郑州龙湖引黄调蓄池浸没问题研究

郑州龙湖调蓄池开挖蓄水后,库区存在浸没问题,给当地农作物及建筑物带来危害。应用三维渗流模型分析预测平原深挖水库采用不同防渗方案的库区地下水位埋深,根据现场毛细水上升高度试验和浸没调查成果,综合确定了浸没地下水位临界埋深,定量分析预测了不同边界条件下库区浸没范围和浸没程度分级。结果表明,采用防渗墙防渗方案将大大降低库区浸没范围与危害,为库区防渗和浸没治理提供依据。     

人工深水湖渗流场及防渗方案三维仿真模拟研究

郑州市郑东新区龙湖规划水面面积为6．08km^2,为我国最大的城市人工湖。因其成湖地层主要为细砂,其建设存在开挖施工防渗、成湖后的有限防渗、地下水交换,以及防止周边地区浸没、盐渍化等问题。应用三维渗流有限元法数值模型对龙湖工程施工和运行期防渗方案进行了模拟仿真计算,给出了工程区地下水位、渗漏量、渗透坡降、渗流场的变化以及优化防渗方案。     

基于COMSOL计算下水库土石坝体渗流特征及防渗墙最优设计研究

为研究粤西地区某水库土石坝体渗流特征以及防渗墙最优设计方案,利用COMSOL仿真计算分析了渗流特征参数变化规律。对比了有、无防渗墙条件下坝体渗流场特征,当有防渗墙时,下渗流活跃性显著降低,渗流安全性提高,其中有防渗墙条件下坝体上、下游面最大孔隙水压力降幅达60%。分析了防渗墙设计参数对坝体渗流特征参数影响规律,防渗墙深度、厚度均与坝基单宽渗流量、防渗墙后水头值、坝脚逸出点渗透坡降为负相关关系,但不同厚度下防渗墙底部渗透坡降随深度为先减后增变化,防渗墙深度8m时的墙底部渗透坡降为各厚度下最低。综合渗流安全性与工程经济性,防渗墙深度2m、厚度80cm时为最佳方案。本文研究为水利工程中防渗墙设计、土石坝体渗流分析提供一定参考。     

江心洲地下水浸没预测与控制研究

针对新干航电枢纽工程引起的库区江心洲浸没问题,通过建立江心洲浸没评价的地下水三维非稳定流有限元渗流模型,在多年平均水文条件下,按堤外抬田防渗和堤内多种浸没控制措施(防渗墙与减压井联合布设工况方案)进行浸没评价和控制预测。结果表明:①在无防渗措施工况下,江心洲迅速发生顶托型浸没,而防渗墙可延缓江心洲堤内浸没发生的时间,同时在堤外抬田,可有效控制浸没程度;②对比预测不同的减压井(井径及其与防渗墙的垂直距离)布设方案的运行效果,结果显示在大井径且井列线位于居民建筑物临界处时,能够有效控制江心洲堤内的浸没范围;③防渗墙与减压井联合布设时,在达到浸没控制要求的条件下,防渗墙可大大减小减压井排水量。不同工况的对比研究可为新干航电枢纽工程库区江心洲浸没控制及方案设计提供科学依据。     

灵渠秦堤渗漏特征及防渗治理成效分析

长期渗漏是导致灵渠秦堤塌陷病害的主因,严重影响了灵渠的保护工作。以飞来石段秦堤为研究对象,分析地下渗流场及渗漏原因,评价相应治理措施的效果。对秦堤的渗漏问题进行了现场勘查,评价了区域工程地质和水文地质条件。采用防渗墙来封堵渗漏通道,并布置地下水位观测孔进行地下水监测。建立地下水渗流场的数值模型,模拟自然条件下的地下水渗流,将模拟结果与监测数据对比,验证模型的准确性。进行不同工况下的地下水渗流模拟,对比分析设置防渗墙后渗流场的变化。模拟得到防渗墙的等效渗透系数分别为7×10-7、7×10-7、7×10-8m/s,封堵了渗漏通道,改变了渗流途径。治理后,河间地块的每延米渗流量由2.640 m3/d减至0.176 m3/d,减少了93.3%。分析表明:水位高差大、渗流途径短、砂卵石层及灰岩中的岩溶裂隙渗透性强是该区域发生渗漏的主要原因,利用高压旋喷桩形成防渗墙可有效治理渗漏。     

堆龙河下游梯级水闸库区渗流场分析及渗控研究

针对堆龙河两岸综合治理工程蓄水后的库区渗流问题,建立了三维有限元模型,对闸基及堤岸在采用不同防渗方案下的库区渗流场进行模拟计算和分析,并从库区浸没影响、水量平衡及渗透稳定三个方面比较了各渗控方案的防渗效果。结果表明：各渗控方案对于库区地下水位影响程度有限;设置堤岸垂直防渗墙能有效减小库区渗漏量,闸基防渗措施对总渗漏量影响较小;各渗控方案对减小覆盖层渗透比降均有显著效果,研究认为各渗控方案均能满足蓄水和渗透稳定要求。     

