Разработка методики определения деформаций плотин гидроэлектростанций по результатам спутниковых геодезических измерений во Вьетнаме

В последние годы во Вьетнаме было модернизировано и построено множество крупных современных индустриальных сооружений страны, таких как гидроэлектростанции Хоа Бинь, Чи Ань, Туэн Куанг, Шонг Хинь, Иали, Сесаи, Сон Ла. Крепежные и опорные элементы гидротехнических сооружений (гидроэлектростанции, водонапорные плотины, водосливные плотины, трубопроводы) конструктивно находятся в слабых местах, и часто давление воды действует с одной стороны этих сооружений. Под воздействием давления воды и других природных факторов, а также вследствие нестабильной основы сооружений агрегаты и отдельные элементы могут быть деформированы, а при деформациях, превышающих допустимые пределы, могут происходить повреждения и даже разрушения конструкций. Поэтому мониторинг и наблюдения за деформациями гидротехнических сооружений являются чрезвычайно важными. Результаты наблюдений за деформациями для оценки стабильности и безопасности сооружений. помогают специалистам сделать процесс строительства и реконструкции гидротехнических сооружений более надежным и безопасным.

Гидроузлы сооружений являются конструкциями с повышенным уровнем риска, при неправильной эксплуатации могут грозить экологической катастрофой. Поэтому государство особенно заинтересовано в их безопасности и ведет государственный контроль за строительством, реконструкцией и эксплуатацией. Результаты мониторинга деформаций сооружений регулярно обновляются в базах данных и используются при строительстве и реконструкции сооружений для обеспечения их надежности и стабильности. Геодезические наблюдения позволяют выбрать решения по применению новых технических средств и информационных технологий для анализа и дают объективную оценку устойчивости агрегатов сооружений. Развитие науки и техники, применение в методах обработки данных новых технологий способствуют повышению эффективности и точности работы служб наблюдений.

Наблюдения за деформациями плотин и водоспусков являются сложной и проблемной задачей, требующей высокой точности, поэтому в этой области разработаны различные методы измерений и анализа результатов. Основным в настоящее время становится спутниковый метод, имеющий ряд преимуществ, так как является наиболее точным, быстрым и самым удобным способом определения координат точек.

В настоящее время мониторинг крупных гидроузлов Вьетнама главным образом основан на данных традиционных методов геодезических измерений и используется для определения деформаций и обоснования цикличности измерений.

С момента появления спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, а также на основе непрерывного процесса совершенствования технологии спутниковых измерений, проблемы прогнозирования деформаций плотин гидроэлектростанций стали решаться на качественно новой основе. Развитие высокоэффективных спу тниковых методов координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем принципиальным образом изменяют технологию и точность определения геодезических координат и принципы построения геодезических сетей. По результатам спутниковых измерений одновременно определяются точные значения координат, как в плане, так и по высоте. Поэтому современные спутниковые методы координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем GPS и ГЛОНАСС создают условия для создания плановой и высотной основы в виде единой совокупности геодезических пунктов. Сложность решения этой проблемы состоит в том, что по спутниковым измерениям непосредственно определяется лишь геодезическая (эллипсоидальная) высота, т. е. высота точки земной поверхности над отсчетным эллипсоидом (как правило, WGS-84).

Задачей данной диссертационной работы является разработка методики анализа результатов наблюдений за деформациями плотин гидроэлектростанций во Вьетнаме с применением спутниковых методов измерений, а также научное обоснование выбранной методики и определение пути ее практической реализации. Необходимо разработать алгоритмы обработки спутниковых данных и анализа, данных мониторинга гидроэлектростанций Вьетнама, которые позволили бы уверенно разделить осадки наблюдаемого объекта от горизонтальных смещений с высокой точностью.

Таким образом, для решения задачи эффективного применения современных спутниковых технологий прогнозирования деформаций плотин гидроэлектростанций должен быть исследован следующий круг задач:

— анализ стабильности пунктов опорной сети по результатам измерений традиционными способами;

— анализ стабильности пунктов опорной сети по результатам измерений спутниковым методом;

— разработка методики определения величин деформаций плотин гидроэлектростанций;

— преобразование координат, полученных из спутниковых наблюдений, в локальную систему координат;

— составление программы уравнивания спутниковой геодезической сети;

— составление программы свободного уравнивания спутниковой геодезической сети и анализа стабильности опорной сети;

— разработка программы преобразования координат, полученных из спутниковых наблюдений, в локальную систему координат.

Исходя из изложенного, приведем структуру данной диссертационной работы.

В разделе 1 даны сведения о деформациях плотин гидроэлектростанций, причинах их возникновения, а также выполнен анализ геодезических методов наблюдений с точки зрения применения их к таким сооружениям, как гидротехнические сооружения.

В разделе 2 изложены основные характеристики систем GPS и ГЛОНАСС, методы измерений и определения положения пунктов спутниковыми методамиисточники ошибок, свойственные спутниковым методам измерений, и методы ослабления их влияния.

Раздел 3 посвящен разработке методики наблюдений за деформациями плотин гидроэлектростанций спутниковым методом, приводится математическое обоснование, рассмотрены также вопросы применения свободного уравнивания спутниковой геодезической сети, анализа стабильности опорной сети, определения величин деформаций плотин гидроэлектростанций и преобразования координат, полученных из спутниковых наблюдений, в локальную систему координат. Выполнена разработка методов уравнивания спутниковой геодезической сети.

Диссертационная работа завершается заключением, списком литературы и приложениями.

Данная работа содержит 122 страницы машинописного текста, состоит из трех разделов с подразделами, включающих в себя 24 таблицы и 27 рисунков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основе исследований, проведенных в настоящей диссертационной работе, представляется возможным сделать обобщенный вывод о том, что представленный материал охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методов исследования деформационных процессов применительно к крупным инженерным сооружениям. В основу разработанного метода положены современные возможности определения осадок и смещений при использовании прямоугольных координат и применения глобальных спутниковых навигационных систем. При этом в процессе реализации упомянутого комплекса решены следующие задачи:

— разработана методика обработки результатов спутниковых измерений с целью выявления деформаций плотин гидроэлектростанций;

— разработана методика анализа стабильности пунктов опорной сети из измерений спутниковыми методами при наблюдениях за деформациями гидротехнических сооружений во Вьетнаме с использованием метода свободного уравнивания;

— выявлены математические зависимости изменения точности плоских конформных координат при анализе деформаций крупных инженерных сооружений;

— разработаны компьютерные программы для обработки результатов спутниковых измерений.