GPS在水电站大坝变形监测中的应用研究

靳向国

摘 要：近年来，我国水电站建设项目不断的增多，大中小水电站的投入运行，极大的改善了人们的生活条件，但随着自然环境的不断变化，对各水电站大坝等水工建筑物的稳定性分析也越发引起人们的重视， 对此构建了相关的检测系统，采取了各种各样的方法来研究其变形规律，从而提前预防各种事故的发生，尽最大可能避免或減小损失实现检测，采用了GPS技术，从而使得在监测系统控制中心，能够实现远程监控，同时也能够确保监控系统正常稳定的运行。因此，本文通过对GPS在水电站大坝变形监测中的应用研究进行分析，主要就是为了能够有效地提升水电站大坝变形监测能力，保障水电站的正常运行。

关键词：GPS;水电站;大坝变形;监测

前言：在我国科学技术水平不断地提升下，我国国民的生活质量以及生活水平得到了全面的提升，人们在享受生活的同时，对于水资源的合理利用也提高了重视程度，为了可以保障人们的生活需求，保障水电站周围居民的安全，了解水电站大坝等水工建筑物的变形情况及规律，通过构建监测系统实施对大坝情况进行全面的监测，并且在GPS技术的作用下，实现了远程实时监测，能够有效的对大坝外部变形情况进行全面的检测[1]。因此，本文所研究的内容，对GPS在水电站大坝变形安全监测中的应用研究具有重要性意义。

1. GPS技术在变形监测中的应用

1.1 滑坡变形监测

滑坡变形监测系统是当前水电站变形监测中所使用的主要系统之一，在GPS技术的作用下，不仅能够对监测出的各项数据进行整理与分析，而且能够确保这个数据的精确性，通过分析结果，可以直接对水电站的变形规律情况进行预判，同时也能够避免出现危险事故[2]。当前，为了能够确保滑坡变形监测系统长期的使用，在水电站可能出现的滑坡部位设置变形点。选择良好的基准点后，根据所选择的监测基准点，以此来进行实时监测。

1.2 大型建筑物的位移实时监测

水电站大坝就属于大型建筑物的一种，一般水电站在受到温度、温度、风力、水力以及荷载等外界因素的影响下，水电站大坝会发生一些位移变化，这对于大坝的整体稳定性以及强度会造成严重的影响，为了要对水电站大坝进行实时监测，就需要通过动态变形监测技术，在GPS技术的作用下，通过GPS载波相位方式，对水电站大坝的柔性结果进行全面的监测下，就能够根据大坝变形情况，采取相应的防护措施[3]。

1.3 水库大坝外形变形监测

在对水库大坝进行定期监测的过程中，可以了解大坝的实际安全变形情况，同时还能够根据未来的运行情况作出全面的分析，实现实时监测，在对大坝进行监测的过程中，需要对监测数据进行全面的校对，同时需要对相应的计算方式进行全面的改善，促使所监测的数据信息更加具有精确性以及权威性，通过GPS技术的作用下，能够在数据参比的情况下，对大坝影响的主要安全因素进行全面地了解，从而对大坝进行全面的防护，并且能够做好安全评估工作。

1.4 沉降观测

沉降观测主要就是在定期的监测过程中，能够对相应的监测点进行全面控制，掌握大坝水位的高度差，通过数据计算，就可以得知大坝所受到的影响以及发生形变率。如果大坝在出现了大幅度变形或者发生了沉降突变，这对大坝的整体强度以及稳定性会造成严重的影响，并且威胁了周围居民的生活安全。因此，在水电站运营的过程中，对大坝进行实时监测是十分必要的，并且在不同的时间内，对观测点高程进行比较，可以ip i对水电站大坝整体沉降变形情况进行全面地了解，而且通过对GPS技术的使用，能够促使数据信息更加具有精确性。随后在对工程结构进行全面分析设计的过程中，需要根据大坝的整体情况，对地基以及相关基础进行计算，从而根据大坝地基情况以及工程的整体结构情况，将所检测的沉降数据进行了解，并为日后的施工提供相应的数据依据。