濮阳市引黄灌溉调节水库三维渗流分析

濮阳市引黄灌溉调节水库库区岩层透水性较强,渗漏问题较为严重,为减少水库渗漏量,确保渗流安全,需对其进行防渗处理。为了提出合理的防渗方案,采用有限元法建立研究区三维地下水渗流数值模型,模拟预测不同防渗措施下水库的渗漏量,优化防渗设计方案。模拟预测结果表明:无防渗措施下水库蓄水运行期渗漏量大,库周局部范围和两湖之间出现浸没影响,低洼处会发生渗透破坏,必须采取防渗措施;结合施工用料、防渗效果及后期维护等因素,相较铺盖方案该工程更宜采用防渗墙防渗方案;通过比较不同厚度及不同渗透性防渗墙的防渗效果得到,防渗墙的渗透性较其厚度对水库渗漏的影响更大,施工时应优先选取防渗性能好的防渗墙,再考虑其厚度。总体而言,渗透系数不大于1×10~(-6) cm/s、厚度为40 cm的防渗墙可以满足防渗和施工设计总渗漏量要求。     

水利枢纽工程库区浸没影响分析

库区出渗及浸没是城区水利工程建设普遍面临的问题,以具体工程为例,在概述工程概况及地形地貌、地质条件的基础上,通过库区渗流数值模型对库区渗流现象发生的可能性进行了分析,并利用库区渗流场所具有的单向渗流特性,提出在北堤和南堤设置高喷防渗墙并将防渗墙底部深入弱透水层,以有效阻截上层砂层渗流,而在城堤段设置高喷防渗墙的同时增设减压井,以取得较好的库区出渗及浸没防治效果。     

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。     

有限元法在土石坝渗流稳定分析中的运用

一、引言
　　土石坝的渗流是一个比较复杂的空间问题,但在工程设计中常将其简化为平面问题处理。土石坝渗流计算方法主要有解析法、手绘流网法、实验法和有限元法等。解析法分流体力学法和水力学法,前者立论严谨,但只能用于某些边界条件较为简单的情况;水力学法计算简易,精度可满足工程要求,得到了广泛的应用。手绘法是一种简单易行的方法,能够求渗流场内任一点渗流要素,并具有一定的精度,但在渗流场内具有不同土质,且其渗透系数差别较大的情况下较难应用。遇到复杂地基或多种土质坝,可用电模拟实验法,它能解决三向问题,但需一定设备,且费时较长。近年来,有限元法在土石坝渗流分析中得到了广泛应用,此种方法可以计算非稳定渗流和较复杂的渗流问题。本文拟采用有限元软件（AutoBANK）对淮安市桂五水库大坝渗流稳定进行计算分析,为进一步制定水库大坝除险加固措施提供渗流稳定分析理论依据。     

西霞院反调节水库周边地下水位变化特征分析

西霞院反调节水库蓄水运用后,近坝区地下水位升高明显。为探讨防渗墙续建工程对地下水位的影响,基于防渗墙续建完成后周边观测井监测资料,定性分析了工程周边地下水渗流的变化规律,通过建立地下水统计模型,定量分析了环境量对地下水的影响,最后评估了两岸防渗墙的防渗效果,结果表明:防渗墙上游侧测井水位与库水位相关性较好,下游侧测井水位升幅主要与其距防渗墙的远近有关,距防渗墙轴线越近,变幅越大;自2013年以来绕坝渗流对右岸地下水的影响不断减弱;两岸地下水位呈逐年下降趋势,且趋于稳定,防渗墙防渗效果显著;库水位是影响地下水变化的主要因素,水压分量约占周边地下水总年变幅的60%~75%。     

新疆阜康抽水蓄能电站拦沙坝防渗墙深度优化及其防渗效果研究

针对拦沙坝坝基地质条件复杂的渗流场渗透特性问题,结合新疆阜康抽水蓄能电站下水库拦沙坝区地质条件及拦沙坝设计原则,对现有垂直防渗墙深度方案开展敏感性分析,采用三维有限元法计算分析下水库拦沙坝坝体和坝基的渗流场,分析防渗墙深度对坝体、坝基渗流场的影响.根据分析结果提出合理的防渗方案,可为工程建设提供理论依据,为同类型抽水蓄...     

