拉西瓦水电站GNSS滑坡变形监测系统方案设计

2018-02-16靳玮涛

建筑与装饰 2018年17期

靳玮涛

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安 710065

1 工程概述

拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界的黄河干流上，在拉西瓦水电站大坝右岸上游侧高边坡上，有一个比较活跃的滑坡体—果卜滑坡，该滑坡体面积约2km2，其邻近大坝的边缘已经对水电站进水口形成了威胁（如果可以确认滑坡体移动的话）。为保证大坝的安全性，需要对果卜滑坡进行24小时不间断的监测，采用目前先进的GNSS技术，对果卜滑坡体进行变形监测，可以掌握滑坡体沿特定方向的水平位移和沉降的数值，通过分析研究，得到滑坡运动的各项数据指标，在一定程度上为大坝的正常运营提供保障。

2 系统设计

在监测区域内设计安装12个徕卡GX1230型GNSS接收机作为监测站，在监测区域附近稳定区域设计安装2个GX1230型GNSS接收机作为基准站，为保证其稳固性，要求基准站的观测墩要修建在基岩上；为保证观测精度，要求基准站要有足够的高度角。对于基准点，1个选在拉西瓦水电站办公生活区内，另一个根据需要选在坝体附近。基准站需要架设在混凝土观测墩上，把观测墩修建在基岩上，保证基准点稳定。而对于12个监测点，也需要牢固安装在被监测的变形体上。测量滑坡体的变形主要是测量GNSS监测点相对于GNSS基准点的位移。在监测过程中，供电系统是否稳定是关系到监测工作能否顺利完成和监测数据质量是否合格的主要因素。一般情况，为了保证12伏直流供电供应，直接使用220V交流电经过变压得到，为解决交流电不稳定的问题，可以考虑使用UPS。由于现场距离大坝不远，可在架设供电电源时铺设网络线，采用有线通讯形式，12个监测点的GNSS监测数据用有线方式，发送到公网固定IP地址的Spider服务器上，再通过GeoMOS监测系统软件实现数据处理、展示和分析，实现了GNSS监测数据和变化过程的可视化。

3 系统主要功能

滑坡监测系统建设完成后，要求系统具备以下功能[1]：

3.1 主要功能

完成对滑坡体的变形监测，实现连续24小时不间断监测，提供连续的监测结果和分析结果。可根据需要作出适宜方式的分析，截取需要时段的监测数据比对等数据分析。

3.2 扩展功能

如果在大坝坝体上增加布设适当密度观测点，即可完成对大坝的变形监测和形变数据分析。可以将拉西瓦水电站库区需要做变形监测的工程项目，通过布设适当数量的观测站，纳入这个变形监测系统中。

3.3 附加功能

由于GNSS卫星连续运行参考站是滑坡变形监测系统中的一个子系统，所以该系统在完成滑坡变形监测的任务的同时，还可提供如下参考站的功能：在定位信号的有效覆盖区域内，通过多种通讯手段，采用通用标准差分数据格式，提供GNSS实时测量，满足非隐蔽区工程测量、地图修测、定位导航等项目要求；分发原始数据向用户提供事后精密定位服务的功能；系统管理中心具备与临近系统的联网能力，实现系统数据联网和服务联网；参考站网络软硬件和变形监测系统软硬件具备良好的可监控管理和可操作性、安全性及扩展性。提供二次开发接口，为用户提供个性化服务。

4 GNSS观测站设计

4.1 功能分析与设计

GNSS变形监测系统观测站设计原则：

GNSS观测站位置优选大坝主体结构上，便于很好观测大坝变形；

GNSS观测站设计为无人值守，有人照看、自动连续运行，设备尽可能少，连接可靠，年运行可靠率95%以上；

GNSS观测站按照设定的时间间隔自动将GNSS观测数据等信息通过数据专网传输给数据处理管理中心；

GNSS观测站具备设备完好性检测功能：系统定时自动对设备进行自检，出现问题时具有远程报警能力；支持数据处理与管理中心以远程方式对参考站进行设定（接收机参数；计算机参数）、控制（接收机参数的修改）和检测（接收机状态；计算机状态），数据分析中心自动分析数据的质量，并自动提供警告信息。

4.2 技术设计

GNSS观测站的技术设计包括结构设计、网络设计、防护设计、通信设计、数据流程设计等方面。结构设计包括观测站站址选择、观测墩设计与建设要求、仪器安置设计、天线罩及天线馈线等部分。仪器箱内部包括GX1230主机，12伏直流电源，电源保护器，防雷模块，数据传输模块，数据线，GNSS天线电缆，地线等。对于变形区域的监测站，我们把天线架设在水泥墩上，把主机GX1230放在水泥墩的旁边的采集箱里。监测区域上一共会有12台GX1230主机作为监测站。