葠窩水庫庫區(qū)淤積測量及成果分析

隋麗君

（遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧 遼陽 111000）

1 控制測量

1.1 庫區(qū)基本情況

葠窩水庫大壩的死水位為70 m，正常高水位96.6 m，最高水位102 m。水庫控制流域面積6175 km2，占整個(gè)流域面積的44.5%，是流域內(nèi)主要的控制工程。

近年來庫區(qū)開礦嚴(yán)重，人為帶來的淤積增加，兩岸植被破壞、水土流失更加惡化，使庫區(qū)河床形態(tài)發(fā)生較大變化，以及村民墾荒造田，對庫區(qū)的水土保持產(chǎn)生一定影響。造成國家三角點(diǎn)和水庫的控制點(diǎn)被嚴(yán)重破壞，給測量工作帶來不利的影響，延誤正常的工期。

1.2 平面、高程控制測量

1.2.1 斷面布設(shè)及斷面樁埋設(shè)

根據(jù)測量要求延續(xù)原有的40個(gè)控制斷面，斷面標(biāo)志樁采用鋼筋混凝土預(yù)制樁，斷面尺寸0.2 m×0.2 m，高約0.8 m，埋深約0.7 m，用水泥砂漿灌注，樁頂有劃有十字線的金屬標(biāo)心，樁體側(cè)向用紅色油漆標(biāo)有樁號。

1.2.2 平面、高程控制點(diǎn)測量

平面控制點(diǎn)測量以國家點(diǎn)或原有斷面端點(diǎn)為起點(diǎn)按導(dǎo)線多段進(jìn)行，且大部分控制點(diǎn)測量為前方或后方交會(huì)，平面精度按五等電磁波測距導(dǎo)線要求（SLJ97—97）控制；高程精度按四等水準(zhǔn)測量要求控制。

1.2.3 圖根點(diǎn)控制測量

所有斷面端點(diǎn)組成本次測圖的圖根點(diǎn)，其坐標(biāo)由上述五等導(dǎo)線點(diǎn)發(fā)展而來，施測時(shí)系與導(dǎo)線點(diǎn)同步測量，除了各斷面端點(diǎn)為混凝土標(biāo)樁外，個(gè)別地方也埋設(shè)了一些混凝土樁，有些樁在埋完之后還沒有來得及測量就被破壞，故沒有坐標(biāo)和高程。保存完整且有成果的標(biāo)樁，其中太子河50個(gè)。

1.2.4 測站點(diǎn)控制測量

為了滿足碎部測量的需要，在測區(qū)內(nèi)隨機(jī)布置了多個(gè)測站點(diǎn)，測站點(diǎn)由圖根點(diǎn)交會(huì)所得，其精度為：定向標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0′64″，照準(zhǔn)點(diǎn)高程精度標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5 cm，照準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位精度標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5 cm。

2 碎步測量

碎部測量，共完成庫區(qū)內(nèi)10000多個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)測量。

2.1 水下地形測量

水下地形測量采用SOKKIA230R全站儀結(jié)合測深錘進(jìn)行。水下地形測點(diǎn)的密度按規(guī)范（SLJ97—97）白紙測圖規(guī)定，選為圖上1～3 cm，亦即實(shí)地50～150 m，實(shí)際測量時(shí)按橫斷面施測，橫斷面間距不大于150 m，斷面上測點(diǎn)間距不大于50 m。計(jì)算機(jī)成圖時(shí)，因注記點(diǎn)太密不便于讀圖，對其進(jìn)行了稀釋處理。

2.2 一般碎步測量

一般碎部測量由全站儀直接讀取測點(diǎn)三維坐標(biāo)，全站儀置于測站點(diǎn)或直接置于圖根點(diǎn)，測點(diǎn)密度按規(guī)范白紙測圖規(guī)定選為圖上1～1.5 cm，亦即實(shí)地50～75 m。根據(jù)淤積測量的實(shí)際需要，最高高程選為102.0～104.0 m，實(shí)際測量中也有測至150.0 m以上的點(diǎn)。測點(diǎn)三維坐標(biāo)由全站儀讀取后，再拷貝到計(jì)算機(jī)中，其后的處理工作由計(jì)算機(jī)完成。

3 測量成果的整理

碎部點(diǎn)野外測量的成果為GSI格式的文本文件及BAS格式的文本文件，其中GSI格式文件除記錄了測點(diǎn)的三維坐標(biāo)外，還記錄了有關(guān)測站、儀器及測量時(shí)間等輔助參數(shù)。測量的成果整理工作主要有兩項(xiàng)：一是對前述文本文件進(jìn)行處理，形成測點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫文件；二是利用三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖。

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，主要解決兩個(gè)問題：一是將以數(shù)據(jù)庫形式存儲(chǔ)的地形點(diǎn)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成CASS3.0能接受的文件格式，二是對數(shù)據(jù)進(jìn)行其它的一些處理。

