基于Civil 3D的晋阳湖水库清淤量计算

李永勇

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

晋阳湖水库除险加固工程位于太原市晋源区武家庄南侧，地处太原盆地。晋阳湖水库是由一块洼地周围筑堤而成的人工浅型水库，晋阳湖目前最低运行水位为77.5 m；最高运行水位为79.1 m（文中坐标高程均为自建坐标）。

目前晋阳湖水库功能单一，水质污染严重，危害周边居民生命健康；水位比周边地形高1.0～3.5 m，形成“悬湖”，湖堤单薄，威胁到周边居民的生命财产安全。为改善晋阳湖的生态和环境条件，进一步提高湖水及周边水环境和亲水性，人与湖和谐相依，拟对晋阳湖进行改造。其中一项工程建设的主要任务为对湖底清淤，改善晋阳湖水库水质，满足生态旅游的需要。改造后湖底高程73～74 m，正常蓄水位78 m，堤顶高程82 m。

本文利用AutoCAD Civil 3D软件建立晋阳湖淤积层三维地质模型，快速准确地计算出清淤开挖方量，为清淤建设项目提供理论依据。

1 湖区地质概况

晋阳湖是由人工开挖周围筑堤而成的人工湖，库区南北长2 990 m，东西宽1 700～2 000 m，湖底比较平坦，高程为73～76 m，最高坝顶高程为82.1 m，水深平均4.0 m，湖水面积4.8 km2。发育地层为第四系上更新统洪冲积物、全新统洪冲积物及湖积物。分述如下：

1）第四系上更新统洪冲积物（Q3pal）

岩性为低液限黏土，淡黄色，湿-饱和，可塑状，结构较密实，厚度大于5.0 m。分布于湖底。

2）第四系全新统洪冲积物（Q4pal）

岩性上部为低液限黏土、局部为低液粉土，黑灰色，湿-饱和，软塑-可塑。厚1.7～9.0 m；下部为含细粒土砂，灰黑色，中细粒，较均匀，厚度0～5.0 m。在西堤南段近堤湖区发育级配不良砾，结构松散，分选较差，砾主要成分为砂岩、灰岩，多呈次圆状，粒径一般5～40 mm，厚0～4.0 m。本层总厚度7～13 m，分布于湖底及堤基。

3）第四系全新统湖积物（Q4l）

岩性为淤泥质低液限黏土，为湖内淤积物，黑色、青黑色，饱和，软塑-流塑状，有臭昧。厚1.0～2.7 m，分布于现湖底。

2 淤泥层三维地质模型的建立

2.1 钻孔资料整理

本次勘察工作，在湖区采用水上钻探的方式，共布置钻孔33孔。利用RTK测量钻孔坐标，结合钻孔资料，得到淤积顶面地形高程及湖底原始地面高程坐标见表1。

2.2 创建湖底原始地形曲面

在Civil 3D软件中创建三角网曲面，命名为湖底面。将湖底原始地面坐标导入到Civil 3D软件中，并添加至湖底曲面点编组中，生成湖底三角网曲面，见图1。

图1 晋阳湖湖底原始地形曲面

2.3 创建淤积顶面曲面

在Civil 3D软件中创建三角网曲面，命名为淤积面。将淤积顶面坐标数据导入到Civil 3D软件中，并添加至淤积面点编组中，生成淤积层三角网体积曲面，见图2。

2.4 创建淤积层体积曲面

在Civil 3D软件中创建三角网体积曲面，命名为淤积层。其中基准曲面设定为淤积面，对照曲面设定为湖底面。在淤积层体积曲面特性中，可以很方便地通过统计信息查看淤积层体积。晋阳湖湖底淤积层体积为 3.53×106m3，见图 3。

表1 钻孔资料整理成果表

3 湖底清淤开挖方量

图2 晋阳湖淤积顶面曲面

图3 晋阳湖淤积层体积统计信息

图4晋阳湖开挖淤积层实体图

根据设计方案，晋阳湖湖底开挖底高程取773 m，要计算清淤体积，可以利用Civil 3D软件，在淤积面曲面上提取实体，垂直定义中在固定高程处输入开挖底高程73 m。得到开挖淤积层实体见图4。输入MASSPROP命令，可以查看到晋阳湖开挖淤积层实体体积等数据。在开挖底高程73 m时，晋阳湖清淤体积为4.90×106m3。该体积大于淤积层体积，说明该清淤高程需挖除淤泥层下部分第四系全新统洪冲积低液限黏土层。

4 结论

1）将勘探点数据导入到Civil 3D软件，建立三维地质模型，可以快速地计算出各岩土层体积数据。

2）利用建立的三维地质模型，结合设计基础开挖参数，可以便捷地分析开挖方量等数据，相比传统的剖面法，该方法具有高效、直观等特点，且得到的数据更加精确。