述潭嶺水庫泥沙淤積調(diào)查研究計(jì)算方法

摘要：水庫泥沙淤積調(diào)查研究的方法較多，歸納起來，主要有地形法、沙量平衡法、剖面法和地質(zhì)沉積界面法等。這些方法各有長短，可根據(jù)實(shí)際情況選擇應(yīng)用。文章對述潭嶺水庫泥沙淤積調(diào)查研究計(jì)算方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地形法；沙量平衡法；水庫泥沙淤積；剖面法；地質(zhì)沉積界面法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV697 文章編號：1009-2374（2017）11-0247-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.124

1 地形法

此法以建庫前后同一格式、同一基準(zhǔn)、同一比例的地形圖為基礎(chǔ)，每隔若干年測量一次，根據(jù)地形的變化求算出庫區(qū)泥沙的分布和淤積量。這種方法具有較高的精度，但要求嚴(yán)格。因?yàn)榻◣烨昂蟮臏y圖很難確保一致，同時(shí)建庫后的庫區(qū)水下地形測繪工作相當(dāng)復(fù)雜，而且工作量大，這些都使其實(shí)用性受到一定的限制。

2 沙量平衡法

此法要求在水庫入水口和出水口各設(shè)立泥沙觀測站，并定時(shí)定位測定水庫懸移質(zhì)的含量和推移質(zhì)的輸沙量。借助入庫輸沙量與出庫排沙量之差，粗略地計(jì)算出停積在庫內(nèi)泥沙的數(shù)量。這種方法調(diào)查周期長、精度較差，且無法確定泥沙的淤積部位和形態(tài)，更無法說明某一庫段泥沙的淤積速率和淤積量。

3 剖面法

剖面法是目前較常用的一種方法，它要求定時(shí)定位測量庫區(qū)特征部位的橫剖面，并根據(jù)水深測量確定庫底高程的變化，以此求算出該剖面泥沙的淤積速率。此法簡單易行，但調(diào)查周期較長，往往要經(jīng)過多次測量對比，才能求算出測量周期內(nèi)泥沙的淤積量，而且無法了解首次測量前庫內(nèi)的泥沙淤積量。

4 地質(zhì)沉積界面法

此法要求在庫區(qū)實(shí)地探測采樣，把蓄水后的淤積物和蓄水前庫底物質(zhì)呈垂直柱狀取上，并根據(jù)蓄水前后因水動(dòng)力條件變化所造成淤積物在組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上的差異，劃分出建庫前后泥沙沉積物的界面，這樣就能直接測出蓄水后淤積物的厚度。與此同時(shí)，還可以對淤積物進(jìn)行分層取樣和地質(zhì)觀測，深入研究泥沙淤積的規(guī)律和淤積特征以及水庫底質(zhì)污染的程度與變化趨勢。此法具有直觀、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)和快速等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于少沙河流入庫的泥沙淤積研究。如果配合同位素年代學(xué)法應(yīng)用，還可以測定淤厚大的泥沙的淤積速率。

這次調(diào)查，我們主要采用地質(zhì)沉積界面法，研究水庫的泥沙淤積狀況，并且主要使用YN-2重力采取器進(jìn)行水下采樣。

YN-2型重力采樣器主要由鉆頭、取樣管、接頭和重錘組成。此采樣器穿透力強(qiáng)，對柱狀樣品原始狀態(tài)破壞較小，適宜于水庫、湖泊和港灣的水下采樣。取樣管內(nèi)徑5毫米，每節(jié)長50厘米，由兩個(gè)半合管和接頭組成，可根據(jù)需要駁接加長，一般駁長5～6米。重錘逐塊疊加至750千克。采樣時(shí)，可根據(jù)不同的淤積環(huán)境和淤積物，選擇相應(yīng)的自由落體速度，采取樣品。提升采樣器，卸下鉆頭和接頭，將半合管掰開，即可觀察到淤積物自上而下在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上的變化，從而劃分出地質(zhì)沉積界面。必要時(shí)還要分層采樣，進(jìn)行巖礦、粒度和化學(xué)分析。

對于水庫蓄水后淤積物與庫底原始的殘積物、坡積物、農(nóng)田耕作土和河流沖積物等的關(guān)系，主要根據(jù)以下特征進(jìn)行劃分：

水庫蓄水后的淤積物：多呈灰色或淺黃色，以粉沙質(zhì)淤泥為主，顆粒細(xì)小而均勻，分選性較好，具水平微層理。偶見植物殘?bào)w，排列整齊。

殘積物、坡積物：顏色較淤積物深，組成物復(fù)雜，顆粒大小不均，含大理母巖碎屑，磨圓度差，多含植物殘?bào)w，且分布雜亂。

農(nóng)田耕作土：多為黑色砂質(zhì)黏土，成分復(fù)雜，常可見磚瓦陶瓷等碎片，含大量農(nóng)作物的枯根腐葉，并混雜有沙礫等物質(zhì)。

河流沖積物：主要為砂礫或粗沙層，顆粒明顯比淤積物粗大。由于受到?jīng)_刷搬運(yùn)作用，分選較好，物質(zhì)組成較純凈，磨圓度中等。沖積物中的礫石粒徑多大于2厘米，其巖性與上游母巖一致。

