大壩是保障水資源合理調(diào)配、防洪減災(zāi)、水力發(fā)電的設(shè)施，維護其安全重中之重。因此，需要針對土石壩進行位移監(jiān)測設(shè)計并實現(xiàn)自動化監(jiān)測，有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險、保障大壩安全。

首先，中國境內(nèi)監(jiān)測站點布設(shè)需嚴格遵循《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》SL551-2012。表面變形監(jiān)測點采用斷面形式布置，分為垂直壩軸線方向的監(jiān)測橫斷面和平行壩軸線方向的監(jiān)測縱斷面。監(jiān)測橫斷面應(yīng)選在最大壩高或原河床處、合龍段、地形突變處、地質(zhì)條件復(fù)雜處以及壩內(nèi)埋管或可能異常處，數(shù)量一般不少于3個；監(jiān)測縱斷面一般不少于4個，在壩頂上下游兩側(cè)、上游壩坡正常蓄水位以上及下游壩坡不同高度處按規(guī)定布設(shè)。監(jiān)測橫斷面間距根據(jù)壩軸線長度確定，壩軸線長度小于300米時取20-50米，大于300米時取50-100米。基準點需設(shè)在工程影響以外區(qū)域，如土石壩兩岸壩肩或下游地質(zhì)條件良好處，數(shù)量不少于3個；工作基點選在靠近工程區(qū)、基礎(chǔ)相對穩(wěn)定處，數(shù)量和分布滿足監(jiān)測控制需求。

大壩位移監(jiān)測主要有人工觀測和自動化監(jiān)測兩種方式。人工觀測以整體穩(wěn)定為核心，建立與施工控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一的變形監(jiān)測控制網(wǎng)，基準點設(shè)在地質(zhì)條件穩(wěn)定處，與工作基點和變形觀測點形成監(jiān)測網(wǎng)，一般用全站儀監(jiān)測。自動化監(jiān)測則針對重點部位建立GNSS自動化監(jiān)測系統(tǒng)，為提升效率與精確度，將兩種方式融合，形成 GNSS地表位移監(jiān)測站。

監(jiān)測站點設(shè)備包含太陽能供電系統(tǒng)、蓄電池、天線、GNSS 接收機、4G 數(shù)傳終端、充放電控制器及一體化安裝支架等。這些設(shè)備集成到一起，為監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和傳輸提供硬件支持。

監(jiān)測自動化系統(tǒng)采用分布式、多級連接、開放性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按現(xiàn)場監(jiān)測站和監(jiān)測中心站兩級設(shè)置。現(xiàn)場監(jiān)測站由自動化監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)自動采集單元和監(jiān)測主機組成，采集單元按程序采集數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、存儲后發(fā)送至監(jiān)測中心站，同時接收中心站控制指令。監(jiān)測中心站通過安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)集中管理各類數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔，借助安全分析評價系統(tǒng)分析發(fā)布監(jiān)測資料，并反饋控制指令給現(xiàn)場采集計算機。

慮到大壩野外環(huán)境，優(yōu)先采用4G通信網(wǎng)絡(luò)，不具備4G 條件的區(qū)域則用北斗或者其他衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。供電方式通常選用市電供電，或太陽能與蓄電池組合供電，保障監(jiān)測系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行。

通過上述設(shè)計，GNSS 位移監(jiān)測站能夠?qū)崿F(xiàn)對土石壩位移的有效監(jiān)測和預(yù)警，保護大壩安全。

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