深厚砂砾石覆盖层上平原水库空间组合渗流分级控制方案

针对深厚砂砾石强透水覆盖层上平原水库提出"坝坡斜墙铺塑+库盘水平铺塑+混凝土防渗墙"空间组合渗流分级控制体系。以河西走廊冲洪积戈壁平原灌区某碾压均质砂砾石坝为例,利用Seep/w模块通过饱和-非饱和渗流计算研究了6种渗流控制方案,以坝体渗流量、出逸坡降、浸润线标高、坝体平均渗流坡降等作为控制参数评价了方案的有效性。结果表明,基于莱茵法学术思想采用坝基水平铺塑和垂直防渗墙等渗径长度法设计坝基正交防渗体系,在减少渗流量和渗透坡降方面优势互补,可显著提高防渗的可靠性和经济性。     

土工合成材料在纯化水库防渗中的应用

纯化水库是胜利油田兴建的第一座“深水高坝”型水库,水库围坝及构筑物修建在巨厚冲积层软弱地基上。本文总结了利用土工合成材料构建防渗斜墙、垂直铺塑与坝基二层粘土层相结合形成全封闭的防渗体系的具体做法和应用效果。     

吉河水库大坝坝体及坝基防渗处理措施的探讨

湖北省枣阳市吉河水库大坝坝线长,坝基工程地质条件复杂多变。由于建坝时坝基清基不彻底,坝体填筑质量不高,30余年的运行中渗漏严重,水量损失大,大坝渗透坡降0.25,渗流量2.54 m~3/d。根据坝体、坝基渗漏原因,提出了水平防渗和垂直防渗的比选方案。采用水平防渗后渗透坡降为0.17,渗流量为1.23 m~3/d;采用垂直防渗后渗透坡降和渗流量为0.01、0.09 m~3/d,说明垂直防渗的效果更好。经技术、经济综合比较,推荐采用槽孔混凝土防渗墙方案对坝体及坝基进行防渗加固处理。     

垂直铺塑在坝基防渗中的应用

孟州市白墙水库自建成蓄水以来，坝基长期严重渗漏，险情不断。经多方案比较，决定采用垂直铺塑防渗技术对大坝进行防渗处理，这在河南省平原水库坝基截渗工程中尚属首例。结合工程实例，对垂直铺塑的施工要点进行了阐述，认为该技术具有经济实用、防渗性能好、施工速度快、造价低等特点，特别适用于工期短、截渗深度较深的同类病险水库的除险加固。     

深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析

深厚覆盖层地基和两岸坝肩绕坝渗漏的存在,将影响水库的安全运行及水库工程效益的发挥,有必要采取相应的防渗措施,降低坝基及两岸坝肩的渗透流量。以某水库为例,建立了能够准确反映该水库的主要地质构造、坝体及坝基几何形状的三维有限元分析模型,考虑正常蓄水位下防渗墙的厚度(0.6、0.8、1.0和1.2 m)、延长两岸坝肩(50、60、70和80 m)及地基(6)-2地层的深度(3、6、9、12和15m)等方案,从地下水位线等值线、渗透比降、渗透流量等方面研究坝基和两岸坝肩的渗流场特性及稳定性分析。通过增加防渗墙厚度、延长坝基及两岸坝肩的深度,坝体、坝基及两岸坝肩内的地下水位等值线均向防渗墙处靠近,防渗墙内水头损失增大;坝体、坝基各分区及防渗墙的最大渗透比降满足渗流稳定性要求;延长防渗墙深入两岸坝肩的深度能有效降低坝肩的渗透比降,同时也能有效控制坝肩渗透流量,降低墙后坝肩浸润面;单纯改变防渗墙厚度并不能有效控制坝基渗透流量,需加深防渗墙深入坝基的深度来控制坝基渗透流量。建立的某深厚覆盖层土石坝的三维渗流有限元数值模型,进行了渗流控制方案的合理优化,该研究可为我国深厚覆盖层土石坝渗漏及渗透稳定问题评价研究提供重要依据。     

卡尔苏水库除险加固防渗设计分析

卡尔苏水库是一座拦截卡尔苏泉水沟而形成的泉水注入式小型水库,该水库存在较多隐患,虽进行了一定的加固,但该水库坝基没有进行防渗。就坝体与坝基防渗设计思路,通过防渗效果、优缺点分析最终确定水平铺塑防渗方案。     

某水库复杂坝基沥青混凝土心墙坝渗透安全评价

某水库工程沥青心墙坝坝基存在砂卵砾石层渗透性强、河床断层、左岸绕坝渗流等防渗设计难题,为减少渗漏和保障工程运行安全,该工程坝体采用沥青混凝土心墙进行防渗,坝基及左岸古河槽采用固结灌浆及帷幕灌浆的方式进行防渗处理。针对坝体和坝基系统的防渗设计,通过三维渗流分析,确定了不同运行工况下水库的渗透流量,研究了坝体和坝基系统及周围山体的渗流场分布,结合渗透破坏试验确定允许水力坡降,对大坝防渗体系的有效性和防渗设计合理性进行了评估。结果表明,该工程防渗体系能有效防止水库发生明显渗漏,坝体下游渗流出逸点和坝基覆盖层不会发生渗透破坏。     

