利用GEOBIM三维建模软件对水库淤积物的储量计算

【摘要】水库淤积与许多因素有关，其主要原因为：水库蓄水后，库区和回水段的水深及过水断面增大，水面坡度减小，导致库水流速减缓，输沙能力降低，其挟带的泥沙就部份或全部沉积库底。水库淤积不仅会影响水库的综合效益和使用寿命，而且会使水库上游的淹没和浸没范围扩大，两岸地下水位升高，造成土地盐碱化、沼泽化，同时破坏水库下游河道的水沙化，促使下游河床演变加剧。这些问题，在工程设计中都要通过分析计算，，妥善解决。

【关键词】水库淤积；水上钻探；地质模型；储量计算

新疆博乐“五一”水库是博尔塔拉河下游冲洪积平原上的一座中型（Ⅲ等）水利枢纽工程，该水库于1966年11月动工兴建，1975年投入运行。主要以农业灌溉为主，兼下游七座水电站发电，担负着30多万亩耕地的供水任务。对博尔塔拉蒙古自治州的经济发展发挥了巨大的作用，使昔日的荒漠变成了绿洲。水库运行40余年，库底淤积较为严重，本次勘察工作通过水上钻探手段、建立GEOBIM2016三维地质模型，对库底淤积物的分布范围、层厚、储量、等进行了详细勘察及分析，并通过平行断面法对模型计算结果进行了验证。

1、勘探工作量布置及勘探成果

按工程总平面布置图，本次勘察勘探点以网格化布置，勘探点间距为150m，纵横向共布置勘探剖面24条，每条各有勘探点3～16个，总计70个勘探点。勘探点及勘探线布置见图1：

2、淤积物储量计算

2.1.GEOBIM2016三维地质模型计算

水利水电工程三维地质系统（GEOBIM2016）主要目的是通过各种勘探资料建立三维地质实体，并在三维实体模型的基础上进行各种三维分析。可以划分为三个子系统：数据管理子系统、辅助绘图子系统、分析计算与查询子系统。

该水库由于缺失蓄水前库区地形资料，本次地质建模主要利用水上钻探揭露的淤积物层厚等高程数据进行创建。

首先利用建模软件导入钻孔探明的淤积物顶部高程数据生成淤积物顶面，其次导入淤积物底部高程数据生成淤积物底面，经过面对象优化处理后将两界面合并为实体并进行体积查询。

淤积物实体建立后经系统查询，该淤积物体积为：1070.3万m3。

2.2.平行断面法计算

根据水上钻孔勘探成果，完成库区纵横勘探剖面，应用勘探剖面把淤积物横切截为若干个块段，分别计算这些块段的储量，将各块段的储量累加即为淤积物的总储量。

平行断面法储量计算按以下步骤进行：

（一）在各个勘探剖面图上测定淤积物的断面面积；

图3平行断面法示意图

（二）在两个勘探剖面面积之间计算淤积物的体积。一般选用梯形体积公式计算（图2）， 其公式为：

式中： V-两剖面间淤积物体积（m3）；

L-两相邻剖面之间距（m）；

S1、S2-两相邻剖面上的淤积物断面面积（m2）。

利用平行断面法（2～9纵剖面）计算出本次勘察河段淤积层总储量为1088.5万m3。

利用平行斷面法（10～24横剖面）计算出本次勘察河段淤积物总储量为1048.6万m3。

纵横剖面平行断面法平均计算结果为1068.6万m3。

3、结语

本次通过两种方法对水库的库底淤积物储量进行计算，计算结果较为接近，通过两种方法的对比验证，GEOBIM2016三维地质模型可以有效的进行水库淤积计算，其模型的建立，充分反映了库底淤积物储量及淤积物的分布情况，对水库蓄水初期的淤积计算进行了有效地验证，同时，对淤积物的开采及建材化利用提供了有效的指导。

参考文献：

[1] （GB50487-2008）水利水电工程地质勘察规范.

[2]水利水电部水利水电规划设计院主编.水利水电工程地质手册.北京：水利电力出版社，1985

[3] 陆兆溱等.工程地质学，第二版.北京：中国水利水电出版社，2002

[4] 土木工程三维地质系统GeoBim简明教程（内部资料），2016

[5] 新疆某水库底泥清淤工程地质勘察报告（内部资料），2015

作者简介：张仲贵，男，汉族，新疆乌鲁木齐市，1983.4，大学本科，新疆水利水电勘测设计研究院工程师，从事工程地质水文地质勘察工作。