白沙水库淤积测量探讨

2015-08-19茹新宇赵丽朋

河南水利与南水北调 2015年22期

□茹新宇 □赵丽朋

（1河南省防汛抗旱指挥部办公室；2河南省白沙水库管理局）

1 概述

1.1 测区概况

白沙水库位于淮河流域沙颍河水系颍河上游。坝址坐落于河南省禹州市、登封市交界处的白沙村。控制流域面积985 km2，是以防洪为主、兼顾工农业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。现设计标准100 a一遇，校核标准2000 a一遇，总库容2.95亿m3。

白沙水库主要工程建筑有主坝、东副坝、西副坝、溢洪道、输水洞、灌溉洞和副溢洪道等。水库两面环山，高差一般在50～100m左右，两侧有公路可以通行，交通条件较好。

1.2 任务目的

白沙水库自1956年蓄水以来已运行50余年，1987年白沙水库管理局对水库曾进行过库容测量，当时布设断面22条（主河道布设19条，支流布设3条），距今也已有近30 a，由此，很有必要对水库及河道重新进行库容测量。

2 水库库容曲线测量

2.1 断面位置的布设原则

根据库区地形图结合库区现状，从宏观上确定库区内主纵线和河道中心线，依次在数字化地形图上量取断面桩号，尽量垂直水库的主纵线和河道的中心线确定断面方向。当河道弯曲较大或水面、水深变化较大时应增加断面。为提高库容计算精度，本次测量共布设54个水库与河道断面。

2.2 断面测量

断面测量分陆地测量和水下测量。

陆地断面测量：水库陆地断面点间距平地≤30m，遇到地形变化处加测断面点。

在进行水下断面点测量时，作业人员将仪器固定在船上，并始终保持仪器底部接触水面，这样测深仪将仪器所得的水面坐标点的水面高程自动减去水面点所测得的水深，就是所测点的水下地面高程，并自动记录水下点位置与高程，实时准确获取水下点三维信息。

为了检核断面测量精度，本项目断面测量时对断面进行了复测。共复测5个断面，库区测1个断面，河道测4个断面，然后进行断面精度统计，复测断面与原测断面图形基本符合。

通过复测断面与原测断面线上109个高程点比较，高程测量中误差为±0.12 m。根据《水利水电工程测量规范》SL197-2013规定，采用测深仪测量1～10m的水深时，其测深中误差为±0.15m，因此，所测断面精度满足规范要求。

2.3 库容曲线计算

水库库容计算采用南方CASS7.1数据处理软件，根据所测断面数据构建断面三角网模型，根据三角网模型计算出水库水位每变化1 cm相对应的库容值，库容值计算到设计洪水位235.56m的高程位置。

根据测量结果，水库特征水位、库容面积、库容计算表形成库容面积曲线与库容曲线见图1、图2。

图1 白沙水库库容面积曲线图

图2 白沙水库库容曲线图

3 与1987年库容曲线比较及分析

3.1 库容曲线比较

通过与1987年白沙水库库容计算结果比较，得出1987年至今水库库容变化情况，形成白沙水库库容比较曲线图，见图3。

图3 白沙水库库容比较曲线图

3.2 库容曲线变化分析

从库容比较表与库容比较线可以看出：

水位高程在204.50～222.00m之间时，本次测量的库容与1987年测量的库容相比，水库库容减少值从82万m3逐步增加到785万m3。

水位高程到达222m时，本次测量的库容与1987年测量的库容相比，与水库库容减少值为288万m3。原因在于在颍河南岸水峪东北库区内，有一面积约17万m2深约44m的采煤坑，坑口最低高程约222m，当水位高程达到222m后，水库库容将增加527万m3。

水位高程在222～225m之间时，本次测量的库容与1987年测量的库容相比，水库库容减少值从288万m3逐步增加到345万m3。

水位高程到达225m时，本次测量的库容与1987年测量的库容相比，与水库库容减少值为248万m3。原因在于在颍河北岸大兰沟南有一面积约9.30万m2深约36m的采煤坑，坑口最低高程约225m，当水位高程达到225m后，水库库容将增加140万m3。

水位高程在225.00～235.56m之间时，测量的库容与1987年测量的库容相比，水库库容减少值从248万m3逐步增加到1181万m3。

3.3 各时段淤积情况统计分析

白沙水库自1953年建成投入运营至2013年，共进行了5次库容测量。对同一水位高程不同时段测量的库容进行比较，可以计算出该时段库容的变化量，库容变化量包括水库泥沙淤积量及水库由于地形地貌变化引起的库容变化。由于缺乏1987年白沙水库地形图数据虽然有断面数据，但断面数据没有基点坐标，在实地无法找到当时的断面位置，无法进行重合断面的对比，因此1987-2013年水库的准确淤积量无法计算，只能计算出两次测量的库容变化量。为了与以前测量成果进行对比1987-2013年水库的淤积量按库容变化量计算。

根据白沙水库管理局提供的数据及本次测量的数据，对白沙水库各时段淤积情况进行了统计见表1。