某土石坝悬挂式混凝土防渗墙深度优选

在深厚覆盖层上修建土石坝,坝体和坝基的防渗效果直接关系大坝的安全。根据西南地区某土石坝坝址区工程地质条件,坝体采用沥青混凝土心墙防渗,深厚覆盖层采用悬挂式混凝土防渗墙方案,重点对悬挂式混凝土防渗墙深度进行了6种方案对比分析,确定防渗墙深度22 m时,大坝及坝基年渗流量和渗透比降满足要求。在此基础上,进行了多个工况的校核分析,计算结果表明,采用以沥青混凝土心墙和防渗墙为主的防渗体系,有效降低了坝体内部浸润线高度,浸润线在沥青混凝土心墙处骤降,下游坝坡内部孔隙水压力较小,最大坝高处浸润线降至排水层,下游出逸点位于下游排水体中下部,沥青混凝土心墙和混凝土防渗墙的渗透比降均小于允许值80,坝体填筑材料和天然砂砾石层的渗透比降均在允许渗透比降范围内,坝体、坝基渗流稳定,不会发生渗透破坏。     

浅析玉清湖水库中垂直铺塑的位置对自身及其坝坡稳定的影响

玉清湖水库工程是济南市政府“九五”计划中的重点项目,坝基透水层平均厚10.4m,采用垂直铺塑防渗,不但节省了投资,而且截渗效果显著。由于围坝建在压缩性强的软土基上,沉陷量大,垂直铺塑位置及形式对自身及其坝坡的稳定影响较大,本工程在设计中经方案比较及分析论证,合理地确定了垂直铺塑的位置,较好地解决了自身及其坝坡稳定问题。     

跋山水库防渗加固设计方案比选研究

跋山水库在正常蓄水位下坝体渗流量约为590万m~3/年,高水位运行时坝坡出逸渗流安全不满足规范要求。为保证坝体防渗安全,需对大坝防渗体进行加固处理。通过深入分析跋山水库坝体渗流现状,从大坝防渗体垂直截渗技术、防渗体加固及防渗轴线选择等方面比选防渗加固方案,并利用地下水渗流分析软件GeoStudio,选取不同工况对坝体加固前后渗流进行计算。表明采取防渗方案后大坝浸润线明显降低,渗漏量减小,防渗效果显著,心墙、防渗墙及坝后坡出逸比降均能满足规范要求。     

非均质无限深透水坝基垂直防渗墙深度对渗流影响的初步研究

目前我国很大一部分土石坝都修建在非均质无限深透水地基上,通过对非均质无限深透水地基垂直防渗墙模型不同深度的选取,得出在非均质无限深地基土石坝的坝前水深不变的情况下,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为6～10倍坝前水头时,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为18～20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定。     

多路水深流速自动采集系统设计与应用

针对河工模型试验中多点流速自动测量的需要,设计了一种多点水深流速同步自动采集系统。系统由计算机通过RS485总线与多台水深流速仪相连,组成多点水深流速自动测量。水深流速仪能够自动测量当前水深,并根据测得的水深和规定的测量法则,如1点法、3点法、5点法等,自动对流速传感器进行垂线定位和流速采集。系统通过串行通信方式控制各台水深流速仪,实现各垂线流速的同步测量、数据传输、显示、保存和查询功能,并能自动生成需要的测量记录报表。该系统显著提高了模型试验断面流速测量的效率和水深测量与定位的精度。     

Experimental study of flow characteristics around floodplain single groyne

This study investigated the flow around river’s floodplain single groynes. Two different compound channels with one and two symmetrical floodplains having widths of 1- and 2-times of the main channel width, respectively, were used. Both impermeable and permeable groynes with three different relative lengths (relative to the floodplain width) and having three different permeability values of 40, 60, and 80% were investigated. The 3D flow velocities were measured in the horizontal plane at 0.25 and 0.5 of floodplain water depth (h_f), and in the vertical plane at the main channel’s centerline. Therefore, the flow velocities in the longitudinal, lateral, and vertical directions, and the flow water surfaces were measured and analyzed. The results showed that, as the groyne permeability increased up to 60%, a reduction of up to 30% to the maximum velocity and 22% to the tip velocity were observed. The permeable groyne length had limited influence on the flow structure. Both the groyne permeability and the length ratio had significant effects on the floodplain water depth. The scouring and the deposition activities resulting from impermeable groynes can be avoided, should the groyne length be kept below half of the floodplain width.     

