水库淤积水库测量

水库淤积水库测量（精选9篇）

水库淤积水库测量 第1篇

1 工程概况

柳河是辽河中下游右侧的一条多泥沙一级支流, 发源于内蒙古奈曼旗的双山子, 流经内蒙古的库仑旗、科左右旗、辽宁省阜新县、彰武县、新民县, 在新民县城南王家堡村附近注入辽河, 河流全长297Km, 流域面积5798Km2。闹德海水库位于柳河上游, 控制流域面积4051Km2, 是一座防洪、滞沙、农田灌溉、城市供水等综合利用的大 (Ⅱ) 型水库, 是柳河上唯一已建的大型控制性工程。水库1938年兴建, 1942年竣工。1970年改造前, 闹德海水库的运用方式为:全年自然调节、自由泄流。水库经历了四次加固或改建, 1965年加固:挡水坝顶加一混凝土子埝, 加高3m, 坝顶高程达191m, 大坝防洪标准达到百年, 同时补强了底孔断面, 对裂缝进行了处理。1970年改造:安装了五个排沙底孔和两个中孔的闸门, 将仅由“防洪滞沙”的水库改造成为蓄清排浑和“冬蓄春放”的运用方式, 开始发挥灌溉兴利的效益。1994年加固:挡水坝加高3m, 溢流墩加高加长, 坝顶设置交通桥和工作桥, 大坝上游面设置沥青混凝土防渗面板, 对部分挡水坝及岸边进行帷幕灌浆, 加固后提高了洪水标准, 为百年设计, 千年校核。百年设计入库流量7560m3/s, 最高库水位189.48m, 相应库容1.339亿m3, 最大泄量3 0 5 5 m 3/s;千年校核入库流量12900m3/s, 最高库水位193.11m, 相应库容2.174亿m3, 最大泄量4891m3/s。从1994年开始, 水库向阜新市供水, 日供水10万吨。运用方式也由“蓄清排浑、冬蓄春放”向长年蓄水的方向发展, 为水库增加了新的经济增长点。

2 泥沙监测大断面的设置

闹德海水库库区泥沙淤积测量采用的是断面法, 从坝前至回水区共设置了67个横断面。每个断面都设置了永久端点桩, 并测出了每个桩的三维坐标。在每个断面的设置上尽量选择具有代表性的断面, 地理条件复杂的要加密断面, 在河的汇流、拐点处增设断面, 达到断面计算出的工程量反应实际淤积状况, 并根据多年水文与来沙情况进行分析、推算水库淤积, 然后进行调整。

3 外业数据的采集

3.1 正常断面的测量

在每个大断面测量中, 从一端点架设全站仪, 在另一个端点 (后视点) 上立棱镜, 在全站仪整平后, 建站时输入两个端点的三维坐标值和仪器高、镜高, 瞄准后视点定向, 校对两端点的坐标与实测数据相符无误后既可进行施测。棱镜向全站仪的方向逐一的对地面高程起伏超过20cm点, 地物突变点进行测量。立镜人员听从全站仪操作人员的对讲机指挥, 保证棱镜从另一端点沿断面线向全站仪行进。测量时每个碎部点的采集, 只要是在固定的断面视准线上, 只须一二秒就完成一点, 所测数据存盘。全站仪的外业数据采集时无须人工读数和手工记录, 这样要比用经纬仪测量时快很多, 从而达到数据既准确、又高效的目的。

3.2 特殊断面的测量

对于库区上游水位变化范围不是很大, 只是主河道附近有变化时, 可以对这样的断面进行加桩处理。在要测量的范围外加设中间桩, 并用全站仪测量加桩的三维坐标值, 在实际测量中就可应用新加的桩进行测量。有的是两端都要加桩, 有的只须一端加桩, 具体情况看实际断面确定。

4 数据的处理

全站仪可存十几个文件, 存贮数据多达一万个, 一个大断面最多数值也不过一千个, 一天最多时可施测五个断面, 所以全站仪能够满足每天的测量数据存储。

在每天外部测量作业完成后, 都要将实测数据导入微机, 应用微机对数据进行处理。如有问题及时进行反查, 确保所测数据的完整与准确, 然后将全站仪的数据格式转变为所需的数据格式进行计算。

4.1 三维坐标向二维坐标的转换

因为每个断面的端点坐标都是大地坐标系对应的数值, 这样计算起来数值过大, 而且也没有直观的效果, 所以首先对采集来的数据进行平面二维坐标的平移处理, X、Y方向只须同时减去其初的端点坐标值, 使坐标原点平移到端点上。这样计算出来的数据就可直接用于绘制断面图了。

横断面只须水平距和高程, 所以就需要将三维坐标转化成二维坐标。Z方向即高程不用处理, 只要将X、Y方向合成即可, 因为全站仪建站定向后即是矢量, 棱镜的站立也是沿这一矢量进行的。用勾股定理将X与Y合成。这样就有水平距和高程了, 就完成了数据的处理, 并用Excel格式存贮。

4.2 横断面的计算

应用MATLAB平台开发的软件包, 程序要求数据源的格式为Excel表。只需要几分钟就可完成67个横断面的计算工作。

4.3 横断面图的绘制

用全站仪采集的数据计算处理后, 就可以应用Excel绘制横断面图。

5 库容的计算

应用MATLAB平台开发的软件包, 对以Excel格式存贮的数据源, 进行库容的计算, 计算结果以Excel格式存贮, 并可直接生成库容曲线, 根据需要进行不同范围内的插值计算, 结果与以往经纬仪测得的数据进行对比, 精度准确可靠, 各断面均能以数字化存贮, 为进一步泥沙分析时提供数据, 无需再次进行数据的录入。应用MATLAB平台开发的软件包还可对不同年份的断面、库容进行对比计算分析。

6 结论

通过应用全站仪外业测量与内业整理计算与经纬仪测量数据进行对比, 全站仪数值采集量更大、更快、更为准确。这也是测量工作从单纯的测绘向数字化的转变。准确数据的提供与分析, 将为水库的兴利运用和柳河流域泥沙淤积与演变提供科学可靠、真实的数据, 为柳河流域的治理提供科学依据。

摘要：闹德海水库由水利部确定为全国21座重点水文泥沙观测研究水库之一, 每年向全国重点水库水文泥沙观测研究协作组上报库容冲淤变化资料。为了更快捷、更准确、更及时地采集外业测量数据, 水库采用宾得RX200全站仪采集外业测量数据, 与经纬仪测量数据相比, 数值采集更准确、量更大、更方便快捷。这也是测量工作从单纯的测绘向数字化的转变。全站仪在水库淤积测量中的应用, 将对水库的兴利运用及柳河流域泥沙淤积与演变提出可靠的数据, 为柳河流域的治理提供科学的依据。

浅谈参窝水库淤积对发电的影响论文 第2篇

由于参窝水库严重淤积，防洪库容减少，直接造成水库防洪能力的下降，并且又被列入病险运行水库，因此在满足下游防洪任务、以及大坝的自身防洪安全的前提下，降低水库汛限水位运用，并对水库调洪运用方式进行了调整。 年主汛期水库限制水位调整到81.7 m，2011 年之前汛限水位是86.2 m，降幅达4.5 m。这种方式虽然保证了下游的防洪标准和大坝抗洪能力，但降低汛限水位运行，完全靠牺牲参窝水库兴利效益来保证下游防洪任务。

3.1 发电机负荷随水位的变化

发电机的发电负荷随着水位的高低不同而不同，在水位为86.2 m 时，发电机的负荷可达到额定负荷的79%，在84 米时能达到额定负荷的52%，低于84 m 时停机。机组在低负荷运行时，会产生振动，对机组本身会造成影响。

