赛盈地脉｜水库流域水体深度与淤积厚度体量探测

赛盈地脉 · 发表于 2022-1-25 14:29

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。

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

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。

图2 调查区 ERT 测线布置图

图3 现场工作图

结果展示

二维成果剖面图

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。

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。