Google earth軟件在小型水庫(kù)調(diào)洪演算的應(yīng)用

許 飛，劉小進(jìn)

（淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 淄博 255020）

我國(guó)的?。?）型水庫(kù)大部分興建于上個(gè)世紀(jì)60年代，水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)，堅(jiān)持運(yùn)行將近50年以后，大部分已成為病險(xiǎn)水庫(kù)，直接威脅到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。我國(guó)從2008年開(kāi)始大規(guī)模地開(kāi)展?。?）型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作，但水庫(kù)的基礎(chǔ)資料大部分已經(jīng)遺失，有些地形測(cè)量起來(lái)也相當(dāng)困難。本文通過(guò)對(duì)沂源縣小型水庫(kù)—高峪泉崖水庫(kù)的除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)，總結(jié)出一套利用Google earth軟件得到調(diào)洪演算中有關(guān)參數(shù)的方法。

1 應(yīng)用方法

1.1 應(yīng)用準(zhǔn)備

沂源縣?。?）型水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作共用了2 d時(shí)間，主要是向當(dāng)?shù)厮竟ぷ魅藛T全面了解水庫(kù)及水庫(kù)周邊的基本情況，包括大壩多年運(yùn)行情況、有無(wú)險(xiǎn)情、最高蓄水位、典型建筑物（壩頂、壩坡、溢洪道、放水洞等）、村莊以及道路的布置情況等，做好文字及照片形式的排查記錄并畫(huà)出庫(kù)區(qū)的簡(jiǎn)要布置圖。

1.2 軟件設(shè)置

首先，安裝并打開(kāi)Google earth軟件，在視圖下拉菜單中勾選工具欄、側(cè)欄、狀態(tài)欄、比例圖例和水面；然后，在側(cè)欄圖層選項(xiàng)卡中的kh.google.com下級(jí)菜單中勾選成像、邊界和地名、地方、照片、道路和地形；最后，在工具下拉菜單中打開(kāi)選項(xiàng)設(shè)置，將紋理顏色選為真彩色（32位），地形質(zhì)量選為最高，提升高度填3，其他設(shè)置可根據(jù)個(gè)人喜好選擇。

1.3 水庫(kù)定位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，在Google earth軟件中，對(duì)小水庫(kù)進(jìn)行定位。這項(xiàng)工作應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)踏勘結(jié)束后馬上進(jìn)行，如果有條件的話最好在踏勘結(jié)束的每天晚上完成當(dāng)天的踏勘成果。在軟件的搜索功能欄中輸入水庫(kù)所在的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村莊名稱，按回車(chē)鍵搜索。然后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘資料，主要是庫(kù)區(qū)簡(jiǎn)圖及周邊的主要道路及建筑物，以及軟件中插入的第三方照片，定位小水庫(kù)。在Google earth中水域的顏色一般為墨綠色。

1.4 繪制庫(kù)區(qū)水面輪廓線

通過(guò)Google earth可以清晰地看到小水庫(kù)的水面范圍，完成庫(kù)區(qū)水面輪廓線的繪制。繪制完成后可通過(guò)鼠標(biāo)右擊打開(kāi)屬性選項(xiàng)卡，在度量選項(xiàng)下查看水面輪廓線的周長(zhǎng)和面積。

1.5 流域特征綜合參數(shù)的計(jì)算

同時(shí)按住shift鍵和鼠標(biāo)左鍵，前后拖動(dòng)鼠標(biāo)就能改變視角，查看三維地形圖。在此視圖下，參照水面輪廓線的畫(huà)法沿分水嶺畫(huà)出水庫(kù)上游的匯流區(qū)域，通過(guò)屬性可以查看匯流區(qū)域的面積F。繪制上游干流線時(shí)，如果平面圖看不清楚，可以通過(guò)三維視圖沿河谷繪制。將鼠標(biāo)移動(dòng)到干流線上可以得到河道此處的海拔高度，同時(shí)還可以通過(guò)標(biāo)尺工具得到此處距入庫(kù)處的距離，因此，可以通過(guò)公式：

式中：Z1、Z2...Zn為自出口斷面起沿流程各特征地面點(diǎn)的高程，m；L1、L2...Ln為各特征點(diǎn)間的距離，m；L為干流長(zhǎng)度，m。

計(jì)算得到水庫(kù)上游河道的干流比降J，繼而通過(guò)公式

式中：L為干流長(zhǎng)度，m；F為控制流域面積，km2；J為干流比降。得到流域特征綜合參數(shù)K。

1.6 不同水位時(shí)的庫(kù)容計(jì)算

在Google earth軟件中將視圖調(diào)整到正好將整個(gè)水面輪廓線以及大壩包含，點(diǎn)擊屏幕右上角羅盤(pán)上的 “N”，重置北方向，在文件下拉菜單中選擇保存→保存圖像→屏幕，選擇合適的文件夾保存帶水面輪廓線和比例圖例的圖像。打開(kāi)CAD測(cè)量圖，在插入下拉菜單中選擇光柵圖像，插入保存好的水面輪廓線圖像，其中插入點(diǎn)在屏幕上指定，縮放比例暫定為1，旋轉(zhuǎn)角度為0，保證圖像與測(cè)量圖北方向一致。然后，在CAD中測(cè)量比例圖例標(biāo)尺的圖上距離，與實(shí)際距離相比得到圖像的比例尺。因?yàn)闇y(cè)量圖的比例都為1∶1 000，計(jì)算出縮放系數(shù)，將圖像縮放為1:1 000的比例尺大小。通過(guò)CAD繪圖次序?qū)D像的疊放次序后置。移動(dòng)圖像時(shí)將基點(diǎn)選為圖像與測(cè)量圖上很容易吻合的點(diǎn)，比如放水洞口、啟閉機(jī)房一角等。如果吻合不好可能是縮放比例不對(duì)或北方向不一致，查找原因后重新操作。如果吻合較好，就以圖像為底，用多段線繪制水面輪廓線。

1）根據(jù)測(cè)量圖中得到的高差及水平距離，計(jì)算出大壩上游壩坡及庫(kù)區(qū)的現(xiàn)狀地形坡比；2）由大壩壩腳高程預(yù)測(cè)庫(kù)底高程，得到不同水位時(shí)的水深h和中間水深處的高程；3）由現(xiàn)狀水面輪廓線高程與中間水深高程得到高差，再由坡比得到水平偏移距離，分段偏移水面輪廓線，得到不同水位時(shí)中間水深處的水面面積S；4）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式V=0.7Sh得到不同水位時(shí)對(duì)應(yīng)的庫(kù)容。

1.7 調(diào)洪演算

以《山東省小型水庫(kù)洪水核算辦法》為依據(jù)，結(jié)合流域特征綜合參數(shù)以及不同水位時(shí)的庫(kù)容，就可對(duì)水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪演算了。以沂源縣高峪泉崖水庫(kù)為例，在校核洪水即200年一遇（P=0.5%）的情況下，最大溢洪流量為26.01 m3/s，相應(yīng)調(diào)洪庫(kù)容為1.72萬(wàn)m3，總庫(kù)容5.59萬(wàn)m3，校核洪水位362.88 m。

2 結(jié)語(yǔ)

由于軟件版本的不同、數(shù)據(jù)的精度不高等問(wèn)題，這種方法不能替代測(cè)量圖適用于大型水利工程，但在不易測(cè)量的小型水利工程中應(yīng)用，還是能夠滿足要求的。本文可以作為一個(gè)探索，為以后的研究提供參考。