3.2 汛限水位调整对发电量的影响

以2012 年水库调度为例，在库水位为86.2 m时，日发电量为88 万kW・h，经过尾水出库的水量为1 600 万m3。平均发电耗水率为18 m3/kW・h。在库水位为84.3 m 时， 日发电量为78 万kW・h，经过尾水出库的水量为1 443 万m3，平均发电耗水率为18.5 m3/kW・h。

2012 年7 月9 日到29 日，水库水位低于86.2m，此时间段通过底孔出库的总水量大约为3.06亿m3，如果限制水位在86.2 m 以上并用于发电，则可以发约1 700 万kW・h 电。如果限制在84 m以上并用于发电，则可以发电约1 654 万kW・h。由于机组的最低运行水位是84 m，低于84 m 时运行对机组损害过大，故这部分水因为水位调整的原因被弃而不能发电。

3.3 泥沙过机影响

由于淤积越来越严重，汛期入库的水含沙量比较大，在没有澄清之前就进入了引水道，含沙水流对机组过流部件会在材料表面上产生气蚀和磨损。气蚀现象的发生会造成材料表面凸凹不平，加速设备磨损，造成水流的局部扰动和气蚀的进一步发展，转轮的不对称加剧机组的振动，影响机组的.安全运行。

3.4 泥沙对冷却系统的影响

泥沙对技术供水系统的影响主要表现再磨损、淤堵。泥沙的磨损如果严重的话,可导致发电机空冷器和轴承油冷却器钢管磨穿，会发生发电机缺员受损，烧坏发电机;轴承则会在无润滑下运行，导致轴承烧息。

在冷却水中各类盐物质的作用下，长时间运行的管壁内产生不同程度的结垢。水中的沙子颗粒进入冷却管后，会产生堵塞或者影响冷却水正常循环。严重时会使机组运行温度过高而被迫停机。

4 建议

1)加大对库区周围的采矿业的管理和山体植被的保护。

2)对大坝进行除险加固，增加大坝的防洪能力，提高在汛期水位的高度，力争汛期水位达到水轮机组正常运行的最低水位。

3)由于水库淤积特别严重，可实行坝体加高工程，增加库容，提高大坝的蓄水水位和防洪能力。

4)汛期前后对机组过水部件进行检查，对磨损和气蚀较大的部位加强检查，使用先进的材料进行防护处理。

5)低水位运行期间，加大对减压阀的检查及排污，注意冷却水压力幅度变化，以防水管被堵。加大振动，摆度测量，找出不同水位下的振动区，避免振动区运行。

5 结语

水库淤积水库测量 第3篇

关键词:GPS测量位移精度

中图分类号:TV698.1文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0059-02

黄壁庄水库是海河流域子牙河水系两大支流之一滹沱河中下游重要的控制性大(1)型水利枢纽工程,主要由主坝、副坝、重力坝、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、灵正渠涵管及电站等枢纽建筑物组成,工程连绵十几公里。在大坝外观监测系统设计时,针对工程规模大和建筑物分散的特点,进行了常规大地测量和GPS卫星定位测量模式比较,以及不同模式中多方案优化设计。为了提高作业效率,减少工程投资,保证监测精度,科学提出了采用GPS基准网控制整体,建筑物部分采用传统大地测量与现代测量技术兼备监测的新思路,达到了整体与局部、传统与现代的和谐统一。水平位移测量采用的是GPS的静态测量功能。

1 大坝外观监测系统布设情况

黄壁庄水库大坝外观监测系统由基准点、工作基点和位移监测点组成。监测部位为主坝、副坝、重力坝、正常溢洪道、原非常溢洪道和新非常溢洪道。

1.1 水平位移基准点布设

水平位移基准网以能够控制所有监测点并能最大限度的保证与大坝上监测点组成理想图形为原则,以提高监测网的稳定性、灵敏度和减少工程投资为目的。建立了由三点组成的大坝水平位移基准网,点名分别为GPS01、GPS02和GPS03,大致分布在大坝的左、中、右三个位置。

1.2 水平位移工作基点布设

将主坝、副坝各个观测断面上位于坝顶下游坝肩处的测点纳入GPS水平位移监测网,作为该点所在断面的工作基点,以此作为基准,采用极坐标法测定该断面上其余各点的变形量;在正常溢洪道两端布设一条视准线,设置正溢01、正溢02两个工作基点,作为视准线观测的工作基点;原非和新非各布设一条视准线,在视准线两端分别设置非溢02、非溢03和非溢01、非溢04两组工作基点。

1.3 水平位移监测点布设

主坝上设有7个变形监测断面,左坝端1个断面布设了3个变形点,其余6个断面布设了4个变形点,共27个监测点,每个断面在上游坝坡、坝顶下游坝肩、下游坝坡马道、坝脚路上游侧各布设一个测点,每个测点均为综合测点,即同一测点兼作垂直和水平位移测点。

副坝设有11个变形监测断面,每个断面布设3个测点,分别位于上游坝坡、坝顶下游坝肩、下游坝坡马道上,每个测点均为综合测点,即同一测点兼作垂直和水平位移测点。

正常溢洪道、原非常溢洪道和新非常溢洪道的水平位移点布设在闸墩墩顶上。

2 水平位移监测方案

2.1 精度等级

黄壁庄水库大坝属Ⅰ级土石坝,按照《水电规范》的划分标准,黄壁庄水库枢纽建筑物水平位移监测网应达到专三级的精度指标。

2.2 监测系统基准

监测网坐标基准采用WGS84坐标系统。将首期GPS01、GPS02、GPS03三个基准点的无约束平差坐标固定作为起算基准。

2.3 方案设计

主、副坝变形监测工作网以基准网GPS01、GPS02、GPS03为起算数据,与主、副坝上的水平位移观测点共同组成。观测方式采用大地四边形法,为保证监测点精度一致,架设在基准点上的仪器固定不动,架设在主、副坝观测点上的仪器轮流观测的方式进行。

溢洪道变形监测工作网以GPS02、GPS03为起算数据,与正常溢洪道的视准线工作基点正溢01、正溢02,校核工作基点正溢03、正溢04,非常溢洪道的视准线工作基点非溢01、非溢02、非溢03、非溢04,,校核工作基点正溢05、正溢06,共同组成。网形采用边连接形式。

2.4 观测时段的优化

在正式测量前,分别在观测时段长度为30min、60min、120min(两时段)的情况下进行了实验测量。经过对测量成果的比较分析表明,采用120min(两时段)观测,精度最高,但工作量较大;而30min时段作业效率高,但精度不能满足要求;60min一时段观测,精度小于专三级控制网5mm指标要求,作业效率可比120min(两时段)观测提高一倍。因此,最后采用60min一时段观测。

3 GPS测量技术规格

为便于对利用GPS进行大坝位移监测的分析研究,寻求一种既能保证监测精度,又使观测周期缩短的最佳监测模式,对基准网和工作网的作业规格均参照《水利水电工程测量规范》进行,并适当延长了观测时段的时长,以便于数据分析时进行时间段的截取,制定了以下标准。

(1)一时段观测,时段长60min。

(2)数据采样率15s。

(3)观测卫星树不少于5颗。

(4)卫星截止高度角15°。

(5)卫星与测站组成的图形强度因子PDOP值≤8。

(6)天线对中精度不大于1mm。

(7)观测前后,由三个方向测量天线高,误差不大于2mm。

4 数据处理

4.1 基线处理

4.1.1 星历的确定

卫星轨道的精度是影响GPS基线解算精度的重要因素之一,经分析,本监测网采用广播星历即可满足监测精度的要求。

4.1.2 基线解算

本监测网基线解算采用美国Trimble Geomatics office ver1.61随机软件,并采用广播星历解算。在基线的解算过程中,为了确保基线的质量可靠,提高成果的精度,根据时间线工具Timeline 的情况,禁用了一些残差比较大的、观测时段比较短的卫星;根据实际情况,禁用了一些残差比较大的、周跳比较严重的时段。然后对基线进行再处理,分析比率、参考变量及RMS值,直至取得基线的最优解。采用的主要技术指标为:(1)RMS≤0.03;(2)Ratio值≥3;(3)数据剔除率≤10%。

