Разработка методики определения деформаций плотин гидроэлектростанций по результатам спутниковых геодезических измерений во Вьетнаме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Нгуен Вьет Ха

• Нгуен Вьет Ха
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нгуен Вьет Ха

ВВЕДЕНИЕ.

1. ДЕФОРМАЦИИ ПЛОТИН ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ.

1.1. Гидроэлектростанции Вьетнама.

1.1.1. Физико-географическое положение и гидрография.

1.1.2. Климат Вьетнама.

1.1.3. Геология В ьетнама.

1.1.4. Гидроэлектрический и гидроэнергетический потенциалы Вьетнама.

1.2. Деформации гидротехнических сооружений.

1.2.1. Значение и задачи наблюдений.

1.2.2. Сроки и частота проведения измерений.

1.2.3. Точность измерения деформаций.

1.3. Геодезические методы наблюдений за деформациями.

2. СПУТНИКОВЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ В ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТАХ.

2.1. Глобальные системы определения местоположения ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS.

2.2. Ошибки результатов измерений.

2.2.1. Источники ошибок спутниковых наблюдений.

2.2.2. Поправки, вводимые в результаты измерений.

2.2.3. Ошибки, связанные с геометрией расположения спутников, находящихся в зоне проводимых наблюдений.

2.2.4. Ослабление влияния геометрического фактора на точность GPS-позиционирования.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСАДОК И СМЕЩЕНИЙ ПЛОТИН ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.

3.1. Анализ стабильности пунктов опорной сети при наблюдениях за горизонтальными смещениями гидротехнических сооружений во Вьетнаме.

3.1.1. Теоретические предпосылки и алгоритм вычисления.

3.1.2. Пример вычисления.

3.2. Определение деформаций традиционными методами.

3.2.1. Наблюдения за осадками.

3.3. Спутниковые методы определения деформаций плотин.

3.3.1. Анализ стабильности пунктов пространственной опорной сети при наблюдениях за деформациями гидротехнических сооружений спутниковыми методами.

3.3.2. Определение деформаций плотин ГЭС.

3.4. Преобразование координат из спутниковой пространственной системы в локальную систему координат.

3.4.1. Преобразование координат из спутниковой пространственной системы в местную систему координат.

3.4.2. Преобразование координат из спутниковой системы GPS в плоскую систему х,у\\Нъ проекции Гаусса.

3.4.3. Оценка точности вычисления деформаций сооружений по результатам спутниковых наблюдений.

3.5. Программирование алгоритма для обработки результатов геодезических измерений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 методами; источники 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 диссертации по теме «Геодезия», Нгуен Вьет Ха

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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нгуен Вьет Ха, 2010 год

1. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Т. 1, 2. М.: ФГУП, 2006.

2. Арнольд К. Методы спутниковой геодезии. М.: Недра, 1973.

3. Бойко Е.Г. Высшая геодезия. Часть II. Сфероидическая геодезия. Учебникдля вузов. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003.

4. Болгов И.Ф. Точные измерения перемещений земной поверхности и сооружений. Изд-во Саратовского университета. 1982.

5. Войтенко С.П., Учитель И.Л., Ярошенко В.Н., Капоякин Б.Б. Геодинамика. Основы кинетической геодезии. Одесса, Астропринт, 2007.

6. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Уравнивание геодезических построений. Справочное пособие: М.: Недра, 1989.

7. Бурденкова Т.Н. Разработка и исследование методики геодезических наблюдений за осадками и деформациями сухих доков. Дисс. на соиск. уч. ст. кандидата технических наук, М., 1992.

8. Ганьшин В.Н., Стороженко А.Ф., Буденков H.A. и др. Геодезические методы измерения вертикальных смещений и анализ устойчивости реперов. М.: Недра, 1991.

9. Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. М.: Картгеоцентр, 2004.

10. Генике A.A., Черненко В.Н. Исследование деформационных процессов на Загорской ГАЭС спутниковыми методами. // Геодезия и Картография. № 2. М.: 2003.

11. Герасимов А.П., Назаров В.Г. Местные системы координат. М.: 2010.

12. Герасимов А.П. Уравнивание государственной геодезической сети. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1996.

13. Глотов Г.Ф. Курс инженерной геодезии. М.: Недра, 1972.

14. Зайцев А.К., Марфенко C.B., Михелев Д.Ш. Геодезические методы исследования деформаций сооружений. М.: Недра, 1991.

15. Залуцкий В. Т. О преобразованиях координат в спутниковой технологии. // Известия Вузов. Геодезия и картография, 2002, № 7, с. 17-24.

16. Карлсон A.A. Измерение деформации гидротехнических сооружений М.: Недра, 1984.

