湖南省浏阳市境内，位于湘水一级支流浏阳河南源小溪河下游，属大Ⅱ型水库。下距浏阳城区33公里，1986年10月兴建，1992年10月竣工。水库以供水、发电为主，兼有灌溉、防洪等综合效益坝顶高程171米，最大坝高78米，壩顶长245米，顶宽8米，库容2.78亿多立方米，水库集雨面积564平方公里，正常蓄水位165米，是长沙市最大的水库。水库因位于暴雨区，且下游有浏阳城区，省会长沙市及京广铁路，防洪标准按百年一遇洪峰流量2980秒立米设计，万年一遇洪峰流量5540秒立米校核。由此可以见，对于株树桥水库进行大坝观测运行工作是非常必要的，不仅可以保证水库能够正常运行，还可以使下游的居民能够安全稳定的生活。

二、大坝外部原型观测概述及意义

大坝枢纽工程外部观测是大坝原型观测的主要内容，通过观测可综合、直观的反应大坝安全系数，从而有效地监测大运安全运行。目前株树桥水库采取的对大坝外部观测的方式有：直线观测、沉降观测、三角观测、量水堰水位观测、▽128米处渗流量及库水位监测，其中的任何一项数据在一定范围内且有规律的变化，则直接可以体现出大坝运行的异常，导致大坝失事。因此，要按时对大坝外部进行观测，其目的在于及时掌握大坝运行数据，发现问题及时处理，预防大坝失事，确保下游几百万人口的生命、财产安全。

水库大坝是一种特殊的基础设施建筑物，进行水库大坝建设的投资时比较大的，而且如果一旦出现大坝失事的情况会造成无法估量的后果，带来的灾难是非常严重的。大坝的结构、边界条件和建设环境都是非常复杂的。进行大坝的设计施工、运行维护是需要具有一定的经验的，而且所要涉及的内容是比较广泛的，这要求我们一定要高度重视对大坝外部原型的观测，对其进行安全观测，才能保证大坝正常稳定的工作。造成大坝出现安全隐患的因素有很多，具体包括：①进行大坝洪水位的设计时导致水位偏低，大坝内的设备工作失灵造成洪水漫顶的发生，带来安全事故的发生；②建筑大坝的地理位置环境的复杂，导致大坝基础不稳定和出现意外的结构变形事故；③大坝出现地下渗漏情况，导致压力过高、渗流量不断增大，渗透坡度过大导致安全事故发生；④大坝经过多年的使用，会出现老化、建筑材料出现开裂、腐蚀、风化的情况，进行大坝施工时质量问题都会导致安全隐患的发生。通过上述安全隐患的分析，我们不难看出，大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成三类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏；第三类是在运行、管理过程中逐步形成的，如冲刷、浸蚀、混凝土或浆砌条石的老化、金属结构的锈蚀、水库调度措施不得力而大坝漫顶等。

三、水库大坝控制网的建立

每个水库的建筑结构是不同的，用途也是不一样的，株树桥水库枢纽建筑物由钢筋混凝土面板碾压堆石坝，溢洪道及引水发电隧洞、电站厂房、升压站等部分组成。结合水库的不同特点，GPS网的图形布设将会灵活的运用点连式、边连式、网连式和边点混合连接式。不同的水库大坝枢纽工程设计是需要不同的精度的，这就决定了需要选择什么种类的组网，另外，所处环境和GPS接收机的台数也将对组网的选择有直接影响。结合本水库大坝的实际情况，大坝直线观测区域的控制点，相对来说是比较少，如果选择网连式，就会导致没有足够的密度，如果选择点连式，就会导致几何图形的强度比较弱，缺少非同步图形的闭合条件，不能进行单独的使用过程；还要结合本工程的室外作业量和需要投入的成本，所以，本工程GPS平面控制网选择边连式是最合适的方法，并且需要选择静态相对定位模式。采用4台Ashtech 双频GPS接收机在大坝上、下游坝坡进行GPS网的布设。在大坝的上、下游采用边连式的方法将两台Ashtech 双频GPS接收机进行合理的放置，然后对于卫星和接收机之间的往返时间进行合理的计算，即可得到实际的距离。通过计算，我们可以得到准确的数据，GPS接收机在某一个时间段内，会向卫星发送一长串的伪随机码的数字序列，这时接收机也会在这一时间段发出相同的数字序列。当卫星信号传送到接收机之后，数字序列的传送时间会较接收机发出信号的时间稍微有一些滞后。时间具体的延续长度就是信号传送时所需要的时间，然后接收机将这个时间值乘以光速就得出了信号传送的具体距离。如果信号是通过直线方式进行传送的，那么这个结果就是接收机到卫星的距离。为了进一步提高这种测量方法的准确性，接收机和卫星都要精确到纳秒，并且使选择的同步时钟，为了让卫星定位系统也使用同步时钟，我们要在卫星及结合搜集上安全原子钟。通过计算结果，可以证明，这种接收机的静态定位比较精准，当野外数据采集结束后，可以利用随机软件进行有效的数据处理，然后转换为Rinex格式后，利用Locus Processor Ashtech Solutions GPS数据后处理软件完成基线解算和网平差，进而可以非常精确的评定，最后经过GPS网数据处理的结果可以看出，本工程GPS网能够到达以及GPS网精度要求，从而有效监测到了大坝的水平位移数据，确保大坝安全。