4.2 GPS网平差

GPS基线解算完成后,对GPS网进行平差,平差中的参数设置如下。

(1)置信度采用95%。

(2)最终收敛限差为5mm。

(3)仪器高度误差采用≤1mm。

(4)对中误差为1mm。

(5)应用纯量到各观测值,纯量类型为交替的。

在WGS84坐标系下对GPS网进行平差。平差软件采用Trimble Geomatics office ver1.61。在平差的过程中对一些含有粗差的边进行了剔除,平差后分析平差报告,直到报告中的各项限差都满足要求。

5 精度检验与效率分析

5.1 精度检验

为评价GPS基线观测质量,验证采用GPS进行水平位移监测的精度,采用DI2002精密测距仪对正常溢洪道5条边进行了抽样检验,结果见下表。以精密测距边作为真值,可计算得GPS边长测量中误差为±1.48mm,小于专三级平面控制网规定的测距中误差±2.5mm的精度要求,说明采用GPS进行水平位移监测是行之有效的。

如表1所示。

5.2 效率分析

采用常规测量的全边角观测方法,一标准作业组(8人)对全部变形点观测一期需要时间约120天,这种方法只能进行局部分期监测,无法对对整个大坝及建筑物进行同期全面性监测。采用60min一时段GPS观测,只需4人,约15天,即可完成整个变形监测网的观测工作,提高作业效率近10倍。对测量人员要求要求方面,常规监测方法方法对测量人员的业务水平要求较高,受人为因素的影响较大,很大程度上制约了监测进度和精度的提高;而用GPS监测只要有一人精通观测方案计划和数据处理即可,对其他观测人员业务水平要求较低。

6 结语

水库泥沙淤积规律分析 第4篇

1 淤积纵剖面形态

实测资料表明, 水库淤积的纵剖面形态可分为如下几种基本类型:三角洲淤积、不定期状淤积和锥体淤积。有些水库的淤积形态比较复杂, 介于上述几种形态之间, 或同时兼有几种形态, 这是由水库的特定条件所决定的。

1.1 三角洲淤积

泥沙淤积体的纵剖面呈三角形的淤积形态, 称三角洲淤积。三角洲淤积一般发生在水库水位较稳定, 经常处于高水位下运用, 且来沙来水情况无明显变化的情形, 特别是湖泊型水库。如官厅水库是一个典型的具有三角洲淤积形态的水库。根据淤积纵剖面的外形和床沙粒配的沿程变化特点, 可将淤积区分为5段:尾部段、顶坡段、前坡段、异重流淤积段和坝前淤积段。

三角洲尾部段位于回水末端, 其主要特点是:挟沙水流处于超饱和状态, 进库泥沙中的粗颗粒首先在此落淤, 水流对泥沙的分选作用非常明显, 淤积使回水曲线相应抬高, 并同时向上游延伸。

三角洲顶坡段位于尾部下洲侧, 其主要特点是:入库深水经过尾部段落淤后, 在顶坡段上已接近饱和状态, 故没有大量的淤积, 淤积物的组成沿程变化不大。

三角洲前坡段位于项坡段下游侧, 其主要特点是:水深陡增, 流速剧减, 水流挟沙能力大大减小, 大量泥沙在此淤积。淤积结果使三角洲不断向坝前推移, 该段淤积面的比降较顶坡段大, 淤积组成的沿程变化也较大, 有明显的分选现象。

异重流淤积段位于关坡段下游侧, 其主要特点是:异重流潜入后, 因进库流量减小或其他原因, 部分异重流未能运行到坝前便发生滞留现象, 造成淤积, 淤积的泥沙组成较细, 粒径沿程几天无变化, 基本不存在分选作用, 淤积分布比较均匀, 其淤积纵剖面大致与库底平行。

坝前淤积段位于异重流淤积段以下直至坝前, 其特点是:泥沙在此几乎以静水沉降的方式慢慢沉淀, 落淤的泥沙全为细颗粒, 淤积物表面接近水平。

1.2 带状淤积

当水库水位呈周期性变化, 变幅较大, 而水库来沙不多, 颗粒较细, 水流速度较高时, 水库淤积多呈带状, 淤积特点是:淤积物自坝前一直分布到正常高水位的回水末端, 呈带状均匀淤积。根据水库运用情况和水流泥沙运行特点, 带状淤积可分为3段:变动回水区、常年回水行水段和常年回水静水段。

变动回水段是指最高水位与最低库水位回水长度相差的这一段。常年回水行水段是指最低库水位回水末端以下具有一定流速的库段。常年回水静水段是指坝前水流几乎为静水的库段。

1.3 锥形淤积

当水库水位不高, 壅水段较短, 底坡较大, 水流流速较高时, 大量泥沙在一次洪水中即达坝前, 淤积厚度沿程增加, 淤积面接近一直线, 淤积体呈锥体形。锥体淤积的主要特点是坝满后, 河床纵比降比原河床小, 此后淤积继续向上游发展。

2 淤积横断面形态

天然河道的横断面形态常常是滩槽分明的, 冲积平原河道尤其如此。在河道修建水库之后, 通过淤积, 横断面的形态及高程均将发生变化。

2.1 淤积的横切向分布

淤积横向分布有以下4种状态:淤积面水平抬高, 多出现在淤积物呈泥浆状, 具有一定流动性的异重淤积段, 流速小的浑水水库及坝前段;沿湿周等厚淤积, 多出现在流速和含沙量较小, 泥沙粒径较细, 但又不形成异重流的坝前段;淤槽为主, 在库身很宽的条件下, 泥沙将集中在主槽区落淤;淤滩为主, 这种现象仅出现在弯道凸岸等局部地区。

2.2 淤积后的冲刷形态

水库在水位水消落期或汛期泄洪排沙时, 原来的淤积物将受到某种程度的冲刷, 这样的冲刷一般都集中在较小的宽度内进行, 只要水库有足够的流量或比降, 或者两者兼而有之, 水流就会在库区内拉出一条深槽, 恢复横切断面滩槽分明的河道形态, 形成一个有滩有槽的复式断面。所谓“冲刷一条带”就是指这种情况。

水库一个横断面的淤积和冲刷过程, 如果水库以前采用拦洪蓄水运用方式, 水库淤积严重, 整个横断面基本上已经淤平, 滩槽界线已经消失。如果以后为了减轻水库的淤积, 改用蓄清排浑的运用方式, 汛期泄空排沙, 非汛期蓄水运用, 不仅大大减小了水库的淤积量, 而且在横断面形态上又开始出现明显的滩槽界限, 在原来平淤的库底上拉出一条深槽, 形成复式断面。

有时淤积和冲刷的综合结果, 就会使库区横断面的发展变化具有所谓“死滩活槽”的规律。即滩地只淤不冲, 滩面逐年淤高, 主槽则有淤有冲。上述关于“淤积一大片, 冲刷一条带”和“死滩活槽”的概念, 对于水库的正确管理运用非常重要。这个规律告诉我们:主槽库容的损失易恢复, 滩地库容的损失则不易恢复。水库的管理运用要尽量保持水库的有效库容, 以充分发挥水库的作用。因此, 必须一方面力求避免损失滩地库容, 即在汛期含沙量高时尽量使水流不漫滩, 以减少地淤积;另一方面, 应尽可能扩大主槽库容, 即在主槽冲刷时尽可能使它冲得深、拉得宽。为此, 应尽可能采取蓄清排浑或滞洪运用方式, 使水库有泄空冲刷的条件;其次, 还应尽可能加大泄流能力, 并降低底孔位置, 以加强主槽冲刷。

摘要：在我沙河流上修建水库, 将破坏天然河流水沙条件下与河床形态的相对平衡状态, 使河床形状发生变化, 甚至形成水流, 输沙能力显著降低, 促使大量泥沙在库内淤积。水库的淤积将来一系列危害, 因此, 要认真分析水库淤积三思而行规律, 以便采取有效措施, 解决水库淤积问题, 进行水库的合理利用。;

关键词：复式断面,横断面,三角洲,水库,泥沙,淤积,带状,锥形,滩槽

参考文献

[1]温随群.水利工程管理[M].北京:中央广播电视大学出版社, 2002.

