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水库流域水体深度与淤积厚度体量探测

发表时间:2022/01/25 16:09:46  来源:赛盈地脉  浏览次数:1755  
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我国江河大多含沙量高,在河流上修建水库后,水位抬高,流速降低,必然导致泥沙在水库中淤积。我国现有水库约9.8万座,90%以上修建于 20 世纪 50~70 年代,经过几十年运行,普遍存在不同程度的淤积。目前,在全国范围内尚未系统地开展水库淤积调查。水库淤积会产生一系列问题:导致库容损失,降低水库防洪和兴利效益;抬高回水位、增加水库淹没损失;坝前堆淤影响工程正常和安全运行;清水下泄引起下游河道冲刷;污染物随泥沙淤积沉淀污染水质等。水库淤积严重影响水库防洪安全、运行安全、生态安全,是水库运行管理中亟待解决的重要问题。因此需要在非开挖条件下探明该库区水体及底泥的深度,以便于后期查明该区域可能存在的淤积问题,进行后续的相应治理措施。

我们受委托对位于福建某水库上库区段水域(以下简称“库区”),以地球物理探勘的水上高密度电阻率法(ERT)进行探测,以探清库区内的水体及淤积的深度。圈定调查区域面积约145732平方米,如下图红色区域所示。

赛盈地脉|水库流域水体深度与淤积厚度体量探测

图1 地球物理调查区域图

从该段水域属于入水口位置,是水库主要水源补充来源。水库蓄水后,库水流速减缓,水体输沙能力降低,其挟带的泥沙就部份或全部地在河道内沉积下来,形成淤积,常年积累将逐步缩短库容量,减少水库使用寿命。

调查目的

本次探测主要目的为:

⚫ 探清库区水体的深度;

⚫ 探清库区淤积的层厚。

仪器设备

本项目投入的主要检测设备和仪器如下表所示:

表1 项目投入的主要检测设备

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测线方案

地球物理方法调查现场数据采集工作从2021年12月1日开始,至 2021年12月9日结束。共布设水上高密度电法测线8条,水下1条。本次工作采用手机奥维地图定位首尾坐标,皮尺量距布点方式。最后根据场地内的已知坐标点绘制成图。测试过程使用班报详细记录各测线周边干扰及异常情况,同时收集了有关区域地质资料。

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图2 调查区 ERT 测线布置图

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图3 现场工作图

结果展示

二维成果剖面图

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图4 ERT 1-9 高密度电阻率法成果图

为直观的观察库区的地下电阻率分布状态,将高密度电法测线的剖面结果组成栅状图,以获得库区的综合高密度电阻率分布成果图,同时将异常投影至测区地图并以不同的角度展示,如下图。

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图5 电阻率剖面栅状投影成果图

由高密度电阻率剖面栅状投影图(图4 ERT 1-9)可知,库区水体内的整体测线电阻率可大致分为三层,纵向上电阻率呈现“中-低-高”变化的电性分布规律,结合电阻率介质特征推测,第一层为库区水体,电阻率介于80-150 Ohm-m,平均深度约为1-10米,水体最深处约10米,位于测区的南边 ERT3\ERT9测线处;第二层为沉积层,电阻率介于0-50 Ohm-m,层厚约1-13米,沉积层最深处约为23米,位于测区南边 ERT3\ERT9 测线处;第三层处于沉积层深度以下,为基岩,电阻率介于 80-400 Ohm-m。且在剖面第一层水体与第二层沉积层中部均有约2~3 米层厚底泥与沉积层的过渡带;在剖面第二层沉积层与第三层基岩中部均有约 2~5米厚的隔层,推测是为岩面风化层或原生河床;同时,结合两条300米长测线电阻率投影图可知,测试库区底部基岩整体较完整,无明显低阻异常向下发育,未见条带状或团状低阻异常区域,推测测区底部无裂隙或破碎带发育及无岩溶发育区。

二维及三维成像图

为了更直观的显示库区水体深度及淤积厚度情况,将各测线电阻率剖面数据值使用 Surfer软件进行二维等值线计算及三维插值计算,建立库区水域地下淤积电阻率分布三维模型及二维平面分布图。

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图6 水体深度范围平面图

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图7 淤积厚度范围平面图

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图8 三维模型图

由图6水体深度范围平面图可见,库区水体深度约在0.5~10米范围之间,其中库区南侧10米以上水深位置因是在测线数据边缘,成图时进行插值导致,具体深度需重新测量计算,不算做真实深度。

由图7淤积厚度范围平面图可见,库区整体淤积厚度在1~13米左右,其中西侧岸边因底部基岩面较浅,形成河漫滩淤积,故此形成的淤积厚度最薄,其中水体中部淤积最厚,平均在8~13米范围厚度。

由三维模型图可以很清楚描绘出库区淤积分布情况,电阻率形貌为丘陵状堆积,整体较厚。同时,综合电阻率栅状图推估,该库区的水深约0.5~10米, 淤积厚度约1~13米,淤积总体积约1352727立方米。

结论

通过现场地质资料收集,结合现场情况,对调查区域水流向及淤积成因进行如下推断:

1. 测区北侧上方支流汇入主河道,因水流速减缓,造成所携带的大量泥沙在此沉积,逐渐发展成内陆三角洲;

2. 主河道东西两侧因河道冲刷逐渐形成河漫滩淤积(整体淤积最薄位置);

3. 由于水库回水影响,主河道内此位置也形成了回水区淤积。

通过本次水上高密度电法勘查工作,大致查明了库区水体及淤积的分布情况及深度,主要成果有:

1. 库区的电阻率特性可大致分为三层,纵向上呈现“中-低-高”变化的电性分布规律;

2. 库区水体,电阻率介于80- 140 Ohm-m,平均深度约为0.5-10米,水体最深处约10米,分别位于库区南边区域;

3. 库区淤积,电阻率介于0-50 Ohm-m,层厚约1-13米,且底泥最深处为23米,位于库区南边区域;

4. 库区的淤积计算面积约145732平方米,淤积体量约1352727立方米;

5. 下伏基岩为石灰岩,整体较完整,无明显低阻异常向下发育,未见条带状或团状低阻异常区域,推测矿湖底部无裂隙或破碎带发育及无岩溶发育区;

6. 采用高密度电法能很好的对地质地层进行检测,能查明岩层分层及级周边构造、裂隙等地质情况,同时也能很好的估算库区的库容情况,是一种实用、高效、无损的方法。损的方法。


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