Google earth软件在小型水库调洪演算的应用

2012-09-04刘小进

山东水利 2012年9期

许飞，刘小进

（淄博市水利勘测设计院，山东淄博 255020）

我国的小（2）型水库大部分兴建于上个世纪60年代，水库防洪标准偏低，施工质量不过关，坚持运行将近50年以后，大部分已成为病险水库，直接威胁到人民群众的生命财产安全。我国从2008年开始大规模地开展小（2）型水库的除险加固工作，但水库的基础资料大部分已经遗失，有些地形测量起来也相当困难。本文通过对沂源县小型水库—高峪泉崖水库的除险加固初步设计，总结出一套利用Google earth软件得到调洪演算中有关参数的方法。

1 应用方法

1.1 应用准备

沂源县小（2）型水库除险加固初步设计的现场踏勘工作共用了2 d时间，主要是向当地水利站工作人员全面了解水库及水库周边的基本情况，包括大坝多年运行情况、有无险情、最高蓄水位、典型建筑物（坝顶、坝坡、溢洪道、放水洞等）、村庄以及道路的布置情况等，做好文字及照片形式的排查记录并画出库区的简要布置图。

1.2 软件设置

首先，安装并打开Google earth软件，在视图下拉菜单中勾选工具栏、侧栏、状态栏、比例图例和水面；然后，在侧栏图层选项卡中的kh.google.com下级菜单中勾选成像、边界和地名、地方、照片、道路和地形；最后，在工具下拉菜单中打开选项设置，将纹理颜色选为真彩色（32位），地形质量选为最高，提升高度填3，其他设置可根据个人喜好选择。

1.3 水库定位

根据现场踏勘情况，在Google earth软件中，对小水库进行定位。这项工作应该在现场踏勘结束后马上进行，如果有条件的话最好在踏勘结束的每天晚上完成当天的踏勘成果。在软件的搜索功能栏中输入水库所在的乡镇及村庄名称，按回车键搜索。然后结合现场踏勘资料，主要是库区简图及周边的主要道路及建筑物，以及软件中插入的第三方照片，定位小水库。在Google earth中水域的颜色一般为墨绿色。

1.4 绘制库区水面轮廓线

通过Google earth可以清晰地看到小水库的水面范围，完成库区水面轮廓线的绘制。绘制完成后可通过鼠标右击打开属性选项卡，在度量选项下查看水面轮廓线的周长和面积。

1.5 流域特征综合参数的计算

同时按住shift键和鼠标左键，前后拖动鼠标就能改变视角，查看三维地形图。在此视图下，参照水面轮廓线的画法沿分水岭画出水库上游的汇流区域，通过属性可以查看汇流区域的面积F。绘制上游干流线时，如果平面图看不清楚，可以通过三维视图沿河谷绘制。将鼠标移动到干流线上可以得到河道此处的海拔高度，同时还可以通过标尺工具得到此处距入库处的距离，因此，可以通过公式：

式中：Z1、Z2...Zn为自出口断面起沿流程各特征地面点的高程，m；L1、L2...Ln为各特征点间的距离，m；L为干流长度，m。

计算得到水库上游河道的干流比降J，继而通过公式

式中：L为干流长度，m；F为控制流域面积，km2；J为干流比降。得到流域特征综合参数K。

1.6 不同水位时的库容计算

在Google earth软件中将视图调整到正好将整个水面轮廓线以及大坝包含，点击屏幕右上角罗盘上的 “N”，重置北方向，在文件下拉菜单中选择保存→保存图像→屏幕，选择合适的文件夹保存带水面轮廓线和比例图例的图像。打开CAD测量图，在插入下拉菜单中选择光栅图像，插入保存好的水面轮廓线图像，其中插入点在屏幕上指定，缩放比例暂定为1，旋转角度为0，保证图像与测量图北方向一致。然后，在CAD中测量比例图例标尺的图上距离，与实际距离相比得到图像的比例尺。因为测量图的比例都为1∶1 000，计算出缩放系数，将图像缩放为1:1 000的比例尺大小。通过CAD绘图次序将图像的叠放次序后置。移动图像时将基点选为图像与测量图上很容易吻合的点，比如放水洞口、启闭机房一角等。如果吻合不好可能是缩放比例不对或北方向不一致，查找原因后重新操作。如果吻合较好，就以图像为底，用多段线绘制水面轮廓线。

1）根据测量图中得到的高差及水平距离，计算出大坝上游坝坡及库区的现状地形坡比；2）由大坝坝脚高程预测库底高程，得到不同水位时的水深h和中间水深处的高程；3）由现状水面轮廓线高程与中间水深高程得到高差，再由坡比得到水平偏移距离，分段偏移水面轮廓线，得到不同水位时中间水深处的水面面积S；4）根据经验公式V=0.7Sh得到不同水位时对应的库容。

1.7 调洪演算

以《山东省小型水库洪水核算办法》为依据，结合流域特征综合参数以及不同水位时的库容，就可对水库进行调洪演算了。以沂源县高峪泉崖水库为例，在校核洪水即200年一遇（P=0.5%）的情况下，最大溢洪流量为26.01 m3/s，相应调洪库容为1.72万m3，总库容5.59万m3，校核洪水位362.88 m。