[2]李建生.中国江河防洪丛书[M].北京:水利水电出版社, 1999.

水库淤积水库测量 第5篇

关键词：泥沙淤积,航运,三峡水库,金沙江建库

三峡水库淤积及航运受到上游来水来沙、河段情况和水库自身调度方式的影响, 是一个相互影响的复杂过程。随着金沙江干流溪洛渡、向家坝等水库的修建 (图1) , 三峡水库的来沙将进一步减少根据长江科学院的计算成果[1], 向家坝水库单独运用10年, 朱沱站的输沙量仅为上游不建库的50%;向家坝水库运用30年, 上述比值仅为59%;直到向家坝水库运用60年, 上述比值才接近100%。溪洛渡水库的拦沙作用更大, 单独运用10年, 朱沱站10年输沙量仅相当于上游不建库的39.5%;溪洛渡水库运用至60年时, 上述比值仅为56.3%;直到运用至90年后, 水库排沙比为96%, 溪洛渡水库淤积才趋于平衡。这些都将对三峡蓄水后的淤积及航运产生影响。长科院及水科院等已经就向家坝和溪洛渡单独运用对三峡水库泥沙淤积的影响进行了计算分析[1,2], 结果表明, 向家坝和溪洛渡的修建将减缓三峡水库的泥沙淤积速度, 可以减轻重庆河段的防洪压力。以上研究没有考虑上游水库联合运用对三峡水库淤积及航运的影响本文运用泥沙数学模型对金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响做进一步的研究。

1 水沙条件变化对三峡水库泥沙淤积的影响

采用一维非恒定水沙数学模型[3]计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响, 坝前水位采用长江委提供的坝前水位运用方案。

胡艳芬、吴卫民等曾运用一维非恒定流泥沙冲淤计算数学模型《SUSBED-UNSTEADY》对向家坝水库进行100年水库泥沙淤积计算[4], 计算过程中考虑了上游溪洛渡水库以及二滩水库的影响 (二滩水库已于1998年蓄水运用) 。表1给出了上述水库联合运用后向家坝的出库水沙特征值 (10年平均值) 。

从表1可知, 上游二滩、溪洛渡及向家坝等水库运用后, 大量泥沙被水库拦蓄, 下泄沙量明显减少。水库运用前60年, 向家坝的排沙比变化较小, 维持在13%～18%左右;后期随着上游水库淤积增多, 排沙比增大, 向家坝的排沙比也逐渐增加, 但直到100年, 向家坝的排沙比仍不足60%, 还未完全趋于平衡。和向家坝水库排沙比变化相对应, 三峡水库入库水沙条件相应变化, 长江干流朱沱站沙量逐渐有恢复过程, 前60年基本维持在天然状态下的34%～39%;后期逐渐增加, 100年后达到天然状态下的67%左右。上游来水来沙的改变必然对三峡水库的泥沙淤积产生影响, 本文以上述来沙减少比例作为朱沱站的来沙减少比例, 修改三峡水库淤积计算的上游来沙条件, 计算分析上游建库对三峡水库淤积的综合影响。

图2a～f给出了上游建库与上游无库条件下, 三峡水库各河段及全库区的淤积发展过程, 由图2可以看出:

(1) 在水库运用的前10年, 由于上游水库未投入使用, 两种计算方案情况下水库的淤积量及淤积分布完全一样。

(2) 上游建库后, 三峡水库的来沙量大大减少, 初期减少最大, 后期逐渐恢复, 导致水库淤积速率减小, 平衡时间增加。上游无库情况下三峡水库运行70～80年已经趋近平衡, 而上游建库后, 三峡水库运用100年仍未达到平衡。

(3) 上游建库与上游无库情况对各个河段的淤积过程影响不尽相同, 尤其是对上游变动回水区河段影响较大。上游建库后, 由于拦沙作用, 初期下泄水流含沙量较小, 三峡水库变动回水区上段产生冲刷, 其中, 长寿～寸滩约40年转为淤积, 寸滩以上河段直到100年后仍没有产生淤积。对长寿以下河段, 上游建库条件下泥沙淤积过程均较上游无库发展缓慢。

从上面分析可知, 上游建库的综合作用将减缓三峡水库的淤积速率, 这样也会减缓对防洪库容和兴利库容的侵占速度, 对水库防洪和发电都是有利的。上游建库后, 变动回水区河段在三峡水库运用前40年内不会出现泥沙淤积问题, 对重庆河段可保证100年内不发生淤积, 这对航运是有利的。

2 金沙江建库对重庆河段航运的影响

在一维非恒定水沙计算的基础上, 本文进行了重庆河段二维水沙计算[3]。

三峡水库运用前10年, 由于上游水库未投入运用, 对三峡水库淤积及航运不存在影响。从水库运用第10年起, 由于上游建库的作用, 对重庆河段的壅水及淤积产生影响。

位于铜锣峡以上三公里左右的长石尾的水位壅高与上游无库情况下相比出现以下特征:一是上游建库后壅水增加较慢, 如水库运用78年, 6～9月水位比天然情况壅高 (2.5～4.0) m, 但相对于相同时期上游无库情况下平均降低了 (2.1～3.0) m;二是由于上游建库情况下, 该河段水位变化受下游壅水和河床冲刷的双重影响, 淤积发展100年内, 水库还没有达到平衡, 壅水受下游淤积的影响, 持续抬高, 没有减慢趋势。

从河段淤积来看, 从11年起, 由于上游水库发挥作用, 干流来沙明显减少, 造成水流输沙能力的不饱和, 需要从河床上得到泥沙补充, 重庆河段长江干流的九龙坡、朝天门等浅滩淤积量迅速减小并进入冲刷状态, 直到70年, 随着上游水库排沙比的增大, 以及本河段河床粗化的影响, 该河段逐渐由冲转淤, 但直到水库运用100年末, 相对于天然情况下仍处于冲刷状态, 尤其是主槽明显冲深, 使得该河段在水库运用100年内未出现碍航情况。从淤积分布上看, 上游建库后, 水库运行100年, 整个干流河段一直呈冲刷状态, 但仍有部分回流区及浅滩位置少量淤积, 与上游无库情况相比, 淤积范围明显被压缩。

金沙碛河段处于支流入汇口处, 受干流上游建库影响较小, 和上游无库情况相比, 淤积部位基本相同但淤积数量略有减少。河段淤积仍主要发生在扩大段上首的右侧主槽回流区, 右槽淤高, 在码头前形成边滩, 逐渐向下发展。上游建库与上游无库相比, 淤积厚度相对较小, 但差别不大。到175 m蓄水中后期, 右侧朝天门码头前沿淤积发展严重, 1、2号码头前沿已基本形成滩地, 宽 (100～250) m, 3～4号码头也有1～2月航深不足3.0 m, 航宽不足100 m。右岸淤积的发展, 有可能导致主流趋中、金沙碛切滩, 因此应及早做好准备工作加以防治, 否则将对航运产生较大影响。

3 结论

本文通过运用泥沙数学模型计算分析水沙条件变化后三峡水库的淤积发展及重庆河段的航运状况得出:

