白沙水庫(kù)淤積測(cè)量探討

□茹新宇 □趙麗朋

（1河南省防汛抗旱指揮部辦公室；2河南省白沙水庫(kù)管理局）

1 概述

1.1 測(cè)區(qū)概況

白沙水庫(kù)位于淮河流域沙潁河水系潁河上游。壩址坐落于河南省禹州市、登封市交界處的白沙村?？刂屏饔蛎娣e985 km2，是以防洪為主、兼顧工農(nóng)業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程?，F(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)100 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)2000 a一遇，總庫(kù)容2.95億m3。

白沙水庫(kù)主要工程建筑有主壩、東副壩、西副壩、溢洪道、輸水洞、灌溉洞和副溢洪道等。水庫(kù)兩面環(huán)山，高差一般在50～100m左右，兩側(cè)有公路可以通行，交通條件較好。

1.2 任務(wù)目的

白沙水庫(kù)自1956年蓄水以來(lái)已運(yùn)行50余年，1987年白沙水庫(kù)管理局對(duì)水庫(kù)曾進(jìn)行過(guò)庫(kù)容測(cè)量，當(dāng)時(shí)布設(shè)斷面22條（主河道布設(shè)19條，支流布設(shè)3條），距今也已有近30 a，由此，很有必要對(duì)水庫(kù)及河道重新進(jìn)行庫(kù)容測(cè)量。

2 水庫(kù)庫(kù)容曲線測(cè)量

2.1 斷面位置的布設(shè)原則

根據(jù)庫(kù)區(qū)地形圖結(jié)合庫(kù)區(qū)現(xiàn)狀，從宏觀上確定庫(kù)區(qū)內(nèi)主縱線和河道中心線，依次在數(shù)字化地形圖上量取斷面樁號(hào)，盡量垂直水庫(kù)的主縱線和河道的中心線確定斷面方向。當(dāng)河道彎曲較大或水面、水深變化較大時(shí)應(yīng)增加斷面。為提高庫(kù)容計(jì)算精度，本次測(cè)量共布設(shè)54個(gè)水庫(kù)與河道斷面。

2.2 斷面測(cè)量

斷面測(cè)量分陸地測(cè)量和水下測(cè)量。

陸地?cái)嗝鏈y(cè)量：水庫(kù)陸地?cái)嗝纥c(diǎn)間距平地≤30m，遇到地形變化處加測(cè)斷面點(diǎn)。

在進(jìn)行水下斷面點(diǎn)測(cè)量時(shí)，作業(yè)人員將儀器固定在船上，并始終保持儀器底部接觸水面，這樣測(cè)深儀將儀器所得的水面坐標(biāo)點(diǎn)的水面高程自動(dòng)減去水面點(diǎn)所測(cè)得的水深，就是所測(cè)點(diǎn)的水下地面高程，并自動(dòng)記錄水下點(diǎn)位置與高程，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取水下點(diǎn)三維信息。

為了檢核斷面測(cè)量精度，本項(xiàng)目斷面測(cè)量時(shí)對(duì)斷面進(jìn)行了復(fù)測(cè)。共復(fù)測(cè)5個(gè)斷面，庫(kù)區(qū)測(cè)1個(gè)斷面，河道測(cè)4個(gè)斷面，然后進(jìn)行斷面精度統(tǒng)計(jì)，復(fù)測(cè)斷面與原測(cè)斷面圖形基本符合。

通過(guò)復(fù)測(cè)斷面與原測(cè)斷面線上109個(gè)高程點(diǎn)比較，高程測(cè)量中誤差為±0.12 m。根據(jù)《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》SL197-2013規(guī)定，采用測(cè)深儀測(cè)量1～10m的水深時(shí)，其測(cè)深中誤差為±0.15m，因此，所測(cè)斷面精度滿足規(guī)范要求。

2.3 庫(kù)容曲線計(jì)算

水庫(kù)庫(kù)容計(jì)算采用南方CASS7.1數(shù)據(jù)處理軟件，根據(jù)所測(cè)斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建斷面三角網(wǎng)模型，根據(jù)三角網(wǎng)模型計(jì)算出水庫(kù)水位每變化1 cm相對(duì)應(yīng)的庫(kù)容值，庫(kù)容值計(jì)算到設(shè)計(jì)洪水位235.56m的高程位置。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，水庫(kù)特征水位、庫(kù)容面積、庫(kù)容計(jì)算表形成庫(kù)容面積曲線與庫(kù)容曲線見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 白沙水庫(kù)庫(kù)容面積曲線圖

