水库库容和淤积测量技术研究论文

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1、水库库容和淤积测量技术研究论文摘要：摘要：作者应用全球定位系统(GPS)和回声测深技术，对水库库容和淤积测量进行了研究，并提出了三角形构网方法，经实际运用取得了满意的效果。关键词：GPS库容淤积测量近年来，我国洪水灾害频繁发生，给国民经济和人民生命财产带来严重威胁和重大损失。水库作为人类蓄水发电、灌溉和防洪调度等的重要设施，发挥着越来越大的作用，并取得了巨大的社会效益和经济效益。水库库容和淤积量是水库调度的重要参数.freel,简称GPS)定位和回声测深技术，对湖南某库区水下地形进行了测量，并提出了根据三角形

2、构网方法，利用“三角柱”的水柱体积和淤积体积来获得库容和淤积量的新见解，经实际运用，取得了满意效果。1常规库容及淤积量的确定常规的库容计算方法多采用断面法。其库区容量的计算模型为：(1)式中：Vi、Li为第i个断面到第i+1个断面间的库容和距离；n为分段个数；Si、m、d、hi分别为第i个断面的面积、测点个数、点间距和每个测点的深度测量值。采用断面法虽然操作简单，但受前提假设的制约，精度难以保证。淤积量是根据前后两次的的库容较差获得，库容不准确，淤积量的计算精度就无从谈起。2高精度水下地形测量技术1,22.1

3、水下地形测量所谓水下地形测量，就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。随着GPS技术的迅速发展，水下地形测量方法取得了很大的进展。目前，水下地形测量技术已定型于采用GPS获取平面坐标，测深仪获取深度数据的基本模式。同时，为了获得水下地物的海拔高程，以及消除潮汐、水位落差等诸因素的影响，进行水位监测也是一个重要环节。水下地形测量现状示意图如下。针对上述现有模式，文献1对测量设备的选型、基准点的布设、潮汐观测的具体实施等诸多技术问题，进行了深入探讨。2.2GPS载波相位差分定位技术和回声测深技术随着GPS技

4、术的发展，GPS日益广泛应用于水利电力工程的各个方面。为了提高定位精度，一般均采用差分技术。在众多的差分技术中，伪距差分和载波相位差分是最为常用的两种测量模式，后者的定位精度较高(厘米级)，通常用于高精度的测量工程和研究中。图1水下地形测量现状示意载波相位差分测量的定位精度很大程度上依赖于整周模糊度能否在航精确确定。整周模糊度在航解算(OTF)是一种动态环境下的模糊度确定方法，它可省去在精密动态定位中的的静态初始化过程。常规精密定位中复杂的整周跳变问题也因OTF的引入变得十分简单。载波相位差分测量整周模糊度的

5、确定模型为：Xk=Φk-1Xk-1+Γk-1的建立等。然而，相对于传统库容和淤积量的确定方法，由于采用了先进的测控设备，无疑会增大测量和计算方法上的复杂度，但这些是可以通过计算机编程来自动化实现的。现将上述方法在实际数据处理中的几个难点加以讨论。(1)对于比较大的库区，如江河形成的自然库区，数据量会随水域面积的增加而急剧增大。在利用这些数据构造库区三角形时会因存储量和搜索范围过大，占用过多的计算机内存，可能会导致计算速度过慢或者死机。为克服这一问题，在三角形构造中可采用一种快速的三角形构网方法，即局域搜索法。

6、根据测区范围和测点的数量，可事先对整个区域根据坐标进行划分，然后在结合拓展三角形的范围索引各个分割区，在小区域内实现快速搜索。这样可以大大的节约计算机内存，提高三角形的构网速度。(2)通过水下地形测量可给出水面以下的深度，以及根据水面下的实测结果计算水底到水面高程变化的库容曲线，而对于高于当前水面的水位面库容曲线无法进行计算和绘制。为了得到一个全面反映库区容量变化的库容曲线，需要将库区边缘数字高程信息引入库容计算中。库区边缘陆地的数字高程信息可通过两种途径获得。一种是利用GPS载波相位差分技术进行动态地形测量

7、获得；另一种方法是通过已有的地形图或DTM获得。若利用GPS载波相位差分测量技术获得陆地数字信息，则GPS天线相位中心的平面位置即为陆地测点的平面位置，相位中心的高程减去天线高便是陆地高程。(3)在(2)中，已有地形图与现有测量成果共同用于库容曲线计算时，两套资料的高程和坐标基准必须匹配。对于将水底点的深度转换成高程问题，传统的解决方法是，在进行水下地形测量的同时，同步进行水位观测，以获取水位面高程。当测区的水位面随时间(或距离)变化较大时，要定期(或定距离)的进行水位观测，并利用观测所得时间(或距离)与潮位

8、的对应关系，内插出每一时刻(或每一位置)的水位面高程；若水位变化微小或基本不发生变化，无须内插，仅测量一个水位面高程即可。根据文献3和4，现代水下地形测量，省去了上述烦琐的过程，直接利用GPSRTK技术获得水底点高程。根据图1和GPS载波相位测量技术，只要量取GPS天线相位中心到换能器之间的垂距hG-T得水位面的高程hsurface，进而获得水底点的高程hb。设h为测量的水深，GPS相位中心的高程为