Đang tải... (xem toàn văn)
Đất nước ta với hơn 500 công trình thủy điện lớn nhỏ đã được xây dựng và đưa vào sử dụng. Đây là nguồn cung cấp điện năng chủ yếu cho của nước ta. Do vậy, việc xây dựng các công trình thủy điện phải theo một quy trình nghiêm ngặt, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khắt khe, độ chính xác cao. Việc xây dựng đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao thì việc theo dõi, quản lý và sử dụng các công trình thủy điện cũng có yêu cầu khắt khe không kém. Đã có nhiều trường hợp vỡ đập thủy điện trên thế giới đã làm cho hàng nghìn người chết và thiệt hại nặng nề về cơ sở vật chất. Do vậy việc theo dõi, quan trắc độ biến dạng của công trình thủy điện là rất cần thiết và phải được thực hiện 1 cách hệ thống, thường xuyên. Công nghệ định vị vệ tinh đã quá quen thuộc trong đời sống chúng ta từ 5 năm trở lại đây, đặc biệt công nghệ định vị vệ tinh đã được ứng dụng rất rộng rãi trong sản xuất trắc địa – địa hình. Đây là công nghệ đo đạc tiên tiến, thuận lợi cho công tác xây dựng các mạng lưới khống chế trắc địa. Ở các nước phát triển như Mỹ, Nga, Balan, Trung Quốc… đã có rất nhiều công trình nghiên cứu được công bố về sử dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Tuy nhiên ở nước ta việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện vẫn chưa được đề cập thỏa đáng trong các nghiên cứu khoa học cũng như trong thực tế sản xuất. Vì vậy tôi chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện” nhằm khảo sát tính thực tiễn của việc ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện. Và giúp nâng cao hiệu quả việc quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện.
1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả luận văn xxxxxxxxxxxx 2 MỤC LỤC Tên mục Tran g LỜI CAM ĐOAN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC CÁC BẢNG 6 DANH MỤC CÁC HÌNH 7 MỞ ĐẦU 8 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN 12 1.1 Đặc điểm kết cấu và yêu cầu quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện 12 1.2 Đánh giá thực trạng công tác quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện ở Việt Nam và trên thế giới 22 1.3 Hệ thống định vị vệ tinh và khả năng ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang công 25 3 trình 1.4 Giới thiệu một số công trình quan trắc biến dạng bằng công nghệ định vị vệ tinh 35 Chương 2. KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG THÀNH LẬP LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN 37 2.1 Thiết kế lưới trắc địa mặt bằng trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện 37 2.2 Khảo sát phương pháp thành lập lưới định vị vệ tinh cho mục đích quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện 43 2.3 Khảo sát phương pháp thành lập lưới kết hợp trị đo mặt đất và trị đo định vị vệ tinh 47 2.4 Đặc điểm ước tính độ chính xác lưới định vị vệ tinh cạnh ngắn và lưới kết hợp trị đo mặt đất và trị đo định vị vệ tinh 50 2.5 Phân tích, so sánh việc thành lập lưới quan trắc chuyển dịch ngang theo các phương pháp khác nhau tại công trình thủy điện Hòa bình 57 Chương 3. YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ CÔNG TÁC ĐO ĐẠC, XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG 61 4 BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH 3.1 Những yêu cầu kỹ thuật trong đo đạc định vị vệ tinh cho mục đích quan trắc chuyển dịch ngang 61 3.2 Quy trình xử lý số liệu lưới trắc địa đo đạc bằng công nghệ định vị vệ tinh 67 3.3 Quy trình phân tích độ ổn định các mốc cơ sở trong mạng lưới thành lập bằng phương pháp định vị vệ tinh 72 3.4 Nghiên cứu thuật toán và quy trình xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ định vị vệ tinh 80 3.5 Quy trình xử lý số liệu lưới kết hợp trị đo mặt đất và trị đo định vị vệ tinh 81 Chương 4. THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN XỬ LÝ LƯỚI ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRÊN CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 88 4.1 Giới thiệu về công trình thực nghiệm: công trình thủy điện Hòa bình 88 4.2 Tính toán bình sai số liệu lưới cơ sở được đo bằng công nghệ định vị vệ tinh 91 4.3 Phân tích độ ổn định lưới cơ sở công trình thủy điện Hòa bình. 93 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 101 6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thứ tự Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 MPQĐ Mặt phẳng quỹ đạo 2 GPS Global Positioning