(1) 上游建库将会延缓三峡水库淤积的发展速度, 推迟其达到淤积平衡的时间, 但是并不能改变其最终的平衡淤积量。

(2) 上游建库后, 长寿以上干流河段将产生冲刷, 特别是寸滩以上河段, 100年内一直处于冲刷状态;九龙坡及朝天门等干流河段在水库运用100年内未出现碍航情况, 金沙碛河段上游建库与上游无库时淤积略有减小, 但差别不大, 仍会出现碍航情况, 是整治的重点区域。

参考文献

[1]长江科学院.向家坝及溪洛渡水库修建后三峡水库淤积一维数模计算报告.三峡工程泥沙问题研究九五成果汇编, 1998

[2]中国水利水电科学研究院.向家坝和溪洛渡水库对三峡水库泥沙淤积的影响.三峡工程泥沙问题研究九五成果汇编, 1998

[3]陈建, 李义天, 邓金运, 等.水沙条件变化对三峡水库泥沙淤积的影响.水力发电学报, 2008; (4) :97—102

大庆水库水下地形测量 第6篇

大庆水库作为油田的重点水源地, 为大庆油田以及大庆市提供生产和生活用水, 对整个大庆油田和大庆市都有着重要和深刻的意义, 自从建库到现在基本没有进行过系统的水下地形测量工作, 虽然多年以来水库运行比较良好, 但是岁月累计对于水库淤积量、淤积分布规律等资料目前还是比较欠缺的, 尤其是经过了三十多年的运行, 对于水库目前的现状资料更是缺乏, 影响了水库效益的发挥。

1.1工程来源

受大庆油田水务公司 (以下简称甲方) 委托, 辽宁宏图创展测绘勘察有限公司 (以下简称乙方) 对大庆水库进行水下地形测量工作。

1.2测区范围、工作内容及完成工作量

1.2.1测区范围

实测范围为大庆水库库区, 其地理坐标为东经125°03′40″-125°11′53″, 北纬46°45′54″-46°52′17″, 测量后面积为:55.1平方公里。项目区主要为湖泊, 地类主要以湖泊和沼泽, 其次为草地和道路具体测量范围按甲方的指定范围施测。

1.2.2工作内容

对大庆水库开展水下地形测量、水域面积测量、水位库容曲线绘制、测量综合报告编写工作。

1.2.3完成工作量

公司自接到委托后, 于2013年7月8日进驻测区开展测绘工作, 至2013年8月4日完成全部外业工作, 2013年08月14日完成内业编制工作, 2013年9月20日提交全部成图资料给甲方代表人员 (电子版) 。现将本测区所完成的工作量统计如下:工作量统计数据:1、库区面积 (平方公里) , 55.1;2、最大库容 (亿立方米) , 1.605;3、设计最高水位 (米) , 151.1;4、库底最小高程 (米) , 146.67;5、汛限水位 (米) , 150.1;6、历史最高水位 (米) , 150.6 (2003年) ;7、坝顶最小高程 (米) , 151.25。

2技术依据

(1) 《全球定位系统 (GPS) 测量规范》GB/T 18314-2009; (2) 《国家三、四等水准测量规范》GB 12898-2009; (3) 《水利水电工程测量规范》 (规划设计阶段) SL 197-97; (4) 《1:5000地形图图式》GB/T20257.1-2007; (5) 《1:5000地形图要素分类与代码》GB/T 14804-93; (6) 《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T 18316-2001; (7) 本测区的工程任务 (合同) 书。

3坐标系统

(1) 本测区坐标系统为西安80坐标系, 3°带高斯-克吕格投影; (2) 中央子午线:126°00'00"; (3) 高程基准:1956国家高程基准面起算; (4) 比例尺:1:5000。

4平面及高程控制测量

4.1测量设备

本次测量使用GPS仪器3台精度±10mm+1ppm、测深仪1台精度±10mm+1/1000m和水准仪1台精度±0.3mm。

控制网的基线精度式中σ-基线长度中误差 (mm) ;A-固定误差 (mm) ;B-比例误差系数 (mm/km) ;d-平均边长 (km) 。

4.2已知资料情况

测区周围没有找到保存完好的控制点成果, 甲方提供的在大庆水库码头附近的X=5183696.606, Y=431551.441, H=152.595点因为近期大范围的修建也可能已经被破坏了。而且我们测量所采用的是西安80坐标系统, 但所提供的已知点为北京54坐标系统的。为了保证测量结果的准确性, 我们在大庆市内找到了3个国家三角网控制点和2个国家二等水准点, 进行了精度比测。参数引用, 本次项目的7参数是由大庆市国土局提供的, 大庆地区的7参数, 参数结果如下:

Dx平移 (米) :179.9770493704 Dy平移 (米) :97.0495304685

Dz平移 (米) :40.5476583197 Rx旋转 (秒) :-0°0'0.250267〃

Ry旋转 (秒) :0°0'2.464465〃 Rz旋转 (秒) :-0°0'1.726018〃

比例因子-3.1489633824

4.3首级平面控制

本次测量采用基于虚拟基站技术 (VRS) 的大庆CORS系统。

如表1所示, 经检测精度和点位均能满足规范规程要求, 可以作为本测区起始点。

5测量流程及成果计算

5.1陆地点测量

本次陆地面积测量采用卫星连续运行参考站技术 (CORS) , 流动站跟大庆市国土局CORS连接, 然后按照30-50m间距进行取点, 当遇到地形地貌变化时加密测点, 以真实反映出实地形状为原则。陆地点测量分为两个面, 一个为目前水域与陆地连接面, 另外一个为防浪强内侧墙基处。

5.2水域点测量

本次测量时采用GPS RTK (1+1) +声纳测深仪一体化进行自动测量, 保证湖底高程的统一性。根据声纳仪器的设计原理和测量特点, 所测湖底高程为湖底的最表面。测量作业时设置采样间隔为50m一个点进行自动采集, 航线间距设置为70-100m。

5.3内业成果计算

外业采集到的GPS坐标定位和测深数据 (三维坐标) 通过南方CASS软件进行内业处理, 处理时先通过无效数值的剔除, 编辑成成果文件进行展点后与陆地点一起编图处理。

6检查验收及结论

作业中采用中间过程检查和成图实地检查及成果验收检查方式以确保工程质量满足合同和规范规程要求。中间过程检查是对控制及地形测量的实地检查。过程检查中作业员的实际操作均符合规范、规程及技术设计书的细则规定。对编绘后的地形图按1:5000比例尺输出后, 到实地进行了巡视检查, 表示不完善处进行了补调、补测。

7库区淤积分析

大庆水库作为一个内陆湖, 其水下地形基本是比较平整的, 这也符合内陆湖的基本特征, 水库水位在148.5米时 (死水位) 水域面积也可以达到42.91平方公里, 可见整个水库的底面是比较平整的, 但是从等深线的分布情况来看, 整个水库的北部和南部淤积是比较严重的, 北部芦苇区附近更为严重些, 这主要是由于北部芦苇区有入水口, 流入水库的水中夹杂了很多泥沙, 经过多年的沉积就形成了现在这种状况。南部的淤积主要是由于芦苇覆盖引起的, 水下芦苇根的生长和水上面芦苇叶的腐烂沉积形成的淤积。按照目前情况看是不需要做清淤处理的。

8结束语

我们可以看出经过这么多年的变化, 大庆水库的很多数据都在发生着变化, 因为距离上次测量的时间已经比较久远, 所以很难分析出近期水库的变化情况, 建议甲方增加这方面的投入, 争取做到每5年勘测一次, 这样我们更容易从中找到变化的规律, 为以后让水库更好的服务大庆油田和大庆人民提供更可靠的技术依据。