2.提高GPS变形监测数据处理精度的方法

2.1 卡尔曼滤波方法

卡尔曼滤波方法提出者就是科尔曼博士，在该方式提出后，对当时的人造卫星定位问题进行了全面的解决，而且对在导航中所存在的一些数据以及位置问题都进行了全面解决。该方式在实际的使用过程中，主要就是通过利用数学推理运力，对不同时刻的数据信息进行判断，并对数据信息进行全面的处理，保障数据的准确性后，才能够根据实际的导航情况，来确定导航位置。

卡尔曼滤波方法在水电站大坝变形监测过程中，通过对GPS技术的应用需要做好以下准备工作：

1）需要根据监测位置构建动态状态方程，同时根据监测所获取的相关数据信息构建数据模型。

2）需要列出相关的方程式，并根据数据分散情况，将方程分为连续型以及离散型方程。

3）在对方程进行全面处理的过程中，需要利用替换的方式，对方程进行全面的处理，并且提高最终的检测数据准确性。

2.2 对基准网数据进行处理

首先，需要对水电站大坝结构的基准点进行准确定位。在通过确定好基准点后，能够根据监测，得出相应的数据信息，并且可以构建完善的数据模型[4]。另外，还可以通过对GPS技术的使用，能够在实际的应用过程中，通过对大坝变形情况，对变形的整体数据信息进行全面的整理，从而可以提前做好防范工作。其次，在确定好监测基准点后，需要对基准点的位置情况进行分析，并且在GPS技术变形监测的作用下，可以进一步提高监测数据的精确性，同时监测工作人员也能够在实时监测中，对相应的数据进行分析，如果在出现监测数据问题后，需要对基准点进行重新更换，从而确保最终的监测结果达到准确性。

2.3 明确高精度 GPS 变形监测数据处理的方法

在水电站大坝变形监测中，需要布置监测网，从而确保监测的整体性，同时根据所监测的数据信息，了解大坝的整体结构变形程度，并找出变形的主要位置，通过利用GPS 变形监测数据处理技术，对所监测的最终数据结果进行全面的分

2.4 进行相关监测网的布局与设计

安全监测人员在对水电站大坝变形情况进行监测时，就需要对水电站的整体工程结构进行全面了解，同时需要根据地区以及周围环境情况，确定好具体监测位置，并布设监测点[5]。同时为了可以有效地提升大坝变形监测数据的精确性，通过利用GPS技术，将所监测的所有相关数据进行全面记录与储存，从而获取变形情况，并根据变形程度，做好相应的维护工作[6]。

析，同时也能够为后续的维护工作奠定良好的基础，提升水电站大坝的整体稳定性以及大坝的强度，也能够避免大坝在受到强烈的震动影响后，对周围居民生活以及安全造成影响。

结束语：在水电站大坝变形监测过程中，通过对GPS技术的使用，能够确保最终监测数据结果的真实性以及时效性，同时也能够为相关工作人员提供准确数据，以此来分析水电站大坝的整体变形情况，通过进行维护，来提高对大坝的稳定性以及强度，避免对下游居民生活造成安全影响，同时也能够有效地提高水电站结构保持稳定，使水电站正常运行。

参考文献：

[1] 李桂林 喻谦. 简析GPS技术在水电站大坝变形监测中的应用[J]. 工程管理前沿， 2015.

[2] 郭超峰. GPS静态测量在大坝安全监测中的应用[J]. 水电施工技术， 2019， 000（004）：P.38-40.

[3] 徐绍铨， 程温鸣， 李征航. GPS在大坝和滑坡安全监测中应用的研究[J]. 水力发电， 2003， 29（001）：61-64.

[4] 何秀凤， 陈永奇， 桑文刚，等. 伪卫星增强GPS方法在变形监测中的应用研究[J]. 测绘学报， 2006（04）：315-320.

[5] 曾保清， 阴学军， 马如坤. GPS大坝变形监测试验数据的分析[J]. 水电站设计， 2007， 23（004）：60-63.

[6] 李小伟. 官地水电站复杂环境北斗/GPS组合定位大坝变形监测精度测试分析[J]. 大坝与安全， 2019.