System 3 Rinex Receiver Independent Exchange 4 SSTP Sai số trung phương 5 TBC Trimble Business Center 6 TTC Trimble Total Control 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên Bảng 1.1 Yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang công trình 1.2 Một số thông số kỹ thuật của hệ thống định vị vệ tinh 1.3 Thông điệp dẫn đường của các hệ thống định vị vệ tinh 2.1 Yêu cầu độ chính xác các cấp lưới 2.2 Ước tính độ chính xác lưới quan trắc thủy điện Hòa bình 3.1 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo đạc định vị vệ tinh các cấp 3.2 Yêu cầu về thời gian tối thiểu của các ca đo 4.1 Nhiệm vụ kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy điện Hòa bình 4.2 Kết quả bình sai tọa độ lưới cơ sở 4.3 Tọa độ chu kỳ 1 và tọa độ chu kỳ đang xét 4.4 Độ lệch tọa độ và tọa độ các điểm trong hệ tọa độ mới 4.5 Giá trị chuyển dịch của các điểm 4.6 Tọa độ các điểm trong hệ mới và độ dịch chuyển của các điểm trong lần lặp 1 4.7 Tọa độ các điểm trong hệ mới và độ dịch chuyển của các điểm trong lần lặp 2 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hìn h vẽ Tên hình vẽ Tran g 1.1 Hồ chứa nước 13 1.2 Đập dâng và đập tràn thủy điện 15 1.3 Đường ống áp lực vào nhà máy thủy điện Nậm chanh 16 1.4 Biểu đồ tương quan giữa thời gian ca đo và sai số cạnh Baseline 29 2.1 Đồ hình liên kết các điểm đo định vị vệ tinh 45 2.2 Sơ đồ quy trình xây dựng lưới định vị vệ tinh – mặt đất 49 2.3 Sơ đồ lưới quan trắc công trình thủy điện Hòa bình 59 3.1 Giao diện chính của phần mềm TTC 69 3.2 Giao diện module nhập dữ liệu và xử lý cạnh 69 3.3 Giao diện module cài đặt hệ tọa độ và Geoid 70 3.4 Giao diện module bình sai lưới 70 3.5 Trang Hyper page trình bày kết quả bình sai 71 3.6 Giao diện chính phần mềm Dpsurvey 71 3.7 Module biên tập kết quả bình sai lưới 72 3.8 Sơ đồ tính toán phân tích độ ổn định mốc cơ sở 80 4.1 Nhà máy thủy điện Hòa bình 88 4.2 Lưới khống chế cơ sở thủy điện Hòa bình 91 4.3 Sơ đồ lưới cơ sở khi bình sai fix 1 điểm gốc (điểm T16) 93 9 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất nước ta với hơn 500 công trình thủy điện lớn nhỏ đã được xây dựng và đưa vào sử dụng. Đây là nguồn cung cấp điện năng chủ yếu cho của nước ta. Do vậy, việc xây dựng các công trình thủy điện phải theo một quy trình nghiêm ngặt, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khắt khe, độ chính xác cao. Việc xây dựng đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao thì việc theo dõi, quản lý và sử dụng các công trình thủy điện cũng có yêu cầu khắt khe không kém. Đã có nhiều trường hợp vỡ đập thủy điện trên thế giới đã làm cho hàng nghìn người chết và thiệt hại nặng nề về cơ sở vật chất. Do vậy việc theo dõi, quan trắc độ biến dạng của công trình thủy điện là rất cần thiết và phải được thực hiện 1 cách hệ thống, thường xuyên. Công nghệ định vị vệ tinh đã quá quen thuộc trong đời sống chúng ta từ 5 năm trở lại đây, đặc biệt công nghệ định vị vệ tinh đã được ứng dụng rất rộng rãi trong sản xuất trắc địa – địa hình. Đây là công nghệ đo đạc tiên tiến, thuận lợi cho công tác xây dựng các mạng lưới khống chế trắc địa. Ở các nước phát triển như Mỹ, Nga, Balan, Trung Quốc… đã có rất nhiều công trình nghiên cứu được công bố về sử dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Tuy nhiên ở nước ta việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện vẫn chưa được đề cập thỏa đáng trong các nghiên cứu khoa học cũng như trong thực tế sản xuất. Vì vậy tôi chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện” nhằm khảo sát tính thực tiễn của việc ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công 10 trình thủy lợi, thủy điện. Và giúp nâng cao hiệu quả việc quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả năng và điều kiện ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi thủy điện. Xác định các biện pháp xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng công nghệ định vị vệ tinh. 3. Nội dung nghiên cứu Khảo sát ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh cho mục đích thành lập hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện. Nghiên cứu xây dựng thuật toán và quy trình xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi, thủy điện bằng công nghệ định vị vệ tinh. Khảo sát thành lập hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình trên mô hình thực nghiệm. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin, tài liệu liên quan. Phương pháp phân tích: Sử dụng các công cụ đánh giá, phân tích logic các tư liệu, đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra kết luận chính xác làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra. Phương pháp chuyên gia: thu thập, tổng hợp và phân tích các ý kiến của chuyên gia làm cơ sở để đưa ra kết luận khoa học. [...]... trúc luận văn b, Phần nội dung chính: - Tổng quan về công tác quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện - Khảo sát ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong thành lập lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện - Yêu cầu kỹ thuật trong đo đạc, xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ định vị vệ tinh - Thực nghiệm ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong. .. thế giới Trên thế giới đã có nhiều quốc gia áp dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang các công trình thủy lợi – thủy điện như: Mỹ là quốc gia sử dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện nhiều nhất Điển hình như công trình quan trắc chuyển dịch ngang sử dụng công nghệ GPS cho đập Libby (Đập Libby nằm ở Lincoln, Montana trên... định hướng, nhận thức đúng đắn để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này 13 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN 1.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN 1.1.1 Đặc điểm kết cấu của các công trình thủy lợi – thủy điện Các công trình thủy lợi nói chung và công trình thủy điện nói riêng là loại công trình. .. khăn trong việc sử dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện đó là thời gian quan trắc lâu hơn so với sử dụng toàn đạc điện tử, chi phí đắt hơn so với sử dụng phương pháp quan trắc truyền thống 1.4 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG TRÌNH QUAN TRẮC BIẾN DẠNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH 1.4.1 Trên thế giới Trên thế giới đã có nhiều quốc gia áp dụng công nghệ. .. lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng công nghệ định vị vệ tinh 1.3 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐỂ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH 1.3.1 Tổng quan về hệ thống định vị vệ tinh Hệ thống định vị vệ tinh là một hoặc nhiều khối bao gồm nhiều vệ tinh được phóng lên không gian theo các quỹ đạo được tính toán trước nhằm phục vụ nhiều mục đích khác nhau trong cuộc sống... những công trình được quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ định vị vệ tinh, cụ thể là sử dụng hệ thống GPS Với các nước như Nam Phi, Hàn Quốc, Bồ Đào Nha, Hy Lạp, Canada cũng áp dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện: Công trình mỏ đồng Phalaborwa (Nam Phi), cầu Incheon (Hàn Quốc), đập thủy điện Lagre (Bồ Đào Nha), đập Ladhon (Hy Lạp), thủy. .. trắc chuyển dịch ngang với các thiết bị đo đạc hiện đại và tối tân nhất, trong đó cũng có nhiều công trình đã ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh để quan trắc chuyển dịch ngang Để làm được như thế là do các nước có năng lực sản xuất thiết bị định vị vệ tinh hiện đại, trên lãnh thổ đất nước có nhiều trạm tham chiếu (Trạm CORS) 1.2.2 Thực trạng công tác quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy. .. động hóa GPS quan trắc biến dạng ngoài đã đưa vào sử dụng từ tháng 3 năm 1998 1.4.2 Ở Việt Nam Hiện tại ở Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh vào quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện vẫn chỉ dừng lại ở bước nghiên cứu và thực nghiệm, trong đó công nghệ GPS đang được thực nghiệm ứng dụng tại một số công trình như: Việc thử nghiệm ứng dụng công nghệ GPS được công ty tư... sử dụng rộng rãi nhất Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp trắc địa cũng có rất nhiều phương pháp khác nhau: phương pháp truyền thống (sử dụng máy kinh vĩ, toàn đạc điện tử ) hoặc phương pháp hiện đại như sử dụng hệ thống định vị vệ tinh Hiện nay trên thế giới đang nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong công tác quan trắc chuyển dịch ngang, cụ thể là nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị. .. cao độ chính xác trong định vị tương đối Người đo phải chú ý khi thao tác tại trạm máy để tránh các sai số hay nhầm lẫn của người đo 1.3.3 Khả năng ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi – thủy điện Với số lượng vệ tinh của các hệ thống định vị vệ tinh nhiều và hiện đại như hiện nay, đồng thời tính năng của các thiết bị thu tín hiệu vệ tinh cũng được