四、建立水库大坝的水准高程控制网

工程测绘中的GPS测绘技术分为初、中、高级，初级是由快速静态或GPS静态的方法进行沿线的整体控制，中级被广泛应用于堤坝、闸门、渠道等区域，并在这些区域進行施工控制。高级就是在进行工程测绘时采用的PTK技术，就是大家所指的实时动态定位技术。由此可见，GPS测绘技术要不断的进行更新和优化，以满足实际需求。目前GPS技术被众多的行业所应用，工程测绘过程中对其应用最多。株树桥水库大坝在工程测绘中就运用了这项技术。这有助于流动站的接收机更好的进行GPS数据的观测，还能够有效的接收到基准站的信息，并且对系统内的差分观测值进行妥善处理，之后就可以计算出来自基准站和流动站的基线向量。常用的水准的测量方法可以采用几何水准测量和三角高程测量两种方法，进行株树桥水库大坝项目工程的高程控制网采用水准测量法进行建立。水准路线由闭合水准路线、附合水准路线、支水准路线和水准网组成，根据株树桥水库大坝加固工程的具体情况和大坝测区平面控制网的布设情况出发，本工程适宜采用附合水准路线进行布设。株树桥水库大坝采取沉降观测、三角控制来对大坝外部运行进行高程观测，水准点比较多，单个控制点也比较相对固定。于是，本工程的水准高程控制网采用DS3水准仪。本工程采用的是双面尺进行水准测量，依据“后前前后”或“黑黑、红红”的顺序进行水准尺的数据读取。该水库大坝测区的范围比较多，进行各种测量时的要求是比较高的，进行区域内的沉降测量，因此进行水准路线的数据处理方法要采用闭合水准路线方法进行：①对高差闭合差和容许值进行计算。不仅要依据高差闭合差进行计算，而且要与本工程的测站总数的高差闭合差进行结合，保证测量精度的准确性。②进行高差闭合差的调整。把闭合差反号和距离按比例分配都各段高差中。③进行改正后高差计算。取各测段高差与该测段的改正数的代数和。④进行各个待定点的高程计算。按顺序东第一个待定点开始，把已知点高程加第一测段改正后高差，就是第一点高差，其他高程计算也是如此。

五、结束语

通过水库调节，可将原来河流天然最小流量2.62秒立方米提高到10.9秒立方米（保证率为90%），不仅保证了下游沿河两岸农田枯水期灌溉用水，还可使下游浏阳河9个梯级电站（已建成2级）增加保证出力和发电量3587千瓦时和2500万千瓦时，全市电力紧张状况也可得到缓和。不难发现，施工控制网的布设是水库大坝进行施工建设的基础工作，可以为水库大坝的外部原型观测提供精准的数据，有效的进行坝体位置的控制。GPS控制网对建设施工过程中的材料和工程改造量有直接的影响，关系到整个工程的经济效益，并且GPS控制网还能够为现场施工提供便利条件，避免了不必要的施工和费用的浪费，能够大大提高工作人员的整体工作效率和社会经济效益。

参考文献：

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