圖2 白沙水庫(kù)庫(kù)容曲線圖

3 與1987年庫(kù)容曲線比較及分析

3.1 庫(kù)容曲線比較

通過(guò)與1987年白沙水庫(kù)庫(kù)容計(jì)算結(jié)果比較，得出1987年至今水庫(kù)庫(kù)容變化情況，形成白沙水庫(kù)庫(kù)容比較曲線圖，見(jiàn)圖3。

圖3 白沙水庫(kù)庫(kù)容比較曲線圖

3.2 庫(kù)容曲線變化分析

從庫(kù)容比較表與庫(kù)容比較線可以看出：

水位高程在204.50～222.00m之間時(shí)，本次測(cè)量的庫(kù)容與1987年測(cè)量的庫(kù)容相比，水庫(kù)庫(kù)容減少值從82萬(wàn)m3逐步增加到785萬(wàn)m3。

水位高程到達(dá)222m時(shí)，本次測(cè)量的庫(kù)容與1987年測(cè)量的庫(kù)容相比，與水庫(kù)庫(kù)容減少值為288萬(wàn)m3。原因在于在潁河南岸水峪東北庫(kù)區(qū)內(nèi)，有一面積約17萬(wàn)m2深約44m的采煤坑，坑口最低高程約222m，當(dāng)水位高程達(dá)到222m后，水庫(kù)庫(kù)容將增加527萬(wàn)m3。

水位高程在222～225m之間時(shí)，本次測(cè)量的庫(kù)容與1987年測(cè)量的庫(kù)容相比，水庫(kù)庫(kù)容減少值從288萬(wàn)m3逐步增加到345萬(wàn)m3。

水位高程到達(dá)225m時(shí)，本次測(cè)量的庫(kù)容與1987年測(cè)量的庫(kù)容相比，與水庫(kù)庫(kù)容減少值為248萬(wàn)m3。原因在于在潁河北岸大蘭溝南有一面積約9.30萬(wàn)m2深約36m的采煤坑，坑口最低高程約225m，當(dāng)水位高程達(dá)到225m后，水庫(kù)庫(kù)容將增加140萬(wàn)m3。

水位高程在225.00～235.56m之間時(shí)，測(cè)量的庫(kù)容與1987年測(cè)量的庫(kù)容相比，水庫(kù)庫(kù)容減少值從248萬(wàn)m3逐步增加到1181萬(wàn)m3。

3.3 各時(shí)段淤積情況統(tǒng)計(jì)分析

白沙水庫(kù)自1953年建成投入運(yùn)營(yíng)至2013年，共進(jìn)行了5次庫(kù)容測(cè)量。對(duì)同一水位高程不同時(shí)段測(cè)量的庫(kù)容進(jìn)行比較，可以計(jì)算出該時(shí)段庫(kù)容的變化量，庫(kù)容變化量包括水庫(kù)泥沙淤積量及水庫(kù)由于地形地貌變化引起的庫(kù)容變化。由于缺乏1987年白沙水庫(kù)地形圖數(shù)據(jù)雖然有斷面數(shù)據(jù)，但斷面數(shù)據(jù)沒(méi)有基點(diǎn)坐標(biāo)，在實(shí)地?zé)o法找到當(dāng)時(shí)的斷面位置，無(wú)法進(jìn)行重合斷面的對(duì)比，因此1987-2013年水庫(kù)的準(zhǔn)確淤積量無(wú)法計(jì)算，只能計(jì)算出兩次測(cè)量的庫(kù)容變化量。為了與以前測(cè)量成果進(jìn)行對(duì)比1987-2013年水庫(kù)的淤積量按庫(kù)容變化量計(jì)算。

根據(jù)白沙水庫(kù)管理局提供的數(shù)據(jù)及本次測(cè)量的數(shù)據(jù)，對(duì)白沙水庫(kù)各時(shí)段淤積情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 白沙水庫(kù)各時(shí)段淤積情況統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目成果經(jīng)過(guò)檢查與精度統(tǒng)計(jì)，平面控制、高程控制和斷面成果均滿足規(guī)范要求，成果質(zhì)量可靠。

項(xiàng)目成果經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢查，總體評(píng)價(jià)為優(yōu)良級(jí)，達(dá)到了技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)規(guī)定的質(zhì)量要求。