外業(yè)采集的地形點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)庫形式儲(chǔ)存在磁盤中的，為了閱讀的便利，首先將其轉(zhuǎn)換成TXT格式文本文件，再由程序Readfile.exe生成AutoCAD下的批處理SCR文件，由CAD來檢查采集數(shù)據(jù)的正確性（展點(diǎn)）。若采集無誤，則調(diào)用Cdfq.lsp程序，將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CASS3.0能接受的DAT文本文件，為建立數(shù)字地面模型提供基礎(chǔ)。

4 測量成果分析

4.1 庫容計(jì)算

庫容計(jì)算采用面積法進(jìn)行，設(shè)S1，S2為相鄰兩等高線所對應(yīng)的面積，hi為其等高距（2 m），則

而總庫容為∶

用（1）、（2）兩式計(jì)算的 Vi結(jié)果略有偏差，據(jù)研究，當(dāng)S2/S1＞0.7時(shí)，誤差不超過0.5%，而當(dāng)S2/S1＜0.7時(shí)，以用（2）式計(jì)算較為接近實(shí)際。這次測量結(jié)果用兩種方法計(jì)算的差值達(dá)81×104m3，因多數(shù)相鄰斷面面積之比小于0.7，故最終采用（2）式計(jì)算。

4.2 淤積量計(jì)算

4.2.1 用庫容法計(jì)算淤積量

水庫經(jīng)多年運(yùn)用后發(fā)生淤積，建庫時(shí)庫容與新庫容之差即為淤積量，而不同高程相對庫容之差即為該高程下的淤積量，由此可斷定泥沙淤積在不同高度上的分布規(guī)律。表1中列出各不同高程時(shí)庫容比較表。從表1中可見，最大淤積量為129.073×106m3，占總庫容的 16.40%。

表1 不同高程新舊庫容比較

4.2.2 用斷面法計(jì)算淤積量

4.3 泥沙淤積分析

4.3.1 泥沙淤積沿工程的分布

以基本等高距2 m為基準(zhǔn)，繪出各高程區(qū)間泥沙淤積分布柱狀圖。窩水庫庫區(qū)在102 m高程以下全部發(fā)生淤積，平均等高距間淤積量為6.45×106m3，淤積分布不均勻。發(fā)生淤積較大的區(qū)域是96～102 m之間及76～78之m間，每層淤積量均超過10×106m3；發(fā)生淤積較小的區(qū)域是62～70 m間，每層淤積量在1×106m3左右，這一部分在壩前區(qū)域。從地形圖上看，淤積的泥沙正在逐漸向壩前推進(jìn)。在實(shí)際測量中，看到的是大量的淤積主要來自于開礦棄渣、洗礦及填水庫造地，棄渣主要分布在庫區(qū)河流的中段，填水庫造地大部分在河頭部位，致使水庫蓄水面積急劇減小。

4.3.2 泥沙淤積在河道縱斷方向的分布

4.3.3 泥沙淤積在河道橫斷方向的分布

由于原始橫斷資料缺乏，原河道橫斷是在1964年遼寧省水利勘測設(shè)計(jì)院1∶1萬地形圖上截取的，有一定的誤差。從橫斷面來看，除河頭及壩前河底淤積厚度較小外，其余均淤厚嚴(yán)重，整個(gè)河道底部呈抬高趨勢。在正常自然的河道橫斷面，顯示出兩岸略有沖刷，而河底有一定的淤積；在采選礦部位的斷面，顯示出岸坡及河底明顯的淤積嚴(yán)重，改變了原有自然河道的形狀，如太7～太15斷面，細(xì)3、細(xì)5斷面，蘭4斷面等；在河頭部位的斷面，顯示出兩岸被填土造地修建廠房，斷面長度急劇縮短，有些斷面長度減小為原來的二分之一甚至三分之一，如太21～太27斷面，蘭5斷面等。

4.4 歷次測量淤積量比較分析

歷次測量均以1964年為基準(zhǔn)，各年測得的淤積量見表2。

表2 各年淤積量表

從上表中可以看出，2001年至2008年的平均年淤積量為11.14×106m3，平均每天的淤積量為3×104m3。

5 結(jié)語

水庫淤積測量是水庫管理中的一項(xiàng)重要工作，它對水庫的調(diào)度管理、安全運(yùn)行及估計(jì)水庫使用年限都有重要的意義。在窩水庫控制測量采用全站儀完成，達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；碎部點(diǎn)測量采用全站儀結(jié)合測深錘進(jìn)行，保證了外業(yè)測量工作的快速、高效、準(zhǔn)確；測量成果的內(nèi)業(yè)處理采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、檢查，最后繪出標(biāo)準(zhǔn)地形圖，準(zhǔn)確、清晰、規(guī)范。

經(jīng)計(jì)算水庫總淤積量為129.073×106m3，占總庫容的16.40%，淤積問題極為嚴(yán)峻。為了水庫的正常運(yùn)行，希望得到有關(guān)部門的重視。