摘要：文章简要介绍了大庆水库利用GPS全球定位系统和水下测量设备, 进行陆地点测量、水域点测量、水域面积计算、水库地形图绘制。提供淤泥分析将给水库管理、防洪调度等提供实用的技术依据。

病险水库测量中值得重视的问题 第7篇

1.1 加强我国水库测量的必要性

我国的水库大部分都是在上世纪60年代前后修建的, 当时的社会背景决定了水库在建设之初设计以及施工技术手段相对落后, 再加上半个世纪左右的使用, 很多水库都出现了不同程度的病害。水库是应当地农田灌溉以及水利发电等需求修建的, 对一个地区的人民生活以及农业生产都有着重大的影响, 不对这些病害的小型水库进行及时的除险加固, 后患无穷。

1.2 我国病险水库测量的现状

做好一个水库除险加固的设计工作, 重视测量工作是必不可少的。测量是在对水库进行除险加固之前, 对水库进行全面了解的最好方式。通过测量可以对水库的运行安全状况做一个全面准确的评价, 为水库的除险工作绘制出一个全面地形图、断面图, 并得出病险水位, 病险状况等特征图纸, 为工程的具体设计提供基础的数据。随着科技的飞速发展, 在水库除险的测量工作中越来越多的高科技测量技术逐渐应用到除险测量领域, 目前应用最多的就是在传统测量基础之上发展起来的GPS测量技术。具体的测量方式随着水库修建的不同也不尽相同, 一般采用的是控制测量、地形测绘以及断面测绘。

2 我国病险水库测量过程中容易出现的问题

2.1 控制测量过程中容易出现的问题

病险水库测量之前, 一般都会有水库修建之初的设计图或者竣工之后的验收图以及中间修复过程中的一些施工图纸, 但是, 这些图纸由于年代相对较久, 在当时多数成图是纸质的手绘图, 由于保存原因或者缺损, 很多不能使用, 即使保存完整也很难实现数字化, 因此, 必须对水库的大坝、溢洪道等枢纽设施进行重新的测量。

2.1.1 平面控制中的问题

在进行平面测量之初, 很多水库还保留着原来测量时的点位以及坐标, 也就是还保留着原来的测量平面网, 从测量的效率以及进度角度, 很容易就利用了原有的点位以及坐标直接开始测量工作, 但是, 为保证测量的精度以及准确率, 必须对点位以及坐标进行重新的测量, 视情况对原有的测量平面进行修正, 在没有可以借鉴的测量网的情况下, 要进行原始点位的布设。不过选择方式要同原来水库的平面坐标系统务必保持一致, 这样才有可能通过测量数据与初期数据相比较, 找到变化的点, 进而分析其运行的安全系数, 确定需维修的项目, 也为再次测量的准确率提供保障。

2.1.2 高程控制中的问题

在病险水库的测量过程中, 对于精度的要求, 其高程部分远远要高于平面部分, 在整个高程的测量过程中, 精度是一切工作的重中之重, 尤其是在安全评价中, 洪水符合和渗流稳定分析的测量, 在这些关键参数中一定要尽可能地控制好其精度参数。其实在针对病险水库进行测量时, 水库都会保留原有的水准点, 但是, 由于原有的高程标准尚未确立, 所以整个系统的采用非常混乱。因此, 在进行高程测量的工作之初, 首先要符合高程标准, 根据现有对大坝要求的统一标准, 将高程统一采用黄海高程, 并进行相应的转换。对于没有保留高程水准点的工程, 要根据正常的蓄水位、坝顶的高程、死水位等进行测量, 同时, 同原有的竣工验收数据进行对照, 核对工作。总之, 在确保精度的同时, 完成高程系统水准高程点的恢复工作, 即使原来的高程系统是黄海高程系统的, 也要注意对高程精度的核对。

2.2 地形测绘中的问题

在现有水库的测量体系中, 尚且没有关于对水库除险加固测量过程的规范, 因为在一般的除险加固工作中地形测绘的需求不是很普遍, 只有在新开, 大坝、溢洪道以及引水系统时, 才需要对地形进行测绘。

2.2.1 建筑物外部结构轮廓的测量问题

在进行建筑外部结构轮廓的测量之前, 要把溢洪道、厂房以及水闸等表面, 以及周围所覆盖的杂草或者异物清除干净, 确保表面完全暴露, 不至于影响测绘的结果, 尽量能够完全按照建筑物的实际轮廓表现在图纸上。对于一些表面轮廓较为复杂的情况, 要通过绘制大样图, 还要避免把表面的测绘变成实物图, 目的是对轮廓的描绘, 尤其是对周围的天然地形做适当的简化。在进行轮廓图的测绘过程中, 总会遇到一些通过图示无法描绘的情况, 在种情况下, 可以通过水工建筑绘图的方式来绘图。

2.2.2 病险部位的测注问题

对病险水库的测量过程中一定要明确目的, 在测绘的过程中对于存在病险的部位要进行特别的标注。病险水库一般都是渗漏、沉陷、坍塌、蚁害等病险的情况, 这些病害有的很容易在测绘图上标注, 但是, 这几种病害中有较多不好标注的, 甚至是不好发现的, 这就要求在测量的过程中, 测绘人员要对水库的病险特征较为了解, 尽量减少测量的疏漏。

2.3 断面测绘中存在的问题

断面测绘是整个测绘工作中相对比较简单的工作, 目的就是将断面上所在轴上的各变坡点测量出来.病险水库的断面测绘主要测绘对象是溢洪道的纵断面、横断面、大坝的横断面。断面位置选择的正确性和分布的合理性是测量准确的关键。在大坝的横断面进行测量时, 坝体结构一致时, 要选取最大面积的横断面进行测量。在坝体结构不一致时, 应对每一种坝体结构分别选取这一结构的最大横断面进行测量。

溢洪道的断面测量, 要根据工程的规模以及整个河床的落差, 确定沿河床测量的长度, 在水库规模较大及落差较小的情况时, 确定的测量长度要适当加大。由于溢洪道的两岸山体状况不同, 有时会遇到两侧山体较陡的情况, 将会使测量的难度加大, 测量人员在测量时, 只能测量到溢洪道边墙, 往外延伸的面相对较短, 这样的泄洪道偏坡由于过陡, 危险系数较高, 需要削坡放缓。还有一种情况因为溢洪道的泄洪能力较小, 为增加泄洪能力, 必须扩宽泄洪道, 这就需要对溢洪道两岸的地形进行测量。如果在断面侧量的过程中没有测量到, 就需要进行补测, 这势必就会造成工作的重复, 增大了测量的劳动强度, 降低测量的工作效率, 提高了测量的成本投入, 这就要求在测量过程中断面测量的距离要尽量的加长。

3 结语

水库的除险加固工作关系到所处地区汛期的安全以及人畜饮水的保障, 有着重要的社会效益以及经济效益, 及时发现并排除水库存在的病害有着重要的意义。在对水库认真测量的基础之上, 要结合当地的地形以及地理条件, 确定合适的除险加固措施。通过测量可以对水库的运行安全状况做一个全面的、准确的评价, 为水库的除险工作绘制一个全面地形图、断面图, 并得出病险水位, 病险状况等特征图纸, 为工程的具体设计提供基础的数据。在具体的测量过程中还要注意测量人员同水库除险技术人员的结合, 重视测量技术同除险技术的结合, 确保病险水库测量工作落实到实处, 真正起到病险水库的检测为水库除险加固服务的作用。

摘要：上世纪60年代前后是我国水库的集中建设阶段, 在运行了半个世纪左右以后, 受当时的设计水平、施工条件等因素影响, 水库出现了不同程度的破坏。及时发现水库存在的病险隐患, 通过水库测量进行早发现、早处理就显得相当重要。文章从水库的控制测量、地形测绘以及断面测绘几个方面分别介绍了测量过程中容易发生的问题, 旨在为全面提高病险水库的测量技术, 提高测量效率。

关键词：病险水库测量,控制测量,地形测绘,断面测绘

参考文献

[1]黄恒康.在病险水库测量中值得重视的一些问题[J].科技资讯, 2007 (16) .

