Google earth軟件在小型水庫調洪演算的應用

許 飛，劉小進

（淄博市水利勘測設計院，山東 淄博 255020）

我國的小（2）型水庫大部分興建于上個世紀60年代，水庫防洪標準偏低，施工質量不過關，堅持運行將近50年以后，大部分已成為病險水庫，直接威脅到人民群眾的生命財產安全。我國從2008年開始大規模地開展小（2）型水庫的除險加固工作，但水庫的基礎資料大部分已經遺失，有些地形測量起來也相當困難。本文通過對沂源縣小型水庫—高峪泉崖水庫的除險加固初步設計，總結出一套利用Google earth軟件得到調洪演算中有關參數的方法。

1 應用方法

1.1 應用準備

沂源縣小（2）型水庫除險加固初步設計的現場踏勘工作共用了2 d時間，主要是向當地水利站工作人員全面了解水庫及水庫周邊的基本情況，包括大壩多年運行情況、有無險情、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出庫區的簡要布置圖。

1.2 軟件設置

首先，安裝并打開Google earth軟件，在視圖下拉菜單中勾選工具欄、側欄、狀態欄、比例圖例和水面；然后，在側欄圖層選項卡中的kh.google.com下級菜單中勾選成像、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選項設置，將紋理顏色選為真彩色（32位），地形質量選為最高，提升高度填3，其他設置可根據個人喜好選擇。

1.3 水庫定位

根據現場踏勘情況，在Google earth軟件中，對小水庫進行定位。這項工作應該在現場踏勘結束后馬上進行，如果有條件的話最好在踏勘結束的每天晚上完成當天的踏勘成果。在軟件的搜索功能欄中輸入水庫所在的鄉鎮及村莊名稱，按回車鍵搜索。然后結合現場踏勘資料，主要是庫區簡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。在Google earth中水域的顏色一般為墨綠色。

1.4 繪制庫區水面輪廓線

通過Google earth可以清晰地看到小水庫的水面范圍，完成庫區水面輪廓線的繪制。繪制完成后可通過鼠標右擊打開屬性選項卡，在度量選項下查看水面輪廓線的周長和面積。

1.5 流域特征綜合參數的計算

同時按住shift鍵和鼠標左鍵，前后拖動鼠標就能改變視角，查看三維地形圖。在此視圖下，參照水面輪廓線的畫法沿分水嶺畫出水庫上游的匯流區域，通過屬性可以查看匯流區域的面積F。繪制上游干流線時，如果平面圖看不清楚，可以通過三維視圖沿河谷繪制。將鼠標移動到干流線上可以得到河道此處的海拔高度，同時還可以通過標尺工具得到此處距入庫處的距離，因此，可以通過公式：

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

計算得到水庫上游河道的干流比降J，繼而通過公式

式中：L為干流長度，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K。

1.6 不同水位時的庫容計算

在Google earth軟件中將視圖調整到正好將整個水面輪廓線以及大壩包含，點擊屏幕右上角羅盤上的 “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CAD測量圖，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，其中插入點在屏幕上指定，縮放比例暫定為1，旋轉角度為0，保證圖像與測量圖北方向一致。然后，在CAD中測量比例圖例標尺的圖上距離，與實際距離相比得到圖像的比例尺。因為測量圖的比例都為1∶1 000，計算出縮放系數，將圖像縮放為1:1 000的比例尺大小。通過CAD繪圖次序將圖像的疊放次序后置。移動圖像時將基點選為圖像與測量圖上很容易吻合的點，比如放水洞口、啟閉機房一角等。如果吻合不好可能是縮放比例不對或北方向不一致，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）根據測量圖中得到的高差及水平距離，計算出大壩上游壩坡及庫區的現狀地形坡比；2）由大壩壩腳高程預測庫底高程，得到不同水位時的水深h和中間水深處的高程；3）由現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，得到不同水位時中間水深處的水面面積S；4）根據經驗公式V=0.7Sh得到不同水位時對應的庫容。

1.7 調洪演算

以《山東省小型水庫洪水核算辦法》為依據，結合流域特征綜合參數以及不同水位時的庫容，就可對水庫進行調洪演算了。以沂源縣高峪泉崖水庫為例，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，相應調洪庫容為1.72萬m3，總庫容5.59萬m3，校核洪水位362.88 m。

2 結語

由于軟件版本的不同、數據的精度不高等問題，這種方法不能替代測量圖適用于大型水利工程，但在不易測量的小型水利工程中應用，還是能夠滿足要求的。本文可以作為一個探索，為以后的研究提供參考。