一城一北斗|鴨嘴河布西大壩運行安全在線監測系統 BD研發及應用

申報單位：四川華潤鴨嘴河水電開發有限公司

聯合申報單位：

主要完成人：董志榮、劉正旭、韓昌根、李立安、姜其彬、柳德均

一、案例簡介

四川華潤鴨嘴河水電開發有限公司運營的梯級水電站位于四川省涼山州木里縣境內，是雅礱江右岸一 級支流。布西水電站是梯級水電站第一級電站，即“龍頭”水庫電站，地位舉足輕重。為了實時監控布西 水庫壩體及其建構筑物的運行狀況，改變傳統監測中人力投入大、誤差率高的現狀，2024年四川華潤鴨嘴 河水電開發有限公司建成了大壩安全監測系統。該系統依托BD導航系統的高精度定位，實現了對壩體及 建構筑物運行狀態的實時掌握，確保了工程安全運行，有效提升了工程管理效率。水庫的安全不但關系著 企業的收益，同時關系著下游人員、財產等的安危，為了解大壩運行性態，需要對大壩的環境量、變形(水 平位移、垂直位移)、滲流(繞壩滲流、滲透壓力、滲流量)、壓力(應力)及溫度、地震反應監測等參數 進行監控。布西水庫大壩監測采集點位分布廣不集中，地理環境復雜，未建設BD自動監測前布西大壩監 測主要是由人工來觀測。人工觀測存在缺點：觀測勞動強度大，需要定期到水電站進行數據觀測，浪費人 力物力；監測效率低，監測精度人為誤差大，且監測過程中存在較大人身安全隱患。特殊時期加密觀測時， 人工手段效率低，很難及時獲取到高頻率的監測信息，不利于大壩及建構筑物的安全穩定性監控、預警及 分析；觀測數據實時性差，無法及時反應水工建筑物變化情況，特別在遇到大壩性態異常或洪水、地震等 異常情況時，不能實施動態高頻次的監測；觀測數據需要人為保存歸檔，數據量累計起來后容易產生數據 缺失，觀測數據需要人為統計分析、繪制表格，缺少一套直觀的可視化程度高的大壩安全監測系統平臺。 本項目具體分為2個課題：基于BD衛星技術在水電堆石壩的安全監測精度的研究；在高海拔、復雜峽谷 環境下通過地基增強實現高精監測的應用效果研究。

二、技術方案

布西大壩外部監測自動化改造，需在布西大壩外部監測點附近穩固基巖現場環境合適位置建設2個BD

GNSS基點；在監測墩標上安裝31個BD GNSS測點；購置、安裝BD GNSS設備及附屬設施、供電電纜、 通訊光纖等，實現布西大壩外部監測點的平面、垂直位移在線監控功能。

項目現場高程落差較大，考慮設備解算精度能夠達到標準要求，基準站與監測站之間的高差盡量不超 過80米，初步按照該距離為基準站分配監測站點，解算弧長不低于8小時，采用基于單基站的后處理解 算方式獲取高精度監測值，使用扼流圈天線改善衛星接收信號質量。在改造安裝過程中保留原有每個測點 盤面安裝的單棱鏡、保護罩，鑒于BD GNSS新技術在布西大壩安全領域的應用，確保BD GNSS監測數據 的可靠性、準確性、連續性，BD GNSS調試、運行期測讀的成果，與人工測讀成果進行比對，進行可靠 分析。監測系統根據現場實際情況進行供電，遵循方便、快捷、穩定的供電方式，以市電供電，穩定長期 供電為主。GNSS用電根據就近取電原則取自壩后A1,A2,A3,A4觀測房及布西大壩左右岸B1,B2觀

測房。因考慮該項目地處高海拔地區溫差大，兩岸邊坡山勢陡峭，巖體破碎，通信運行有一定風險，為減 少后期通訊運行風險，故采用每個測點單獨布設一根光纖。光纜敷設(含穿管敷設、光纖熔接),大部分 與供電電纜走線一致，二者需穿管敷設。

三、創新亮點

1)部署一體化BD監測終端，實現BD衛星信號跟蹤、觀測數據采集，建設大壩BD監測網，采用基于環境建模的精密單點定位和實時動態定位(RTK)的聯合解算策略，從而分析布西大壩形變內在關聯性。

2)利用水利水電工程復雜工況場景下的BD高精度形變監測解算系統，重點攻克高山峽谷場景化的痛 點和難點。在衛星實時數據質量監測體系、復雜場景下的衛星數據處理方法及理論、山區復雜大氣建模、 高精度實時網平差理論應用、高可用自動化系統架構等技術方向持續攻堅克難，實現BD高精度變形監測 能力在水電行業的普適應用，提升監測精度。

3)建立BD監測系統的快速響應、高靈敏度的監測體系，開發BD系統實時/準實時監測功能，以應 對在緊急地災工況條件下的監測需求，為應急工況下的快速監測及預警指標體系建設提供基礎。