黄土中降雨入渗规律的现场监测研究

已有许多人工降雨试验确定的黄土入渗深度有限,一般很少超过4m,由此认为降雨难以通过正常渗流途径到达地下水位;而是通过裂隙、落水洞等通道灌入深部补给地下水的。然而调查发现,这种入水通道仅在黄土塬边的卸荷区常见,塬的中部很少。为了了解黄土地区地表水以何种方式补给地下水,在甘肃正宁县建立了一个监测站,通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计,对天然降雨入渗条件下不同深度黄土层的体积含水率变化情况进行了为期一年的连续监测,同时采用雨量计记录其间的日降雨量。结果表明：2 m以内的浅部土层,土壤水分具有周年的背景变化趋势,该趋势和蒸发量的变化趋势吻合。当日降雨量小于18mm/d时,水分仅在表层循环,对地表以下（>20cm）的含水率几乎没有影响。当日降雨量大于18mm/d时,才会引起土壤含水率骤增,降雨量越大,土壤含水率增幅越大,影响深度越大,随着深度增加,增幅减小,时间上渐有滞后。观测点黄土的浸润带约为2m,2m以下的非饱和黄土中,水分以非饱和渗流或水汽形式迁移,水汽迁移量很小,但不可忽视,当遇到透水性差的古土壤层时,会在其顶部富集,长期作用则可能形成软弱带,诱发黄土滑坡。     

基于垂线流速模型的雷达法断面流量测流精度分析

利用雷达多普勒流速仪进行测流是目前成本较低的实时自动测流方法。传统的雷达多普勒流速仪获得断面单条垂线上的表面流速,一般采用代表流速法建模计算断面流量,导致水位变幅剧烈的断面测流误差较大。本文基于表面流速数据的垂线法测流模型,采用雷达式二合一传感器获得断面的垂线表面流速和水深实测数据计算断面流量,并以新田水文站断面测流为例,与缆道流速仪法的测流数据结果进行对比验证。结果表明垂线平均流速相对误差在 5%以内的合格率达到 75%,断面平均流速相对误差和断面流量相对误差在 5%以内的合格率均达到 67%,故仅需布设两个雷达测速仪即可达到相对误差小于 5%的高精度测流,在自动测流站中有较好的应用。     

黑河下游地区地下水与植被生长的关系

借助遥感方法,结合地下水水位观测数据,在区域尺度上定量地研究了我国黑河下游额济纳地区地下水水位埋深及与植被生长的关系。结果表明:影响植被生长的临界地下水水位埋深为4.0 m,适宜植被生长的地下水水位埋深范围约为2.6~4.0 m,当地下水水位埋深为2.8 m左右时,植被长势最好。     

洪家渡水电站大坝垂直和水平位移计的布置与安装

洪家渡水电站大坝垂直、水平位移计布置时采用二、三维有限元动静力应力应变分析，并与已建大坝工程观测成果相对比，布置了11条横向垂直，水平位移计，1条纵向垂直、水平位移计，由于对施工干扰影响大，洪家渡水电站大坝横向垂直，水平位移计采用了“堆埋法”进行安装，结果比较成功，文中介绍了其工艺流程，操作及实施效果。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙的有限元渗流计算

渗流问题是影响土石坝稳定安全的主要因素之一。由于目前良好的坝址在国内外的数量逐日减少,将要建设的许多大坝工程很可能设在非均质无限深透水地基上,因此,对于建在非均质无限深透水地基上的土石坝的渗流研究具有更加实际的意义。为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能地减少渗流量,本文采用ABAQUS有限元软件对不同深度的微透水防渗墙进行渗流分析。当防渗墙深度达到10倍的坝前水深时,渗流量减小的效果已不是很明显;当防渗墙深度为2倍的坝前水深时,渗透坡降就已经满足要求,土石坝的安全运行得到了保证。     

波浪在沙质海床上传播波长变化

沙质海床具有渗透性,会引起波浪的波长变化。基于线性波浪理论,采用Mendez提出的摄动方法,在已知波浪周期、水深和海床渗透系数的条件下,数值求解了渗透海床上的波浪色散方程,得到相应的波长,进而研究不同渗透系数和相对水深的沙质海床上波长的变化规律。结果表明,波浪在沙质海床上传播时的波长大于海床不可渗透的情况,且随着渗透系数的增大而增大;波浪在向岸传播过程中会发生浅水变形而波长减小,相比海床不可渗透的情况,沙质海床上的波长减小程度相对较小,这种现象随着相对水深的减小而愈加明显。因此,沙质海床的渗透性对波长的影响相当于1个“海床水深”Δh,它随渗透系数的增大和相对水深的减小而增大,当波浪在水深为h的沙质海床上传播时,其波长等于水深为h+Δh的不可渗透海床的波长。     

盘石头水库河槽段趾板基岩的地质概况与防渗设计分析

盘石头水库河槽段趾板基岩建基面下8m为相对不透水层,如按常规进入不透水层5m设计帷幕,深度只有13m左右,对100m高坝而言,深度偏浅,为安全考虑,帷幕设计为悬挂式帷幕,主帷幕深度按1/3坝高考虑,穿透隔水层,隔水层以上以一排主帷幕和两排副帷幕防渗,隔水层以下以一排主帷幕防渗。