17. Карлсон A.A. Деформации плотин и их оснований. М: Недра. 1991.

18. Клюшин Е.Б., Куприянов А.О., Шлапак В.В. Спутниковые методы измерений в геодезии (часть 1). Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2006.

19. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. и др. Инженерная геодезия. Учебник для вузов. М.: АКАДЕМИЯ, 2004.

20. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш., Зайцев А.К., Барков Д.П., Пискунов М.Е., Горбенко О.И., Скокова Р.Ф. Практикум по прикладной геодезии. Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений. М.: Недра, 1993.

21. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. Учебник для вузов. М.: Недра, 1981.

22. Лобанов A.A., Михелев Д.Ш. Разработка методики наблюдений за осадками инженерного сооружения геодезическими методами. Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2009.

23. Маркузе Ю.И. Основы уравнительных вычислений. М.: Недра, 1990.

24. Маркузе Ю.И., Бойко Е.Г., Голубев В.В. Геодезия. Вычисления и уравнивание: М.: Геодезиздат, 1994.

25. Маркузе Ю.И. Алгоритмы для уравнивания геодезических сетей на ЭВМ. М.: Недра, 1989.

26. Марфенко C.B. Геодезические работы по наблюдению за деформациями сооружений. Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2004.

27. Михелев Д.Ш. и др. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений. М.: Недра, 1977.

28. Межвузовский сборник научных трудов. Под редакцией Панкрушина В.К. Математическая обработка и интерпретация многомерных временных рядов геодезических наблюдений. Новосибирск, 1989.

29. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии: М.: Недра, 1979.

30. Нгуен Вьет Ха. Оценка точности вычисления деформаций по результатам спутниковых наблюдений. // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №6, 2010.

31. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия. М.: Недра, 1978.

32. Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. М.: Недра, 1980.

33. Тамутис З.П. Проектирование инженерных геодезических сетей. М.: Недра, 1990.

34. Трехо Сото Мануэль. Разработка методики результатов геодезических измерений при наблюдении за осадками и смещениями крупных инженерных сооружений спутниковыми методами. Дисс. на соиск. уч. ст. кандидата технических наук. Москва, 2007.

35. Трехо Сото Мануэль. Применение топоцентрических прямоугольных координат при изучении деформаций крупных инженерных сооружений спутниковыми методами. // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 5, 2006. С. 54 -62.

36. Сухов А.Н. Системный анализ геодезических измерений. М.: Недра, 1991.

37. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2003.

38. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. М.: Недра, 1976.

39. Федеральное Космическое Агентство. Информационно-аналитический центр. Прикладной потребительский центр. Electronic resource. Режим доступа: www.glonass-ianc.rsa.ru.

40. СНиП III-2-75. Геодезические работы в строительстве. М.: 1985.

41. Чан Хань, Нгуен Вьет Ха. Анализ стабильности пунктов опорной сети при наблюдении за горизонтальными смещениями гидротехнических сооружений во Вьетнаме. // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 5, 2008, С. 33-38.

42. International Global Navigation Satellite System. Electronic resource. Режим доступа: www.igscb.jpl.nasa.gov.

43. В. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger and J. Collins. GPS-Theory and Practice. Springer Wien New York. Fifth, revised edition. 2001.

44. Федеральное космическое агентство. Информационно-Аналитический центр.http://www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/f?p=201:20:1321550322770683-87-06. .NO (Tai lieu can xem va cap nhat moi)

45. Tran Khanh. Приложения свободного уравнивания для обработки результатов инженерно-геодезических измерений, Сборник научных статей по горному делу и геологии, том XXI, Ханой, С. 74-81. 1996.

46. Анатолий А.С. Русско-вьетнамский разговорник, 1981.

47. Luang Van Dai, vai net ve nganh dien VN, http://www.vncold.vn. 200848. http://vneconomy.vn/20090813080916457P0Cll/dan-so-viet-nam-dat-gan-86-trieu-nguoi.htm, 2009.

48. Wikipedia. Tinh (Viet Nam) http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E 1 %BB%89nh -(Vi%El%BB%87t Nam)

49. VNcold. Hoi dap Ion va phat trien nguon nuoc о Viet Nam. 2010. http.7/www.vncold.vn/En/Web/Content.aspx?distid=375

50. Dir Bao Thai Tiet Bao Lut Viet Nam. 2010. http://www.vnbaolut.com/52. http://www.mientrung.com/content/view/2685/134/

51. Ha Anh. Phong ngira nguy со dong dat a Viet Nam. 2009. http://www.anninhthudo.vn/Tianyon/Index.aspx? ArticleID=43972&ChannelID =5