Προσδιορισμός τωμ οριζόντιων μετακινήσεων του φράγματος της λίμνης Πλαστήρα με επίγειες γεωδαιτικές μεθόδους

Abstract

Τα φράγματα, έχουν ειδικές απαιτήσεις χάραξης στη φάση της κατασκευής, αλλά και παρακολούθησης της συμπεριφοράς τους κατά τη φάση λειτουργίας τους. Οι οριζόντιες και οι κατακόρυφες μετακινήσεις τους μπορούν να δημιουργήσουν σοβαρά προβλήματα, μέχρι και την αστοχία τους, με συνέπεια τη διακινδύνευση ανθρώπινων ζωών, δημόσιας και ιδιωτικής περιουσίας. Το φράγμα Ταυρωπού -γνωστό και ως φράγμα λίμνης Πλαστήρα- του νομού Καρδίτσας, το μοναδικό τοξωτό φράγμα από οπλισμένο σκυρόδεμα, με διπλή καμπυλότητα, στην Ελλάδα, κατασκευάστηκε από τη ΔΕΗ το 1960 με σκοπό τη συμβολή στον εξηλεκτρισμό της χώρας, την άρδευση και ύδρευση μεγάλου μέρους του θεσσαλικού κάμπου. Στο φράγμα Ταυρωπού, προσδιορίζονται από ειδικευμένο προσωπικό της ΔΕΗ που έχει την ευθύνη της λειτουργίας του, οριζόντιες μετακινήσεις με τη χρήση εκκρεμών κάθε μήνα και κατακόρυφες μετακινήσεις με τη μέθοδο της Γεωμετρικής Χωροστάθμησης ανά εξάμηνο. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στη διαδικασία ανίχνευσης των οριζόντιων μετακινήσεων του συγκεκριμένου φράγματος στο χρονικό διάστημα Αύγουστος 2011 – Νοέμβριος 2011 με την ίδρυση ενός γεωδαιτικού δικτύου οριζοντίου ελέγχου και τη σάρωση της επιφάνειας του φράγματος τις ίδιες χρονικές στιγμές. Το Δίκτυο Οριζοντίου Ελέγχου (Δ.Ο.Ε.) που ιδρύθηκε αποτελείται από επτά κορυφές, τέσσερις από τις οποίες έχουν εγκατασταθεί στο σώμα του φράγματος (τρεις στη στέψη του και μία στην κατάντη επιφάνειά του). Η μέτρηση των στοιχείων του δικτύου (οριζόντιες γωνίες και αποστάσεις μεταξύ των κορυφών του) έγινε τον Αυγουστο και το Νοέμβριο 2011 χρησιμοποιώντας Ολοκληρωμένο Γεωδαιτικό Σταθμό υψηλής ακρίβειας. Η συνόρθωση των παρατηρήσεων και η επίλυση του δικτύου έγινε με τις ίδιες αρχικές συνθήκες. Από την επίλυση προέκυψε το διάνυσμα των συντεταγμένων των κορυφών του δικτύου σε αυθαίρετο τοπικό σύστημα αναφοράς για τις δύο χρονικές στιγμές μέτρησης και οι αντίστοιχοι πίνακες μεταβλητότητας – συμμεταβλητότητας. Στη συνέχεια, προσδιορίζονται, για το χρονικό διάστημα που αναφέρθηκε, οι στατιστικά σημαντικές οριζόντιες μετακινήσεις των κορυφών του δικτύου για επιλεγμένο επίπεδο εμπιστοσύνης (95%). Επιπρόσθετα πραγματοποιήθηκε σάρωση της επιφάνειας του φράγματος στις δύο φάσεις, με τη χρήση εικονοσταθμού, με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας προσδιορισμού της μετακίνησης ολόκληρης της επιφάνειας του φράγματος, καθώς και τη σύγκριση των γεωμετρικών χαρακτριστικών του με αυτά των κατασκευαστικών σχεδίων. Στο πλάισιο αυτό πραγματοποιήθηκε προσαρμογή επιφάνειας στο νέφος σημείων μέσω λογισμικού καθώς και προσαρμογή καμπύλης σε αυτό σε διάφορες στάθμες μέσω της Μ.Ε.Τ. Τα αποτελέματα που προέκυψαν συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα κατασκευαστικά στοιχεία που δόθηκαν από τη ΔΕΗ.

The monitoring of the static behavior of large dams is of great importance since their safety is crucial for people living downstream. The Tavropos dam – known also as Plastiras Lake dam, sited in the area of Karditsa, was constructed during 1960 by the Public Electricity Power of Greece. The dam’s horizontal displacements are determined through monthly measurements of the pendulums established while the vertical displacements are estimated through geometric leveling every six months. This diploma thesis deals with the geodetic monitoring of the above mentioned dam for the time interval August - November 2011, using geodetic methodology. For this purpose, a Horizontal Control Network (H.C.N.) was established in the region. The network consists of seven points, four of which are established on the dam's downstream body (three on the dam’s crest). The network's elements (horizontal angles and distances between the network's points) were measured using Total stations of high precision during two measuring epochs August and November 2011. The observations of both epochs were adjusted using Least Squares Method, with the same initial conditions, and the coordinates of the network's points in a local reference system were estimated together with the corresponding covariance matrices for the two measuring epochs. Following, the statistically significant horizontal displacements of the network’s points, for the above mentioned time interval were estimated for a confidence level (95%). Moreover, the downstream surface of the dam was scanned during the same measuring epochs, using an Imaging Total Station in order to investigate the possibility of the dam monitοring using scanning technology. For this purpose, the points cloud of each scanning was approximated with a surface using special software. The cross sections (curves) of the resulting surfaces at selected height levels were compared to each other for the two measuring epochs. These curves were also compared to those estimated through least squares techniques using as observations the coordinates of the points for the same height levels. Finally all the curves were compared to those of the dam's construction plans, provided by the Public Company of Electricity.