特克斯山口水電站變形監(jiān)測及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

摘要：通過采用精密星歷對特克斯山口水電站變形監(jiān)（GPS）數(shù)據(jù)的處理，及水電站變形監(jiān)測歷次測量平差數(shù)據(jù)進行分析，得出精密星歷解算數(shù)據(jù)精度高，提供了更可靠的山體滑坡的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為管理者做出正確的管理措施，提供依據(jù)，做到防患于未然。

關(guān)鍵詞：特克斯山口水電站；變形監(jiān)測；GPS；數(shù)據(jù)分析

1.特克斯山口水電站工程概況

特克斯河山口水電站位于鞏留縣和新源縣交界處特克斯河山口，是伊犁河恰甫其海水利樞紐二期工程，距鞏留縣約30公里。水庫正常蓄水位912m，總庫容1.21億m3，壩頂高程917.2m，最大壩高51m，壩頂長度963.1m，電站總裝機容量141MW。

2.特克斯山口水電站變形監(jiān)測變形監(jiān)測的施測

2.1變形監(jiān)測的坐標(biāo)系統(tǒng)

特克斯山口水電站變形監(jiān)測的坐標(biāo)與高程系統(tǒng)保持與施工階段一致，平面關(guān)聯(lián)坐標(biāo)系為1954年北京坐標(biāo)系，高斯投影三度帶第27帶，中央子午線為81度，邊長投影至900米高程面上，高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)。

2.2測量采用的儀器

平面基準(zhǔn)網(wǎng)為A級GPS網(wǎng)，采用目前最為先進的Trimble 5700雙頻GPS接機（標(biāo)稱精度5mm+0.5ppm×D）進行施測。

垂直基準(zhǔn)網(wǎng)采用Trimble Dini 12電子水準(zhǔn)儀1臺，用于變形監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的高程控制測量（一、二等水準(zhǔn)測量）。使用儀器均有新疆測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站出具的合格證書，并在有效期內(nèi)。在使用前的外觀檢視及常規(guī)檢查記錄，測量期間每天均有水準(zhǔn)儀i角的檢驗，最大值-10.2″，規(guī)范限差15″。

2.3 平面基準(zhǔn)點的觀測

平面基準(zhǔn)點觀測按表1（A、B級GPS測量技術(shù)基本要求）的A級GPS網(wǎng)觀測要求，布設(shè)成圖形結(jié)構(gòu)較強的邊連式GPS網(wǎng)進行觀測。按規(guī)范要求，觀測時時段長度可適當(dāng)延長，減少觀測時段數(shù)，但總的觀測時間必須滿足上表1的要求。實際測量時A級共觀測2個時段，每個時段大于27小時。這樣觀測的目是，GPS衛(wèi)星絕的繞地球運動的周期都在12小時左右，當(dāng)連續(xù)觀測24小時，GPS觀測的大部分誤差將以周期性體現(xiàn)出來，我們既可以剔除大部分GPS觀測誤差項。有利于后續(xù)數(shù)據(jù)處理消除各項周期性誤差的影響。

觀測時的時段長度可適當(dāng)延長，減少觀測時段數(shù)，但總的觀測時間必須滿足上表要求。

2.4高程測量

高程基準(zhǔn)點的觀測、檢測按一等水準(zhǔn)測量方法進行，以三個起算點（IS01、IS02、SK103）中較為穩(wěn)定的一點為起點，布設(shè)一等閉合水準(zhǔn)路線臉聯(lián)測，平面基準(zhǔn)點應(yīng)聯(lián)測高程，便于后續(xù)監(jiān)測的施測。監(jiān)測點按二等水準(zhǔn)支線聯(lián)測。具體觀測方法件表2（一、二等水準(zhǔn)觀測技術(shù)要求）。

3.特克斯山口水電站變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析

3.1 起算數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的分析

變形監(jiān)測基準(zhǔn)點共觀測三次，每次觀測前均對起算點邊長及高程進行檢測（邊長采用GPS觀測，高程采用一等水準(zhǔn)觀測），觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見下表3（平面起算點GPS基線邊檢測統(tǒng)計表）、表4（高程起算點監(jiān)測統(tǒng)計表）。

由上表4可見，四次觀測三個起算點間高差的差值很小，均在限差以內(nèi)，說明三個起算點的相對位置關(guān)系沒有發(fā)生變化，起算點位穩(wěn)定可靠。