[2]武东财, 周庆滨, 刘超.溢洪道进水渠控制段及泄槽的水力设计计算[J].黑龙江水利科技, 2007 (3) .

水库淤积水库测量 第8篇

水库地点位于长江口南北港分流口下方,总面积约70 km2,年均径流总量为4 896亿m3。水库的建成,可形成有效库容5.53亿m3,日原水供应规模达950万m3,受益人口超过1 000万人。工程预计2010年实现向市区供水,2012年全部完工。

水库原水工程系统主要由水库及取输水泵站工程、过江管道工程和陆域输水系统以及输水泵站等工程组成。水库环库大堤包括新建堤线和原海塘加高加固堤线,其中新建堤线可划分为南堤、西堤、北堤和东堤,总长度约33.1 km,原海塘加高加固堤线总长度约16.3 km。

为满足工程可行性研究阶段的需要,对库区进行1∶5 000水下地形图测量。经论证,确定采用GPS RTK技术进行水下地形测量。用此项技术可以减少实际作业人数,提高工作成效。

2GPS RTK原理

GPS(Global Positioning System)全球定位系统定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知点的起算数据,采用空间距离后方交会的方法来确定待测点的位置。常规的GPS测量方法,如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得高精度的测量结果,而RTK(Real-Time Kinematic)是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分技术,它的出现是GPS定位技术上的又一项重大突破,它使GPS技术向更深、更新、更广泛的方向发展。这一高新技术已在工程测量、地籍测量和大面积测图等领域得到广泛应用,极大地推进了测量行业技术的革新。

在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值、测站信息以及差分改正数等传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时几秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。

3GPS RTK仪器介绍

本次作业所使用的仪器为集GPS接收机、天线于一体的美国Trimble 5800测量系统。它是先进的24通道双频GPS和WAAS/EGNOS接收机,内有增强实时动态测量的eRTK技术完全集成的内置无线电调制解调器。实时定位精度为:平面10 mm+1 ppm,高程20 mm+2 ppm。初始化时间小于30 s。单个基准站作业半径可达20 km～30 km。

4作业准备

4.1 测区D级GPS控制网的建立

库区海塘上布设加密GPS平面控制网,控制网控制范围尽量覆盖整个测区,按D级GPS要求进行施测,结合已有的此区域控制网资料,根据GPS网形要求和工程要求,共选取了17个点与已知平面点G3355,G3354,G3357组网。采用静态双频GPS进行观测。

经过数据处理和基线解算,D级GPS网的最弱点点位中误差、最弱边相对中误差、边长相对中误差等各项精度指标均远高于规范规定。对所有GPS点均按照水准测量规范进行四等水准测量。

本次GPS网平差后点位精度见表1。

4.2 坐标转换

平面坐标转换是将GPS测量结果转换为测区地方坐标,一般采用二维相似转换算法,GPS测得的纬度和经度转换到地方地图投影平面,然后再用转换参数(尺度比、旋转角和平移量)将其转换为地方坐标。

GPS测量技术得到的是WGS84坐标系的坐标。为满足本工程的使用需要,就要建立WGS84坐标到地方坐标系、WGS84大地高到地方高程的转换参数。用控制点联测法求解坐标转换参数适用于当测区已有地方假定坐标系。在此次作业过程中我们联测了测区的GPS控制点GQ1,GQ6,GQ19,GQ22,GQ26,GQ30,获得精度较高的转换参数。

4.3 确定基准站位置

比较分析各控制点的地理位置,从中选取地势较高、无遮挡的控制点作为基准站的架设点,并且这些点必须远离大功率无线电发射台、变电站、高压输电线等无线电干扰源,以避免其周围磁场对GPS信号的干扰影响,并且还要考虑控制基线的长度。综合以上因素我们选择 GQ6,GQ19,GQ22点为水下地形测量时的基准站。

GPS RTK测量坐标转换参数拟合及基准站点位示意图见图1。

5水下地形测量实施

采用两台Trimble RTK GPS流动站及一台Trimble RTK GPS基准站进行水上平面定位和水面高程测定,水深测量采用两台中海达测深仪进行,导航软件采用“Haida海洋测量软件28”。导航软件自动同步定位、导航和采集水深。

为了消除计算机和GPS时钟误差,导航软件的定位、导航和采集水深的时间统一为GPS的时钟时间。流动站天线到水面高和天线偏差每天作业前均用小钢尺精确量取,并设定到导航软件(在测深仪计算机中)和RTK手簿中,同时岸上用全站仪测定水面高程,与导航软件测定的水面高和RTK测定的水面高进行比对,再用测尺测定水深,与测深仪测定的水深进行比对,所有比对结果一致后才开始作业。水下数据采集为每秒一组,然后内业进行数据筛选。

为了保证水面高程测定的精度和可靠性,每天水下测量的同时在岸边进行全站仪直接验潮,在水下作业开始前10 min进行测定,时间间隔10 min,一直持续到水下作业结束后10 min。水下地形测量按断面法进行布线,断面间距100 m,断面与堤线连线垂直。

计划测线覆盖整个测区。水下地形测量除按计划测线进行测量外,还在测区测量了约75 km的重合或相交测线进行水下高程比对,经检核重合区域的高程较差不大于±10 cm。水下地形测量数据采集的数据转换采用“Haida海洋测量软件28”转换成“南方CASS成图系统”软件的数据格式,与陆地地形合并,进行数字化成图。

6影响RTK精度的因素分析及对策

在实际作业过程中,我们发现影响RTK精度的主要因素如下:

1)基准站坐标精度。由RTK的工作原理可知,如果基准站的坐标精度较低,流动站得到的三维坐标都带有系统偏差,因此基准站坐标具有较高精度非常重要。

2)坐标转换参数精度。

3)作业环境。基准站的选择要合适。要尽量远离大功率的无线电发射台,如高压线、变电站、飞机场等。

4)人员因素。测量员作业不熟悉,在作业时,如果屏幕显示不是RTK固定就记录数据,会使测量点的精度很低,甚至出现粗错;如果接收机天线未保持垂直,测设的成果就不可取,人为地降低了测设点坐标精度;如果电瓶电量不足,也会降低流动站测设坐标精度和可靠性。

为提高GPS RTK测设精度,需要采取必要的措施。

基准站尽量选取在较高的位置,要适当提高基准站发射天线的高度。尽量采用已建成的国家高等级GPS点或在一个控制网内经过统一平差的GPS点,使用适当多的已知控制点。根据卫星星历预报,选择几何图形强度因子较小、卫星数量较多的时间段进行测设。适当延长在每个测设点的时间,并且流动站天线尽可能保持垂直,以确保测设出的数据是固定解。将流动站的作业半径控制在10 km以内,若想提高作业距离,可用定向天线,定向天线可以使信号集中在某一个方向上,这样当将天线指向正确的方向时能明显提高作业距离,或者也可以选择电台中继站,即在合适的距离增设一台中继站电台,中继站电台一边接收来自基准站发射来的数据,一边发射这些数据,这样也能明显提高作业效率。供电电瓶一定要有足够的电量。求取转换参数时,严格检查各控制点的坐标,并仔细检查RTK点校准的H残差和V残差值,看其数据是否在规定允许的范围内。

