水利水電工程測量是工程測量里重要的組成部分,也就是說其是專門為水利水電工程建設來服務的一門專業性非常強的學科。在實際測量中,我們可以按照工程建設的規程規范嚴格執行。水利水電工程測量在工程建設不同時期可分為規劃設計階段的測量,施工建設階段的測量以及運營管理階段的測量,下面就對水電工程施工測量及變形監測技術做進一步分析。
1 地形測量
我們在對水電工程施工進行測量的時候,同時也會涉及到地形方面的測量,地形測量就是指在測量中,對地形圖的測繪作業工作,簡言之就是對地球表面的物體以及地形地貌進行測繪,按照一定的比例將所測設的物體投影到水平面上,然后用統一規定的符號以及注記方式表示,最終繪制成為一定比例尺的地形圖?,F階段隨著全站儀和計算機等技術的普及和應用,在測量這方面,我們可以利用計算機技術進行數字化測圖的開發和研究,并最終繪制出數字化模型圖。利用三維數字地形的測繪技術,現階段已經是數字化地形測繪技術的主流方向。
現在的電子平板模式,還有數字測記模式以及數字攝影測量模式是數字化測繪技術的主要三種作業模式。電子平板的模式,這種模式主要是需要應用到全站儀,便攜機,還有地形圖繪圖軟件,而電子平板模式的作業方式有測站模式,和鏡站模式兩種。這個方法的特點就是通過模擬傳統的白紙測圖方法進行測繪成圖,該方法不僅有作業直觀,無需編碼的優勢,而且在測繪中還不容易產生錯漏,但是便攜機的電池使用時間是非常短的,與之相對的是攜帶笨重,而且操作的穩定性非常差,其工作的地點比較適合在平坦的地區,或者是城鎮地區的地形圖測繪,而不適合在環境條件非常惡劣的地方進行水利水電工程地形圖測繪工作。數字化測記模式基本上是選擇用全站儀和帶有地區編碼的地形圖內業繪圖軟件結合野外作業現場繪制草圖而最終成圖的。在實際應用中,它適合在各類的環境中用數字化測記模式進行地形圖測繪,但存在的缺點就是其作業不直觀,而且測量的點號和草圖的點號有可能會產生不一致的問題,很容易產生這一地區的物體被錯漏,由于這些客觀因素的存在,就導致了對現場繪制草圖的人員要求較高。在數字攝影測量模式這方面,現在各個單位都是選用全站儀、掌上測圖系統以及地形圖內業繪圖軟件。采用這種測繪方式就可以非常好的克服筆記本電腦,還有電子平板的缺點,能夠充分發揮筆記本電腦,還有電子手薄以及掌上平板的優點,這些電子軟件不僅有可視化的界面,還有比較人性化的設計,而且其操作非常簡單、攜帶方便,最主要的優點是對環境的適應性非常強,所以是目前非常理想的野外測繪數據采集和成圖的工具。
2 變形監測的技術分析
在水電工程施工測量中,為了了解大壩及其設施在施工階段及運行期間變形趨勢,分析大壩周邊邊坡穩定性,確保大壩及其設施安全運行,必須對其定期不間斷永久監測。變形監測在水電工程施工測量中的地位是非常重要的,同時應用也是非常廣泛的。變形監測的方法也被稱為變形測量,顧名思義,就是針于對變形的物體進行測量的技術方法,通過這種變形測量的方式來確定它的空間位置,還有物體內部的形態變化特征。在水利水電工程變形監測領域中,主要有基準網的測量,工作基點的測量,變形體的變形監測,以及監測資料處理,變形體的變形趨勢分析等內容,現階段各個單位常用的變形監測的方法有大地的測量法,基準線的測量法以及液體靜力水準的測量方法,在實踐檢驗中,其作用效果都是非常突出的,不僅測量的精度高,而且操作上也簡便,下面就以上的監測方法進行分析探討。
2. 1 大地測量的方法
大地測量的方法在實際的應用中是變形監測中的經典方法,也是其及重要的方法,大地測量方法所采用的主要儀器設備有精密電子水準儀和精密全站儀兩種,其測量的方法有三角測量法,幾何水準測量法,還有交會測量法以及邊角測量法和三角高程測量法等。大地測量方法一般都是應用常規的大地測量,其不僅理論方法非常成熟,而且采集的數據也非??煽?。但也存在一定缺陷,比如受地形條件影響,導致布網困難,花費人力物力較大; 受環境氣候因素影響,導致觀測速度過慢,花費時間過長,同時在測量過程當中測量人員野外采集數據勞動強度較大,由于存在這些不利因素導致了其測量的精度很容易受到影響,因此其自動化和智能化水平程度相對來說是非常低的。
