利用GEOBIM三維建模軟件對水庫淤積物的儲(chǔ)量計(jì)算

【摘要】水庫淤積與許多因素有關(guān)，其主要原因?yàn)椋核畮煨钏?，庫區(qū)和回水段的水深及過水?dāng)嗝嬖龃?，水面坡度減小，導(dǎo)致庫水流速減緩，輸沙能力降低，其挾帶的泥沙就部份或全部沉積庫底。水庫淤積不僅會(huì)影響水庫的綜合效益和使用壽命，而且會(huì)使水庫上游的淹沒和浸沒范圍擴(kuò)大，兩岸地下水位升高，造成土地鹽堿化、沼澤化，同時(shí)破壞水庫下游河道的水沙化，促使下游河床演變加劇。這些問題，在工程設(shè)計(jì)中都要通過分析計(jì)算，，妥善解決。

【關(guān)鍵詞】水庫淤積；水上鉆探；地質(zhì)模型；儲(chǔ)量計(jì)算

新疆博樂“五一”水庫是博爾塔拉河下游沖洪積平原上的一座中型（Ⅲ等）水利樞紐工程，該水庫于1966年11月動(dòng)工興建，1975年投入運(yùn)行。主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼下游七座水電站發(fā)電，擔(dān)負(fù)著30多萬畝耕地的供水任務(wù)。對博爾塔拉蒙古自治州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用，使昔日的荒漠變成了綠洲。水庫運(yùn)行40余年，庫底淤積較為嚴(yán)重，本次勘察工作通過水上鉆探手段、建立GEOBIM2016三維地質(zhì)模型，對庫底淤積物的分布范圍、層厚、儲(chǔ)量、等進(jìn)行了詳細(xì)勘察及分析，并通過平行斷面法對模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

1、勘探工作量布置及勘探成果

按工程總平面布置圖，本次勘察勘探點(diǎn)以網(wǎng)格化布置，勘探點(diǎn)間距為150m，縱橫向共布置勘探剖面24條，每條各有勘探點(diǎn)3～16個(gè)，總計(jì)70個(gè)勘探點(diǎn)?？碧近c(diǎn)及勘探線布置見圖1：

2、淤積物儲(chǔ)量計(jì)算

2.1.GEOBIM2016三維地質(zhì)模型計(jì)算

水利水電工程三維地質(zhì)系統(tǒng)（GEOBIM2016）主要目的是通過各種勘探資料建立三維地質(zhì)實(shí)體，并在三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種三維分析?？梢詣澐譃槿齻€(gè)子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、輔助繪圖子系統(tǒng)、分析計(jì)算與查詢子系統(tǒng)。

該水庫由于缺失蓄水前庫區(qū)地形資料，本次地質(zhì)建模主要利用水上鉆探揭露的淤積物層厚等高程數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建。

首先利用建模軟件導(dǎo)入鉆孔探明的淤積物頂部高程數(shù)據(jù)生成淤積物頂面，其次導(dǎo)入淤積物底部高程數(shù)據(jù)生成淤積物底面，經(jīng)過面對象優(yōu)化處理后將兩界面合并為實(shí)體并進(jìn)行體積查詢。

淤積物實(shí)體建立后經(jīng)系統(tǒng)查詢，該淤積物體積為：1070.3萬m3。

2.2.平行斷面法計(jì)算

根據(jù)水上鉆孔勘探成果，完成庫區(qū)縱橫勘探剖面，應(yīng)用勘探剖面把淤積物橫切截為若干個(gè)塊段，分別計(jì)算這些塊段的儲(chǔ)量，將各塊段的儲(chǔ)量累加即為淤積物的總儲(chǔ)量。

平行斷面法儲(chǔ)量計(jì)算按以下步驟進(jìn)行：

（一）在各個(gè)勘探剖面圖上測定淤積物的斷面面積；

圖3平行斷面法示意圖

（二）在兩個(gè)勘探剖面面積之間計(jì)算淤積物的體積。一般選用梯形體積公式計(jì)算（圖2）， 其公式為：

式中： V-兩剖面間淤積物體積（m3）；

L-兩相鄰剖面之間距（m）；

S1、S2-兩相鄰剖面上的淤積物斷面面積（m2）。

利用平行斷面法（2～9縱剖面）計(jì)算出本次勘察河段淤積層總儲(chǔ)量為1088.5萬m3。

利用平行斷面法（10～24橫剖面）計(jì)算出本次勘察河段淤積物總儲(chǔ)量為1048.6萬m3。

縱橫剖面平行斷面法平均計(jì)算結(jié)果為1068.6萬m3。

3、結(jié)語

本次通過兩種方法對水庫的庫底淤積物儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果較為接近，通過兩種方法的對比驗(yàn)證，GEOBIM2016三維地質(zhì)模型可以有效的進(jìn)行水庫淤積計(jì)算，其模型的建立，充分反映了庫底淤積物儲(chǔ)量及淤積物的分布情況，對水庫蓄水初期的淤積計(jì)算進(jìn)行了有效地驗(yàn)證，同時(shí)，對淤積物的開采及建材化利用提供了有效的指導(dǎo)。

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作者簡介：張仲貴，男，漢族，新疆烏魯木齊市，1983.4，大學(xué)本科，新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院工程師，從事工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察工作。