7结语

高精度、高效率的RTK技术,极大地推进了测量行业技术的革新,在测量工作中大大提高了工作效率,减轻了劳动强度,越来越受到人们的青睐。

运用GPS RTK技术测量得到的三维数据形成了相应的电子文件,这些数据便于保存和方便其他工程或建立工程管理数据库使用。

参考文献

水库淤积水库测量 第9篇

关键词：GPS导航定位技术,水库工程,施工测量,分析

0 引言

随着社会的进步和生产力的不断提高, 水利工程测量中的先进勘测方法和好的测量设备逐渐地融入到了我们的生产生活中。GPS导航定位技术在水利工程测量的应用具有效率高、成本少、不需要通视的特点, 深受用户们的喜爱。

1 GPS导航定位技术发展现状

GPS的英文全称为“Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System”, 中文全称是“导航星测时与测距全球定位系统”, 简称为“全球定位系统”。全球定位系统是由美国陆海空三军联合研发的以卫星为基础的具有全能性、连续性和实时性的导航、定位和定时功能的系统。能够为所有的用户提供坐标、速度和时间。GPS全球定位系统应用分为两个方面:分别是单点定位和相对测地定位。而一般的测量最为主要的应用方法是以L1和L2载波作为相位的观测结果来完成高精度的测量相对测地定位。它的工作原理是运用载波相位测量的局域差分法:将接收机之间的数据进行一次求差, 将接收机与卫星所观测的历元之间的数值进行二次求差, 最后将这两次求差所得的数据计算求解出待定基线的长度。它的主要技术是求出整周模糊度, 依据所给出的规定算法, 设计出静态技术、快速静态技术和RTK技术等作业形式。当进行高度的精确测量, 比如测量地壳是否发生变形、测量国家的大地是否发生变化或者是测量大坝是否变形所采用的就是静态技术作业形式。而在水利工程测量中一般运用的高效工作效率和精确到厘米级技术所采用的就是快速静态测量技术, 并且RTK测量技术具有快速、及时、厘米级精度的特点, 而且在工程的放样过程和数据收集中也广泛地采用了RTK测量技术。

2 GPS导航定位技术在水利工程测量中的应用及前景

随着社会经济的快速发展, 水利工程建设遇到了一个非常难得的发展机遇, 也对我们勘测设计有了更高的标准。随着科技的快速发展, 计算机软件和水利工程中的硬件设施不断更新, 水利工程测量中的勘测设计也得到了充分的发展, 许多水利工程勘测设计已经运用了计算机辅助设计。

就目前的技术条件, 虽然已经使用了电子全站仪和电子水准仪等一些比较先进的电子仪器设备, 但是, 由于受到横向通视和工作环境的束缚, 使得常规的一些水利工程测量方法工作强度大, 工作效率较低, 设计的生命周期延长。如何检测测量技术是否进步, 就要对其设备和技术进行评价, 在目前的技术支持下, 应当将GPS导航定位技术作为最佳的选择。当前, 用GPS静态或快速静态的技术测绘地形图和在工程施工阶段创建施工控制网仅仅是对GPS导航定位技术在水利工程测量中的初级应用而已。而RTK及实时动态定位技术是对GPS导航定位技术在水利工程测量中的更深一步的运用。下面就简单的介绍一下RTK技术。

3 RTK技术在水利工程测量中的应用

3.1 实时动态定位 (RTK) 技术

实时动态定位 (RTK) 技术将载波相位观测值作为依据, 是GPS导航定位技术在水利工程测量中的一个全新的具有非常广阔应用远景的一种实时差分GPS导航定位技术。大家都知道, 不管是静态定位技术还是准动态定位技术的定位技术方法, 都因为处理数据总是延后, 因此不能够及时地去解出定位的结果, 并且不能够将得到的观测数据进行检查和审核, 所以就不能够保证得到的观测数据的质量。因此, 在工作中需要经常的将得到的因为粗差所带来的没能够合格的观测数据返工并重新测量。而解决这个问题的唯一的也是最为主要的办法就是用延长观测的时间来保障所观测的数据的可靠性, 然而, 这样虽然结果得到了保证, 但是却大大地降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位 (RTK) 技术系统包括基准站和流动站, 而实时动态测量的保障则是许多无线数据通信的建成, 其工作原理是把精确度较为高的点位中的首级控制点当做基本标准点, 放置一台接收机当成参考点, 将流动站上的连续接收卫星的信号通过无线通信设备接收基准站上的经过观测得到的数据, 最后用随机的计算机根据设定的原理将其计算出流动站的坐标及其测量精度。经过这一系列的计算和数据传输, 用户们就可以实时地根据精确指标, 确定观测的时间, 进而排除冗余观测的数据, 大大地提高工作效率。

3.2 实时动态定位 (RTK) 技术的运用

实时动态定位 (RTK) 技术分为两种定位形式:其一是快速静态定位形式;其二是动态定位形式, 将这两种定位的形式结合起来就能够更好地进行测量工作。下面简单的介绍一下这两种定位形式。

1) 快速静态定位形式。所谓的快速静态定位形式就是在每个流动站上对GPS的接收机对其静态的观测。常规运用在控制测量里。在观测过程中, 同时接收基准站和卫星所传递来的观测数据, 并实时解算, 如果得到的数据结果的变化相对稳定, 而且精确度也满足要求, 就可以停止观测了。如果采用一般的测量方法, 在遇到很恶劣自然环境的地区观测其结果就会受到很大的干扰, 而如果采用RTK技术中的快速静态定位的测量方法, 就会得到事半功倍的效果。

2) 动态定位形式。动态定位的测量技术要求在一个控制点上静态定位观测几分钟, 如果仪器先进也仅仅需要短短的几秒钟进行初始化工作, 然后流动站就可以根据接收到的数据, 按照原定的采样时间间隔自动的观测, 并且根据基准站所传输的观测数据及时地确定采样点的空间地点。按照目前的技术先进程度, 仪器的定位精确度已经能够达到毫米的级别了。动态定位形式在水利工程测量勘测阶段的应用远景非常广阔, 不仅仅只是地形图的勘测描绘和中桩的测量, 还包括了横断面的勘测、纵断面的勘测以及导线的测量工作等。动态定位技术进行测量只需要2~4s的时间, 然而精确度就已经达到了1~2cm, 并且在整个测量过程中不需要通视, 这样的功能不是一般的勘测仪器所能达到的。

3.3 实时动态定位 (RTK) 技术的优点

1) 通过对实时动态技术所得的数据结果显示其可靠性检测结果。

2) RTK技术将因为粗差所产生的返工现象彻底脱离, 并且大大地提高GPS技术的工作效率。

3) 工作效率得到了很大的提高。每处放样点只需要花费1~2 s就可以完成测量, 在流动站采用分组工作的方式, 每组只要完成少量的工作就可以, 并且精确度和效率都能够得到保证。

4) RTK技术的运用很是广泛, 包括了水利工程测量中施工放样等许多的测量工作。

5) RTK技术可以和全站仪合作进行工作, 不会发生冲突, 产生矛盾, 并充分发挥了自身的优点和全站仪的优点。

6) 在对中线进行放样的时候可以将中桩抄平的工作同时完成。

4 结语

通过以上简述, GPS导航定位技术应用在水利工程测量中, 使水利工程测量的勘测步骤和具体方法都发生了不小的变化, 大大地将水利工程测量的精度及其效率得到提高, 而且GPS导航定位技术在水利工程测量中有着自身独特的优越性及其适应性, 有效地保证了水利工程测量的质量, 为水利工程事业带来了很好的经济利益。与此同时, 由于相关的技术设备的发展和进步, GPS导航定位技术将在水利工程的测量、施工以及管理等方面有很大的应用发展前景。

参考文献

[1]何向东, 胡皞.GPS定位技术在建筑工程中的应用研究[J].现代工业经济和信息化, 2014 (18) :51-53.

[2]孟祥妹, 赵振东.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用[J].科技创新与应用, 2014 (36) :239.