水庫(kù)堤壩滲流監(jiān)控技術(shù)范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了水庫(kù)堤壩滲流監(jiān)控技術(shù)參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

一、滲流監(jiān)控技術(shù)分析

圍繞客蘭水庫(kù)堤壩滲流監(jiān)控的影響因素，為保證滲流監(jiān)控結(jié)果的精準(zhǔn)度，在此本人提出以下兩種技術(shù)：

1．水位過(guò)程線過(guò)程線監(jiān)控，需建立時(shí)程曲線，坐標(biāo)體系內(nèi)參數(shù)由時(shí)間、庫(kù)水位、測(cè)壓管水位組成，其中時(shí)間為橫坐標(biāo)參數(shù)，后兩者為縱坐標(biāo)參數(shù)。所形成的過(guò)程線，可較為精準(zhǔn)分析測(cè)壓管水位、庫(kù)水位之間的滯后程度，進(jìn)而判斷壩體的滲流狀態(tài)是否穩(wěn)定，消除“水壓力影響滲流時(shí)間差”、“不穩(wěn)定滲流的影響”造成的影響。0+045斷面按照下表2的水平距離、管底高程布置測(cè)壓管：按照上表布置測(cè)壓管，繪制出該斷面的測(cè)壓管水位過(guò)程線，如下圖2。根據(jù)該水位過(guò)程線，得出幾點(diǎn)結(jié)論：（1）防滲墻加固后，布置在內(nèi)側(cè)的測(cè)壓管，其管水位的過(guò)程線，與庫(kù)水位的過(guò)程線比較接近，說(shuō)明該位置的防滲加固效果穩(wěn)定。（2）在防滲墻外側(cè)的測(cè)壓管，管水位與庫(kù)水位關(guān)聯(lián)性也不大，說(shuō)明該位置斷面的防滲墻作用不大，對(duì)堤壩的防滲影響最為明顯。（3）在測(cè)壓過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)B測(cè)壓管對(duì)庫(kù)水位的變化不敏感，無(wú)論是庫(kù)水位很低的狀態(tài)，還是明顯高于測(cè)壓管水位的情況下，過(guò)程線都非常穩(wěn)定，初步懷疑測(cè)壓管有故障跡象，在深入檢查后，并更換了測(cè)壓管，水位過(guò)程線才恢復(fù)正常水位變化幅度。（4）在確保各測(cè)壓管正常使用后，各管的水位，隨著庫(kù)水位的上升或者下降，時(shí)空差值明顯減少。在此基礎(chǔ)上查找出防滲墻各位置的防滲參數(shù)，并確定具體的防滲點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)一系列的防滲加固處理后，管水位的變化幅度，基本不受到庫(kù)水位變化的影響，由此判斷防滲加固達(dá)標(biāo)。

2．有限元模型分析在水位過(guò)程線監(jiān)控分析的基礎(chǔ)上，借助有限元軟件，模擬水庫(kù)堤壩的滲流狀態(tài)，可進(jìn)一步提高滲流監(jiān)控解析的精確度。下圖3為水庫(kù)堤壩斷面模型：以上的模型中，有限元模型包括四種邊界條件：第一個(gè)邊界條件是定總水頭邊界，排除在計(jì)算域之外，屬于外邊界；第二個(gè)邊界條件是定流量邊界，本工程將防滲墻作為不透水邊界，該位置的流量取值為零；第三個(gè)邊界條件是滲出邊界，即水庫(kù)堤壩的溢出面；第四個(gè)邊界條件是定壓強(qiáng)水頭的邊界，其中位置明確的自由面，壓強(qiáng)水頭值為零。按照這四個(gè)邊界條件，構(gòu)建了以上的滲流有限元模型，包括4個(gè)邊形和4個(gè)節(jié)點(diǎn)單元，寬度為83n，深度依次取值3m、5m、9m、12m，而防滲墻厚度為0.8m。利用有限元模型計(jì)算出所有結(jié)點(diǎn)的水頭分布，最后模擬壓力為0的條件，進(jìn)行自由水面位置的調(diào)整，得出堤壩防滲加固前后的滲流狀態(tài)：（1）加固前滲流狀態(tài)。按照表1的土體滲透系數(shù)，布置堤壩的浸潤(rùn)線，其中庫(kù)水位和庫(kù)外水位分別取值5m、0m，另外下邊界視為不透水邊界。經(jīng)分析，確定逸點(diǎn)高度為1.695m，0+150斷面滲流量為5.68×10-6m³/s。（2）加固后滲流狀態(tài)。在保持模型庫(kù)水位、庫(kù)外水位、不透水邊界等不變的情況下，筆者分別取值5×10-7m³/s、10×10-7m³/s兩個(gè)不同的滲透系數(shù)，分析這兩個(gè)系數(shù)對(duì)應(yīng)的加固后浸潤(rùn)線狀態(tài)，與加固前的滲流狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，不難看出：在沒(méi)有設(shè)置防滲墻時(shí)，截面的滲流量為5.68×10-6m³/s，出逸點(diǎn)高度為1.695m；在設(shè)置防滲墻，且滲透系數(shù)取值5×10-7m³/s后，截面滲流量為2.25×10-6m³/s，出逸點(diǎn)高度為0.592m；在設(shè)置防滲墻，且滲透系數(shù)取值10×10-7m³/s后，截面滲流量為2.93×10-6m³/s，出逸點(diǎn)高度為0.798m?？梢?jiàn)設(shè)置防滲墻后，滲透系數(shù)取值越小，浸潤(rùn)線的位置越低，則滲流量和出逸高度就越低，說(shuō)明加固后防滲效果更好。