2. 2 基準線測量的方法
基準線測量方法,在水平位移變形監測中是非常實用的一種方法,對土石壩,重力壩,還有支墩壩等這些直線形的大壩的壩體變形監測,我們一般都是采用引張線法、真空激光準直法以及垂線法來進行觀測和測量,如果大壩壩體整體長度比較短,我們就可以采用視準線法,還有大氣激光準直法來進行觀測。對于拱壩壩體的壩基部分,我們現在主要應用的是垂線法,或者是大地測量法進行觀測和測量,而對于那些近壩區的巖體,高邊坡,滑坡體的水平位移的監測,我們主要選擇用大地測量法,還有視準線法以及垂線法來進行觀測。這就是基準線測量的方法所使用的一般情況,為了在實踐中大家能熟練的應用這些方法,所以對這方面的技術要點和關鍵環節一定要進行反復的研究和探討。
2. 3 液體靜力水準測量的方法
在垂直位移監測技術中,我們實際應用的主要有水準測量技術,還有三角高程測量技術,以及液體靜力水準測量技術,而現在發展最快的就是液體靜力水準測量技術。液體靜力水準測量系統在實踐應用中,其特別適合應用在對壩體廊道內的高程觀測,還有對高程傳遞的測量,在這個過程中,其可以通過各種各樣的傳感器,對測量容器的液面高度進行有效的測量,而且還能同時獲得數十個,甚至數百個監測點的高程數據,在實際工作中,其不僅具有精度高、可以遙測以及自動化,而且還可以移動和持續對測量的物體進行測量等優點。同時我們還可以通過一種壓力傳感器,讓兩容器之間的高低差從過去的數厘米達到了現在的數米。另一個方面,我們在水下進行測量的時候,在傳統的水下測量中,一般的情況下我們都用經緯儀,電磁波測距儀,還有標尺和標桿等工具,在定位的時候我們可以通過斷面法,或者是極坐標法以及交會法等。在確定要測量物體的位置的時候,我們再通過測深桿和測深錘等工具,對水深的數據進行有效的采集,但是這種方法在實際的應用中其效率非常的低,而且誤差也非常的大。近些年來,隨著我們國家衛星定位技術的快速發展,例如說 DGPS,GPSRTK,還有 CORS 等系統,采用這先進技術和多波束測深儀的配合,現在已經得到了非常廣泛的應用。
DGPS 的技術應用原理是先通過某已知點作為基準點,然后通過基準點的 GPS 接收機,對衛星信號進行連續接收的工作,然后再和已知點的位置進行對比,進而可以確定測量中的當時的誤差的偽距修正值,然后再把這些數據值進行修正處理,最后通過無線電臺對這些數據進行接收處理,用戶就可以通過接收機接收這些修正的值,進而對測量誤差來進行 GPS 信號的校準處理。就目前而言,GPSRTK 和 CORS 系統的定位精度,通過實踐驗證已達到了厘米級的定位精度,這個精度單位在測量領域來說應該是一個比較大的進步,經過多年的實驗,現在已經能夠做到對潮水實時無驗的測量,這個水平已經是非常先進的了,比如說對大面積的水下地形的測量,還有一些水下的考古發掘,以及未知海域下層的測量工作時,和傳統測量方法相比較,可以大大的縮短工作的周期,在很大程度上減輕了勞動的強度。所以這個技術的這些優點在以后的發展中是有著非常重要意義的。
3 總結
上文充分地對水電工程施工測量方法的分析,尤其是在變形監測技術方面,對各種新技術的分析,大家對水電工程施工測量及變形監測技術一定有了更深的了解,通過閱讀我們知道,未來的測量方法是依靠著先進科學技術的,所以我們在以后的應用中,一定要多研究多探討,進而推動我們國家的水電工程施工測量及變形監測技術的發展。
參考文獻
[1]任偉中,陳浩,唐新建等。 運用鉆孔測斜儀監測滑坡抗滑樁變形受力狀態研究[J]. 巖石力學與工程學報,2008,S2∶ 3667 -3672.
[2]孟凡冬,魏寶安,張梁等。 深基坑開挖對周圍建筑物影響的監測[J]. 測繪與空間地理信息,2011,01∶221 -224 +230.
[3]節德剛,劉延杰,孫立寧等。 基于雙光柵尺的高速高精度位移測量方法[J]. 光學精密工程,2007,15( 7) : 1077 -1083.