述潭嶺水庫泥沙淤積調查研究計算方法

摘要：水庫泥沙淤積調查研究的方法較多，歸納起來，主要有地形法、沙量平衡法、剖面法和地質沉積界面法等。這些方法各有長短，可根據實際情況選擇應用。文章對述潭嶺水庫泥沙淤積調查研究計算方法進行了探討。

關鍵詞：地形法；沙量平衡法；水庫泥沙淤積；剖面法；地質沉積界面法 文獻標識碼：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、同一比例的地形圖為基礎，每隔若干年測量一次，根據地形的變化求算出庫區泥沙的分布和淤積量。這種方法具有較高的精度，但要求嚴格。因為建庫前后的測圖很難確保一致，同時建庫后的庫區水下地形測繪工作相當復雜，而且工作量大，這些都使其實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立泥沙觀測站，并定時定位測定水庫懸移質的含量和推移質的輸沙量。借助入庫輸沙量與出庫排沙量之差，粗略地計算出停積在庫內泥沙的數量。這種方法調查周期長、精度較差，且無法確定泥沙的淤積部位和形態，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，它要求定時定位測量庫區特征部位的橫剖面，并根據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，但調查周期較長，往往要經過多次測量對比，才能求算出測量周期內泥沙的淤積量，而且無法了解首次測量前庫內的泥沙淤積量。

4 地質沉積界面法

此法要求在庫區實地探測采樣，把蓄水后的淤積物和蓄水前庫底物質呈垂直柱狀取上，并根據蓄水前后因水動力條件變化所造成淤積物在組成、結構和構造上的差異，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，還可以對淤積物進行分層取樣和地質觀測，深入研究泥沙淤積的規律和淤積特征以及水庫底質污染的程度與變化趨勢。此法具有直觀、準確、經濟和快速等優點，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法應用，還可以測定淤厚大的泥沙的淤積速率。

這次調查，我們主要采用地質沉積界面法，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，對柱狀樣品原始狀態破壞較小，適宜于水庫、湖泊和港灣的水下采樣。取樣管內徑5毫米，每節長50厘米，由兩個半合管和接頭組成，可根據需要駁接加長，一般駁長5～6米。重錘逐塊疊加至750千克。采樣時，可根據不同的淤積環境和淤積物，選擇相應的自由落體速度，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構和構造上的變化，從而劃分出地質沉積界面。必要時還要分層采樣，進行巖礦、粒度和化學分析。

對于水庫蓄水后淤積物與庫底原始的殘積物、坡積物、農田耕作土和河流沖積物等的關系，主要根據以下特征進行劃分：

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

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

農田耕作土：多為黑色砂質黏土，成分復雜，?？梢姶u瓦陶瓷等碎片，含大量農作物的枯根腐葉，并混雜有沙礫等物質。

河流沖積物：主要為砂礫或粗沙層，顆粒明顯比淤積物粗大。由于受到沖刷搬運作用，分選較好，物質組成較純凈，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。

盡管潭嶺水庫底質較為復雜，蓄水后淤積物與基底的接觸關系多變，但只要我們根據各點的淤積特征，仔細分辯物相，并結合多種測試，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的幾種接觸關系如圖1所示。

剖面線與樣點布設：潭嶺水庫庫面寬窄不一，水下地形復雜，入庫支流較多。主要的入庫支流有潭源根據水庫的形態、水動力條件和不同的沉積環境，我們對全庫布設了16條剖面線（圖2）。潭源洞水入水口至天堂嶺以東的庫區，布設了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了6線和7線；壩前至水尾庫段，布設了8～12線，其中8線距大壩僅82米，9線距發電進水口約140米。13、14線在原橫水水庫之中，因受土壩阻隔，調查船難以進入，只能用剖面法計算庫容和淤積量。通常每條剖面線布設3～9個采樣點，全庫共布設采樣點46個，剖面線和樣點的密度已達到研究精度的要求。

在采樣之前，每線都進行了回聲測深工作，以了解水下地形的現狀，然后根據水下地形的變化，布點采樣。與此同時，還對不同的庫段，進行水樣的采取工作。水樣按表、中、底三層采取和測定。這次調查共采集水樣36個。

庫容計算：庫容是衡量水庫規模的重要指標之一。在進行庫容計算時，我們既要重新計算水庫的原始庫容，同時還要求算出泥沙的淤積量，以最后求算出水庫的現狀庫容和庫容的淤損狀況。

這次我們采用幾何剖面法進行庫容和淤積量的計算。根據實測水深，首先點繪出水下地形現狀，然后再標上各樣點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。計算庫容時，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）。

為了便于計算和保證計算的精度，在計算庫容和淤積量時，我們采用水平1∶1000、垂直1∶200的比例尺進行制圖和計算。野外調查時，水庫水位處于海拔635米左右，對于當天調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地形圖進行修正。

至于現狀庫容的計算，其方法與原始庫容計算類同，以淤積后庫底的泥水界面作為起點計算。現狀庫容表示經泥沙淤積后所剩庫容的大小。

庫容計算精度：目前大多數水庫在管理工作中，仍沿用建庫初期設計時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%?？偟膩碚f，這次調查的計算結果與原設計庫容基本吻合。

會突然

5 結語

絕大多數都在允許范圍內，因此原有庫容曲線仍可繼續沿用。為使泥沙淤積量與庫容的計算數據相一致，有關庫容與淤積量的數據以剖面法計算求得。

參考文獻

[1] 陜西省水利科學研究河渠研究院，清華大學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。

（責任編輯：小 燕）