CASS9.0在水庫開挖與填筑中的應用

楊香云，王志真

（1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014；2.山東省農業對外經濟合作中心，山東 濟南 250013）

泊于水庫工程屬于小型山前沖積平原，地形較為平坦，淹沒區涉及威海市經濟開發區的18個村莊，工程占地量大。此區人均占有耕地較少，土地資源十分寶貴，如何減少淹沒占地，降低征遷難度，是本工程需要解決的重要問題。本文以威海市新建的泊于水庫工程為例，探討采用南方CASS9.0軟件中DTM法在水庫庫盆開挖設計中的應用。

1 土方量計算方法

1）DTM法。DTM法計算土方量是根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成三角網來計算每一個地塊的填挖方量，最后累計得到指定范圍內挖填方量的總和，并可繪出填挖方分界線。用該方法計算土方量通常采用三種算法：一種是由坐標數據文件計算，第二種是依照圖上高程點進行計算，第三種是依照圖上的三角網進行計算。DTM法以所采集的數據為基礎對地形的起伏能很好地進行模擬，并產生填挖界限，是土方量計算中最常用方法之一，不管是平原地區還是起伏較大的丘陵和山區都有很大優勢。其精度取決于地形點的測量密度、工程位置和高程點數目等因素。

2）方格網法。方格網法計算土方量是根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成方格網來計算每一個方格內的填挖方量，最后累計得到指定范圍內填挖方量，并繪出填挖方分界線。該方法的精度取決于數據采集的密度和方格網設置的大小。一般說來，方格的寬度越小，計算精度越高。但如果方格寬度設置過小，超過野外采集點的密度也沒有實際意義。方格網法適于地形起伏較小、坡度變化平緩的場地，如土地平整，塘、河填挖等大面積土方量估算。

3）斷面法。斷面法可應用于計算道路斷面間的土方、場地斷面間的土方及任意二斷面間土方量。該方法對采集數據的均勻程度和局部性要求較高，且結果發生的偏差不容易看出原因。斷面法計算簡便實用，其計算精度跟斷面間距有直接聯系，該方法局限性較大，適于平原、高差較小或狹長的地形，比如河道、灌排渠道、管道等帶狀工程的土石方計算。

4）區域土方量平衡。土方平衡的功能常應用在場地平整時，以填挖方邊界線為界，從較高處挖得的土石方直接填到區域內較低的地方，就可完成場地平整。

通過介紹可以發現，不同的計算方法適合不同類型的工程，因此在具體選用中，要依據工程的具體情況而定。

2 應用實例

2.1 工程簡介

泊于水庫位于山東省威海市石家河流域下游，為低山丘陵區。根據庫區總體布置，按照有利于施工的原則，將庫區分成63個地塊。

為盡量減少淹沒影響占地，根據設計時威海市1/500地形圖，以節省占地、投資較省為原則，結合威海市東部新城發展規劃，采用水庫庫區挖填增容填筑抬田方案。庫盆內以15 m等高線為基準（即水興利水位），以上水平向內1.0 m為抬田外邊緣，按照1∶5的邊坡結合各地塊的實際地形情況，抬田至17.0 m（部分地塊抬田高程至16.5 m，19.0 m，21.0 m）；以下填筑邊坡與現狀地面相交，交點外延水平距離20 m處作為開挖上端點，向庫內開挖，平均開挖至底高程9.5 m，最大開挖深度5.5 m。抬田區作為工程棄土區，當做臨時用地進行復耕。

2.2 實際運用

泊于水庫位于低山丘陵區，地形復雜，對于工程的預算，選擇合理的計算方法及計算軟件十分重要。本次采用CASS9.0程序DTM法中的依照圖上高程點進行計算，將63個地塊以15 m高程基準線為界，采用復合線分別畫出閉合區域，計算各地塊的工程量。其中1~4、11~12、24~31、32～38、50、54 共 23 個地塊，抬田高程為 19.00 m；39~42共4個地塊抬田高程為21.00 m；其余地塊抬田高程均為17.00 m。表層土用于復耕，厚度取0.45 m。以57地塊為例，說明計算工程量的方法。

1）首先用多段線畫出所要計算土方的區域面，邊線不要擬合而成，因為擬合過的曲線將會在進行土方計算時會用折線疊代。

2）選擇“工程應用”。命令行將會顯示提示：“選擇計算區域的邊界線”；選擇各地塊的閉合多段線。

3）屏幕上彈出DTM土方的計算對話框后，選擇依據實際地形中的高程點，輸入設計標高，程序會根據地形的實際情況完成工程量的計算。

平場面積是選擇的地塊面積，用于計算表層土的方量，57號地塊表層土方量為33 847.6 m3；最小高程為地塊內最低處，最大高程是地塊內最高點，平場標高即是開挖或回填設計標高值，開挖方量即為程序計算方量減去表層土剝離量為105 840.5 m3；填筑量即為程序計算方量減去表層土剝離量為160 732.8 m3。

通過對各地塊的反復試算，確定抬田區的高程及剝離厚度，以滿足各地塊復墾表層土及抬田區域填筑土量的需求，最大限度的減小工程占地。

2.3 計算結果

庫區開挖土方量801.65萬m3，填筑土方535.95萬m3，表層土剝離147.47萬m3用于各抬田區表層復耕土的回填。采用庫盆開挖與抬田填筑相結合的方案，有效減小了庫區的淹沒占地。計算的工程量見表1。

表1工程量計算結果匯總表 m3

3 結語

CASS9.0中的DTM法計算工程量的方法，適用于地形不規則的丘陵或山區，操作簡單，精度高，可以有效彌補傳統方法的不足，使計算的結果更加準確。結合泊于水庫的實際情況，提出了采用庫盆開挖與抬田修筑相結合技術方案，有效減小了永久淹沒占地，大大降低了征遷難度。