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黃河水電站水庫庫區水下地形測量



背景信息


地點:黃河萬家寨、龍口庫區水電站水庫庫區

時間:2018年10月

使用設備:ME120全自動無人船平臺、Kongsberg M3多波束、POS MV Surfmaster組合導航

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云洲ME120全自動無人船平臺

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Kongsberg M3多波束

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POS MV Surfmaster組合導航


及時監測水庫庫容狀況,可以為合理統籌制定水庫調水計劃提供準確的依據;掌握庫尾泥沙淤積上延過程及規律,更有利于確保水庫下游周邊區域安全,避免對村鎮、公路、庫尾沿岸居民及農田等產生洪水淹沒的威脅……因此,周期性對庫區水下地形進行測繪,對于水庫蓄水調水、安全管理至關重要。然而,在傳統的監測工作中,面對動輒上百萬平米的水庫面積,采用人工船進行斷面測量不但工作量巨大、耗時長、效率低,數據的精準性也容易受影響,因此,有關水利樞紐管理企業引入了云洲無人船進行測量,可以便捷地實現水下地形多波束斷面或全覆蓋測量,不但走線更準,淺水區的測量數據獲得更容易,泄洪時在下游多地進行檢測也更方便。

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現場作業中的無人船


作業詳情


測區一:

萬家寨庫區測區,萬家寨大壩上游沿岸線14km,涵蓋楊家灣支流0.7km。測量區域河谷呈U形,谷深壁陡,岸坡高100m以上,谷寬約430m,常水位水面寬200m。


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萬家寨庫區測區范圍圖


測區二:

龍口庫區測區,龍口大壩向上游沿岸線5km。


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龍口庫區測區范圍圖


無人船搭載多波束系統進行水下地形測量,根據實測水深值調整測線間距,以保證水下全覆蓋測量。在水深較淺區域,設置補測測線補充測量以滿足全覆蓋測量要求。本次測量數據生成了20cm格網3D圖,如下所示: 


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萬家寨測區及龍口測區3D地形全圖


根據多波束測量規范及水下地形測繪成圖規范要求,我們按照1:1000比例尺作圖,抽取數據點間隔10米,按照實際坐標位置生成測區全覆蓋水下地形等高線圖。等高線圖為1米等高距。


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龍口測區等高線圖

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龍口測區等高線圖局部放大


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監測斷面圖


測量數據比對

經過對比,無人船多波束測量斷面數據相對歷史作業數據高程測量結果較為吻合,偏差范圍在-0.02%到+0.19%之間。


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數據對比示意圖


應用結論

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測量現場畫面


水庫蓄水后,入庫泥沙將在庫內落淤,水庫泥沙淤積將侵占水庫調節庫容,逐漸影響水庫調節能力,影響取水口前各泄水建筑物的安全運行,同時,庫尾泥沙淤積上延還將對上游村鎮、公路、庫尾沿岸居民及農田等產生洪水淹沒威脅,對庫區水下地形進行測繪,可全面監測庫區泥沙及庫容,便于水電生產管理及計劃調度。此次測量,兩個測區的無人船多波束測量作業,按照測量要求及成果處理規范,完成測區的測量和成果輸出,滿足規范要求;無人船搭載多波束系統進行水下地形測量,無論是實際效率、數據精度,還是成本來看,優勢均遠大于傳統人工作業,適合在水庫及疏浚行業進行廣泛應用推廣。同時,無人船還可結合激光雷達等儀器,實現水上水下一體化測量,進一步提升應用效率及成果覆蓋范圍。


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