二、滲流監(jiān)控的注意要點(diǎn)

以上的滲流監(jiān)控，不排除監(jiān)控效應(yīng)量因素對(duì)滲流安全的影響。效應(yīng)量變化規(guī)律的掌握，可如下總結(jié)：（1）土和水壓縮性影響監(jiān)控。本人認(rèn)為，滲透壓力和降水，監(jiān)控時(shí)都要考慮在內(nèi)，實(shí)測(cè)時(shí)以“補(bǔ)充太高浸潤(rùn)面”、“測(cè)壓管封孔嚴(yán)密”等舉措，以水頭、滲透系數(shù)、單位貯存量、降水、給水度等參數(shù)，所建立的滲透壓力監(jiān)控量函數(shù)，才能夠避免受到滲壓水位和滲流量的不利影響。（2）溫度影響監(jiān)控。在本次堤壩滲流監(jiān)控過(guò)程中，本人發(fā)現(xiàn)水的粘滯性、土體孔隙，都受到水文變化的明顯影響，而前兩者的變化，必然影響滲透系數(shù)的大小。對(duì)此，本人嘗試性通過(guò)具體的攝氏溫度和某個(gè)攝氏溫度下滲透系數(shù)值，掌握了滲透系數(shù)與溫度變化之間的影響關(guān)系。（3）淤積影響監(jiān)控。客蘭水庫(kù)堤壩壩前有淤泥堆積，并且在時(shí)間增長(zhǎng)后，其厚度不斷加大，阻斷了庫(kù)內(nèi)水滲入堤壩的通道，堤壩的滲透性越來(lái)越小。正?？磥?lái)，淤積可以起到固結(jié)壩體的效果，但事實(shí)上這種效果微乎其微。客蘭水庫(kù)的防滲體出現(xiàn)裂縫之后，在滲流的沖蝕作用下，滲透性反而有增無(wú)減，說(shuō)明在監(jiān)控堤壩滲流時(shí)，有必要將堤壩前面的淤泥清除。（4）土體緊密度影響監(jiān)控。土體的緊密度，決定了土體體積的孔隙率，在假設(shè)水溫和時(shí)效恒定的情況下，以土體的壓縮系數(shù)、孔隙比、水密度，分析飽和土體的單位貯存量。分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)水位變化、降雨強(qiáng)度大小、壩體材料滲透性等，都有一定影響。盡管影響程度不大，但在實(shí)際滲流監(jiān)控時(shí)，依然有必要將其納為考慮因素之一。

三、結(jié)論

通過(guò)以上的監(jiān)控技術(shù)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）在過(guò)程線監(jiān)控時(shí)，包括過(guò)程線的繪制和定性分析，難度比較大，不僅需要考慮相同斷面不同位置測(cè)壓管的影響因素，還需要保持測(cè)壓管與庫(kù)水位之間的相關(guān)性。因此，本人認(rèn)為過(guò)程線監(jiān)控，所獲得的監(jiān)控結(jié)果，并不能作為唯一的堤壩防滲參數(shù)，還需要綜合有限元分析的結(jié)果。（2）在過(guò)程線監(jiān)控的基礎(chǔ)上，有限元分析重點(diǎn)掌握加固前后的堤壩滲流量和出逸點(diǎn)高度，進(jìn)而確定防滲墻的滲透系數(shù)，是確定后期防滲施工重要的參數(shù)。在分析時(shí)，沒(méi)有遇到實(shí)質(zhì)性的困難，但在建立起有限元分析結(jié)果和過(guò)程線監(jiān)控結(jié)果時(shí)，要注意兩者之間的參數(shù)是否有相悖情況。（3）通過(guò)對(duì)客蘭水庫(kù)堤壩滲流情況的監(jiān)控掌握，其中應(yīng)用到的比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計(jì)法、有限元分析法、反分析法和統(tǒng)計(jì)分析法等，實(shí)踐證明具有良好的實(shí)用性，都可以參考借鑒于類似的水庫(kù)工程。

作者：韋品山 單位：扶綏縣客蘭水庫(kù)工程管理處