高喷防渗墙在白龟山水库的应用

针对白龟山水库坝基渗流异常这个问题,于2001年11月,在顺河坝5＋000--5＋550坝段坝基下,采用高压喷射灌浆技术建地下防渗墙,截断渗流,降低地下水位,消除隐患,从而保证大坝安全。文章对高喷防渗墙在白龟山水库的应用效果进行分析,阐述了采用高喷防渗墙截渗是解决坝体渗漏的有效方法。     

斜卡水电站面板堆石坝三维渗流计算分析

采用有限元法,对斜卡水电站面板堆石坝进行了三维渗流计算分析,讨论了面板、防渗墙出现裂缝及帷幕灌浆劣化、帷幕减薄对三维渗流场分布和渗流量的影响。计算结果表明,由于斜卡坝址覆盖层深厚(45~100 m),加之基岩渗透性强,防渗墙和帷幕上下游水头差大,正常运行方案渗流量可达0.642 m3/s。面板和防渗墙出现裂缝对大坝整体渗流场影响较小,而通过坝面和防渗墙的流量显著增大;帷幕劣化或变薄使坝基渗流量明显增加。加厚帷幕和减小其渗透系数是加强防渗效果的有效措施。     

王庆坨水库坝基防渗墙优化研究

基于优化设计的思路,针对王庆坨水库围坝布置和平原河道冲积覆盖地层的不良地质条件,采用二维有限元法对不同防渗条件下的坝基渗流场分别进行了模拟,以防渗墙的位置、厚度、深度为控制指标,得出不同方案计算所得的渗流量、水力坡降,通过比较,定量地提出了防渗墙的优化方案。此研究方法可应用于类似平原水库渗流评价和防渗加固工程分析。     

某水电站绕坝渗流及渗透稳定性研究

根据某水电站坝肩沙卵砾石层工程地质特性和水文地质特点,通过现场及室内试验资料初步确定坝肩渗透变形类型及允许坡降。基于Visual MODFLOW三维渗流软件,模拟坝址区绕坝渗流的三维渗流场,获得建坝蓄水后无防渗墙、设置防渗墙条件下的渗漏量及渗透坡降,分析坝肩渗透稳定性。结果表明:设置防渗墙后,地下水位等值线在防渗墙附近较密集,防渗墙内地下水渗透坡降较大,水头损失较大,防渗效果明显;与不设置防渗墙相比,减少渗漏量约84%,防渗墙起到了明显阻水防渗作用。     

秦堤高压喷射防渗效果分析

为了分析秦堤高压喷射防渗效果,了解加固后渗流各要素的空间分布规律,在研究区的工程地质、水文地质基础上,采用三维数值模拟计算方法,建立水文地质概念模型及数学模型,运用Visual Modflow软件,对无防渗墙和有防渗墙的防渗效果进行模拟和对比分析。结果表明:防渗墙周围水流密集,地下水等水位线发生明显偏转,防渗墙有效的降低了地下水位,明显减小了渗流速度,起到了阻水作用,取得了良好的防渗效果,并有利于堤基的加固。     

悬挂式微透水防渗墙的土石坝渗流计算

以往对于土石坝渗流计算都是假定防渗体是完全不透水的,这样的计算结果难免会出现偏差。本文通过赋予悬挂式防渗墙合理渗透系数的情况下,利用有限元法对无限深透水地基上的土石坝建立数学模型进行理论计算。通过对比两种悬挂式防渗墙方案,选取不同深度进行渗流计算和分析。结果表明:防渗墙的位置越靠近上游防渗效果越好,此时防渗墙的有效深度为6⁸倍的坝前水深。     

二元结构库岸动态浸没过程数值评价与对比

江西省新干航电枢纽工程库区左岸系赣江河流阶地,具有典型的二元结构特征。刻画水库蓄水后二元结构库岸地下水的动态浸没过程是合理地进行库区浸没评价的前提。分别建立双侧河渠潜水和承压含水层地下水非稳定流运动解析解和区域地下水三维非稳定流数值模拟模型,对比评价水库蓄水后二元结构库岸的地下水动态变化过程。结果表明:在评价前期,解析法和数值法均能够刻画库区蓄水后库岸地下水浸没的动态变化规律和趋势;然而在评价中后期,降雨入渗因素对地下水浸没的作用逐渐凸显,数值法的计算结果更为合理。同时,基于数值法,结合浸没评判标准,预测蓄水至第3年末的浸没面积将增大至10.91 km²。研究成果可为工程前期浸没控制方案的布置提供科学依据。     

西藏老虎嘴水电站左岸防渗墙布置方案优化

老虎嘴水电站左岸为古河槽,覆盖层最深达203m,初步设计采用悬挂式防渗墙进行渗流控制.在深入分析左岸渗流场特性的基础上,对悬挂式防渗墙的长度、左端深度进行优化,选定满足渗流控制要求且面积最小的防渗墙布置方案.通过对优化结果进行分析可知,取消右下部防渗墙对渗透流量影响较小,防渗墙起坡点位置及防渗墙长度对渗透坡降影响较大.此外,确定了左副坝防渗墙的压力水头,可供验算垂直防渗墙的稳定性以及防渗墙的结构应力.