利用GEOBIM三維建模軟件對水庫淤積物的儲量計算

【摘要】水庫淤積與許多因素有關，其主要原因為：水庫蓄水后，庫區和回水段的水深及過水斷面增大，水面坡度減小，導致庫水流速減緩，輸沙能力降低，其挾帶的泥沙就部份或全部沉積庫底。水庫淤積不僅會影響水庫的綜合效益和使用壽命，而且會使水庫上游的淹沒和浸沒范圍擴大，兩岸地下水位升高，造成土地鹽堿化、沼澤化，同時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，在工程設計中都要通過分析計算，，妥善解決。

【關鍵詞】水庫淤積；水上鉆探；地質模型；儲量計算

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月動工興建，1975年投入運行。主要以農業灌溉為主，兼下游七座水電站發電，擔負著30多萬畝耕地的供水任務。對博爾塔拉蒙古自治州的經濟發展發揮了巨大的作用，使昔日的荒漠變成了綠洲。水庫運行40余年，庫底淤積較為嚴重，本次勘察工作通過水上鉆探手段、建立GEOBIM2016三維地質模型，對庫底淤積物的分布范圍、層厚、儲量、等進行了詳細勘察及分析，并通過平行斷面法對模型計算結果進行了驗證。

1、勘探工作量布置及勘探成果

按工程總平面布置圖，本次勘察勘探點以網格化布置，勘探點間距為150m，縱橫向共布置勘探剖面24條，每條各有勘探點3～16個，總計70個勘探點。勘探點及勘探線布置見圖1：

2、淤積物儲量計算

2.1.GEOBIM2016三維地質模型計算

水利水電工程三維地質系統（GEOBIM2016）主要目的是通過各種勘探資料建立三維地質實體，并在三維實體模型的基礎上進行各種三維分析。可以劃分為三個子系統：數據管理子系統、輔助繪圖子系統、分析計算與查詢子系統。

該水庫由于缺失蓄水前庫區地形資料，本次地質建模主要利用水上鉆探揭露的淤積物層厚等高程數據進行創建。

首先利用建模軟件導入鉆孔探明的淤積物頂部高程數據生成淤積物頂面，其次導入淤積物底部高程數據生成淤積物底面，經過面對象優化處理后將兩界面合并為實體并進行體積查詢。

淤積物實體建立后經系統查詢，該淤積物體積為：1070.3萬m3。

2.2.平行斷面法計算

根據水上鉆孔勘探成果，完成庫區縱橫勘探剖面，應用勘探剖面把淤積物橫切截為若干個塊段，分別計算這些塊段的儲量，將各塊段的儲量累加即為淤積物的總儲量。

平行斷面法儲量計算按以下步驟進行：

（一）在各個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）在兩個勘探剖面面積之間計算淤積物的體積。一般選用梯形體積公式計算（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）計算出本次勘察河段淤積層總儲量為1088.5萬m3。

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

縱橫剖面平行斷面法平均計算結果為1068.6萬m3。

3、結語

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

參考文獻：

[1] （GB50487-2008）水利水電工程地質勘察規范.

[2]水利水電部水利水電規劃設計院主編.水利水電工程地質手冊.北京：水利電力出版社，1985

[3] 陸兆溱等.工程地質學，第二版.北京：中國水利水電出版社，2002

[4] 土木工程三維地質系統GeoBim簡明教程（內部資料），2016

[5] 新疆某水庫底泥清淤工程地質勘察報告（內部資料），2015

作者簡介：張仲貴，男，漢族，新疆烏魯木齊市，1983.4，大學本科，新疆水利水電勘測設計研究院工程師，從事工程地質水文地質勘察工作。