盡管潭嶺水庫底質(zhì)較為復(fù)雜，蓄水后淤積物與基底的接觸關(guān)系多變，但只要我們根據(jù)各點(diǎn)的淤積特征，仔細(xì)分辯物相，并結(jié)合多種測試，其沉積界面還是較易劃分的。

潭嶺水庫泥沙淤積物與下伏物質(zhì)的幾種接觸關(guān)系如圖1所示。

剖面線與樣點(diǎn)布設(shè)：潭嶺水庫庫面寬窄不一，水下地形復(fù)雜，入庫支流較多。主要的入庫支流有潭源根據(jù)水庫的形態(tài)、水動(dòng)力條件和不同的沉積環(huán)境，我們對全庫布設(shè)了16條剖面線（圖2）。潭源洞水入水口至天堂嶺以東的庫區(qū)，布設(shè)了1～5線和15、16線；以了解此庫段泥沙的淤積狀況。剖面線間距672～1588米，其中2線以上屬常年回水行水段；2～5線和16線附近屬常年回水靜水段。天堂嶺北部狹長庫段布設(shè)了6線和7線；壩前至水尾庫段，布設(shè)了8～12線，其中8線距大壩僅82米，9線距發(fā)電進(jìn)水口約140米。13、14線在原橫水水庫之中，因受土壩阻隔，調(diào)查船難以進(jìn)入，只能用剖面法計(jì)算庫容和淤積量。通常每條剖面線布設(shè)3～9個(gè)采樣點(diǎn)，全庫共布設(shè)采樣點(diǎn)46個(gè)，剖面線和樣點(diǎn)的密度已達(dá)到研究精度的要求。

在采樣之前，每線都進(jìn)行了回聲測深工作，以了解水下地形的現(xiàn)狀，然后根據(jù)水下地形的變化，布點(diǎn)采樣。與此同時(shí)，還對不同的庫段，進(jìn)行水樣的采取工作。水樣按表、中、底三層采取和測定。這次調(diào)查共采集水樣36個(gè)。

庫容計(jì)算：庫容是衡量水庫規(guī)模的重要指標(biāo)之一。在進(jìn)行庫容計(jì)算時(shí)，我們既要重新計(jì)算水庫的原始庫容，同時(shí)還要求算出泥沙的淤積量，以最后求算出水庫的現(xiàn)狀庫容和庫容的淤損狀況。

這次我們采用幾何剖面法進(jìn)行庫容和淤積量的計(jì)算。根據(jù)實(shí)測水深，首先點(diǎn)繪出水下地形現(xiàn)狀，然后再標(biāo)上各樣點(diǎn)的位置及其淤積厚度，連接淤積體底線，這樣便得出各剖面線的淤積剖面和原始庫形剖面。計(jì)算庫容時(shí)，首先在各橫剖面圖上，從原始庫底向上推算，按幾何求積法量算出各級水位下的橫剖面面積，然后再以其相鄰橫剖面的平均面積值，乘以其剖面線間距（以水流中心線為準(zhǔn)）。

為了便于計(jì)算和保證計(jì)算的精度，在計(jì)算庫容和淤積量時(shí)，我們采用水平1∶1000、垂直1∶200的比例尺進(jìn)行制圖和計(jì)算。野外調(diào)查時(shí)，水庫水位處于海拔635米左右，對于當(dāng)天調(diào)查水位與正常高水位之間的坡角和斜距，則用測距儀或皮尺直接測量，并參照1∶10000地形圖進(jìn)行修正。

至于現(xiàn)狀庫容的計(jì)算，其方法與原始庫容計(jì)算類同，以淤積后庫底的泥水界面作為起點(diǎn)計(jì)算。現(xiàn)狀庫容表示經(jīng)泥沙淤積后所剩庫容的大小。

庫容計(jì)算精度：目前大多數(shù)水庫在管理工作中，仍沿用建庫初期設(shè)計(jì)時(shí)用地形等高線法求算的庫容資料。這次我們用橫剖面法求算出的庫容與之比較，其庫容誤差為-31萬～+83萬立方米，相對誤差在0.1%～2.7%之間。只在620.0米高程處，庫容誤差才超出5%的允許范圍，為5.4%。總的來說，這次調(diào)查的計(jì)算結(jié)果與原設(shè)計(jì)庫容基本吻合。

會(huì)突然

5 結(jié)語

絕大多數(shù)都在允許范圍內(nèi)，因此原有庫容曲線仍可繼續(xù)沿用。為使泥沙淤積量與庫容的計(jì)算數(shù)據(jù)相一致，有關(guān)庫容與淤積量的數(shù)據(jù)以剖面法計(jì)算求得。

參考文獻(xiàn)

[1] 陜西省水利科學(xué)研究河渠研究院，清華大學(xué)水利工程系泥沙研究院.水庫泥沙[M].北京：水利電力出版社，1979.

作者簡介：歐陽永忠，連州市潭嶺水電廠水工車間主任。

（責(zé)任編輯：小 燕）