基于R T K技术的水电站库区淤积与库容测量

任 洁

(大连水利测绘公司，辽宁 大连 116021)

基于R T K技术的水电站库区淤积与库容测量

任 洁

(大连水利测绘公司，辽宁 大连 116021)

在水电站库区维护管理过程中,需要对库容即水面的变化进行长期跟踪监测,基于国内外研究情况,首先对G P S-R T K测量系统设计进行了简单分析;随后对水电站库区淤积与库容测量从测量方案制定、测量数据处理、水下地形测量等方面进行研究。研究表明:截至2015年,水电站库区的淤积量达到12 807.53万m3,占总库容的5.5%。

G P S-R T K技术;水电站库区管理;库区库容监测;库区淤积监测

在水库运行过程中，库区淤积现象较为常见，这一方面会对水库使用寿命造成影响，另一方面也会影响到水库库容，从而进一步影响到水库抗旱防洪功能的发挥。因此，做好库区淤积以及库容测量工作十分关键［1］。在水库调度管理中，为了将水库综合效益发挥到合理水平，需要对淤积、库容进行有效计算，并根据计算结果及时清理淤泥［2］。接下来，本研究将对水库水位、库容和淤积等进行测量，求出精确的水位-库容-水面积关系曲线以及淤积量，从而为库区安全运行、经济运行提供科学依据。希望相关研究能够对库区淤积与库容测量工作有积极意义，并对提升库区管理实践起到促进作用。

1 GP S-R T K测量系统设计

1.1 GP S-R T K系统工作原理及应用范围

在工程测量实践中，G P S-R T K技术发挥着显著作用，因而受到测量界的广泛认可。G P S-R T K系统的工作原理是:在特定的时刻，用户站能够根据卫星参数求得卫星所在的空间位置;卫星在获取观测点的信息后，会将数据传输给用户站;根据后方交汇原理，用户站可以测出观测点的地形地貌三维特征［3］。可见，G P S-R T K系统具有明显的实时动态观测功能。本研究所使用的G P S-R T K在以下领域应用效果较为理想:建立大地测量控制网;能够通过2台G P S接收机对20km范围内的地形地貌进行精确测量，测量精度可以达到0.05m;能够对海上航行提供单点导航功能;与电子海图和绘图仪等设备联合使用时，能够实时获得精确水文资料［4］。

1.2 测量点水深测量

对水库水深进行测量时，需要将G P S-R T K系统与超声波测深仪结合使用［5］。超声波测深仪的工作原理是:超声波测深仪向水下发射超声波，超声波在触碰水底后会被反弹回来，并被接收机捕捉信号。经过一定的时间，结合声音在水中的传播速度，即可计算出水深，测深原理如图1所示。

1.3 坐标转换

图1 测深仪原理

由于G P S接收机的定点坐标与计算机坐标系统可能不一致，因此在获得坐标数据以后需要进行坐标转换。本研究中，将采用7参数转换法(1个尺度参数、3个旋转参数以及3个平移参数)把原始坐标数据转化为计算机系统可以处理的坐标数据［6］。

2 水电站库区淤积与库容测量

2.1 测量方案

本研究中，基础控制网的等级为D级;G P S网点布置在水库两侧，相邻网点距离为8km左右，共设置有25个 G P S网点。在对水库进行观测时，共使用了6台G P S接收机，其中2台需要保持180m i n的连续观测，另外4台在同步观测90m i n后会被重新布置。在观测过程中，需要将卫星截止高度角设置为15°，将数据采样速率设置为10s/次，将卫星图形强度因子G T O P设置在8以下，并至少设定4颗观测卫星。经过测量，得到控制网联测点位数据，见表1。

表1 D级GP S控制网联测点位

2.2 测量数据处理

对当天测量所获得的数据，需要进行闭合环检验［7］，检验结果见表2。由表2可知，闭合差在5.0ppm以上的环只有1个。这表明，本研究中所使用的测量网观测精度较高，测量质量符合D级网标准。

表2 基线向量全长相对闭合差情况统计

2.3 水下地形测量

如图2所示，测深仪被置于测量船的底部，G P S接收机被置于船上5m高程处。在测量时，水位线为320m，岸坡需要测量的高程为333m。为了确保测量船的稳定，会预先设置好导航路线，并将偏航距离控制在10m以内。测量所得的数据分为2种:其一，G P S接收机按照1次/s的速度记录数据;其二，G P S接收机在测量船每移动3m时会记录1次数据。对于这2种不同标准的数据，在进行内业处理时可任意选一种。

图2 库区断面测量

3 库容计算

在进行库容计算时，需按照式(1)进行［8］:

式中:h—水面高程，m;N—所划分的断面总数; Vh—水库容量，万 m3;—断面的面积，万 m2; Di，i+1—断面i与断面i+1的平均距离，m。

3.1 水库水面面积和水库库容测量成果

根据测量任务，对测量范围内的所有库区和主要河流进行了实地测量。在水面高程为330m时，测量结果见表3。

表3 实测区域库容和库水面积

3.2 总库容和水面面积成果

在水面高程为330m时，对水库的面积和库容进行了统计，统计结果见表4。进一步的，对总库容的变化情况进行统计，统计结果见表5。

表4 总库容-面积成果统计

表5 总库容变化统计

4 结论

在工程测量实践中，G P S-R T K技术发挥着显著作用，因而受到测量界的广泛认可。本文在对水电站的库容和淤积进行测量时，采用了G P S-R T K技术。在测量过程中，采用分段水位修正法，通过对测量水位进行长期观测，对大量观察数据进行处理，对测深断面高程进行修正，使得定位精度被提升至0.05m。测量结果表明，在水面高程330m时，2006年总库容为231221万 m3，2015年总库容为218414万 m3，10年间减少了 12807万 m3。2015年最后一次测量结束时，水电站库区的淤积量达到128075293.1m3，占总库容的5.5%。希望本文研究能够对库区淤积与库容测量工作有积极意义。

［1］吕敏.水库泥沙淤积分析及库容测量［J］.水利技术监督，2016 (01):84-86.

［2］吴志东.水利规划设计与可持续性［J］.江西建材，2012(03): 157-158.

［3］孟佳佳，陶娟，赵立梅.淮安市古黄河水利枢纽工程水流条件计算［J］.水利规划与设计，2015(12):81-86.

［4］潘正权.关于水利工程施工技术质量控制分析［J］.山东工业技术，2016(01):78.

［5］孙桂喜.棋盘山水库健康评价与保护对策探析［J］.吉林水利，2015(10):28-32.

［6］万庆玲.高压喷射灌浆在水利工程防渗处理中的应用分析——以江西省五河及潘阳湖重点圩堤工程为例［J］.水利建设与管理，2015(10):14-16.

［7］杨小航，杨春旗.探地雷达在隧道工程检测中的应用［J］.水利规划与设计，2015(11):114-116.

［8］王朝晖，吴玉秀，蒋新会.头屯河水库排沙减淤恢复库容方法应用［J］.水利技术监督，2008(04):74-77.

T V 697.2+2

B

1008-1305(2016)05-0116-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.040

2016-01-26

任 洁(1980年—)，男，工程师。