3.2變形監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)平差結(jié)果的分析

變形監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)共觀測三次，平差結(jié)果的統(tǒng)計見下表5（A級網(wǎng)GPS歷年觀測精度統(tǒng)計表）。由上表5可見，三次觀測平差結(jié)果都在限差的一半以內(nèi)，說明每次測量外業(yè)完成的較好，測量精度較高，平差數(shù)據(jù)可靠。

3.3 GPS測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

結(jié)合以上三次測量成果，繪制各基準(zhǔn)點的變形位移統(tǒng)計成果表（見表6三次觀測變形位移量統(tǒng)計表）。

2005年11月觀測值為初始值，其他位移量都是與初始值的差值。

通過表6（四次測量變形位移統(tǒng)計表），繪制各點位移-時間變化過程曲線圖。通過位移---時間過程線可以看出所有基準(zhǔn)點中除SK105的差值較大外，其余位移均在6mm以內(nèi)，可以視為測量誤差，即除SK105外，其它基準(zhǔn)點均穩(wěn)定。

從位移---時間過程線中可以看出SK105向南移了20mm、向東位移了23.8 mm、向下沉降了78.2mm，這說明了SK105基準(zhǔn)點地基有向西北方向的位移及垂直向下的位移；SK105基準(zhǔn)點坐落在水庫東南側(cè)的山體；即水庫東南側(cè)的山體有向水庫方向的滑坡。

3.4水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)分析

采用一等水準(zhǔn)對SK105高程進行復(fù)合，復(fù)合測量中一等閉合水準(zhǔn)的往返測量高差不符值最大的為“IS04—SK103”段，差值為+2.07mm，允許值為“±3.50mm”路線閉合差為-1.82mm，路線長為4.88Km，測站數(shù)為148站，限差為±4.87mm。各項指標(biāo)差均遠小于規(guī)范要求，說明水準(zhǔn)測量精度較高。將測量成果調(diào)制成垂直位移統(tǒng)計表（見表7垂直位移統(tǒng)計表）。

從表中可以看出除SK05基準(zhǔn)點的垂直位移87.5mm外，其他各點垂直位移均在6mm以內(nèi)，視為測量誤差，即各基準(zhǔn)點穩(wěn)定。

從垂直位移統(tǒng)計表（見表7垂直位移統(tǒng)計表）可以得出SK05基準(zhǔn)點下沉了87.5mm，SK05基準(zhǔn)點地基下沉。為此我們對SK05基準(zhǔn)點坐落的東南側(cè)山體進行了巡視，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水庫東南方向，離水庫500米左右的山體有一條明顯的裂縫，裂縫寬度50cm，經(jīng)管理者及當(dāng)?shù)厝罕姶_定裂縫為蓄水后形成的，說明水庫東南方的山體有向水庫的滑坡，這與GPS測量數(shù)據(jù)分析結(jié)果相吻合。

4.結(jié)論

1.基準(zhǔn)點SK105座落的地基基礎(chǔ)發(fā)生了沉降，并有東南方向的位移，說明水庫東南方向的山體有向水庫的滑坡。

2.采用GPS測量數(shù)據(jù)分析得出基準(zhǔn)點SK105沉降了78.5mm，通過一等水準(zhǔn)測量得出基準(zhǔn)點SK105沉降了87.5mm，兩種方法差值為9mm，說明采用精密星歷結(jié)算出的GPS大地精度較高，說明用GPS來監(jiān)測建筑物和山體的水平位移及沉降，方法可靠，測量數(shù)據(jù)可靠、精度較高。

3.經(jīng)過巡視發(fā)現(xiàn)水庫東南方向，離水庫500米左右的山體由已明顯的裂縫，裂縫寬度50cm，經(jīng)管理者及當(dāng)?shù)厝罕姶_定裂縫為蓄水后形成的，這與測量結(jié)果吻合，進一步說明水庫東南方的山體有向水庫的滑坡，當(dāng)引起水庫管理部門的注意，建議增加觀測次數(shù)，防患于未然。

參考文獻：

[1]李征航、黃勁松。GPS測量與數(shù)據(jù)處理M。武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.1。

[2]徐紹銓、張海華、楊志強、王澤明。GPS測量原理及數(shù)應(yīng)用。武漢：武漢大學(xué)出版社，2005。

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 18314-2009 [M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.