水工專業(yè)浸潤線計(jì)算的理論分析

姜連超

摘 要 通過已知水庫以及土石壩資料，根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況相同的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理解決土壩滲流問題，用簡易的Excel計(jì)算，得出該土石壩的浸潤線方程。本文為實(shí)踐教學(xué)提供數(shù)據(jù)和理論支撐，保證了水工教學(xué)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞 達(dá)西定理 浸潤線 實(shí)用性

土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。

一、斜墻土石壩浸潤線計(jì)算

（一）已知材料

水庫水位

（1）正常蓄水位 475.50m

（2）設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）480.00m

（3）校核洪水位（P=0.1%）. 481.00m

（4）汛期運(yùn)行水位 472.00m

（5）極限死水位 467.00m

2、擋水壩下游水位

（1）設(shè)計(jì)洪水位 458.70m

（2）校核洪水位 460.30m

（3）正常尾水位 452.00m

（4）最高尾水位 450.00m

上游壩坡坡率為：1：2.5

下游壩坡坡率為：1：2.25

（二） 計(jì)算示意圖（圖1）

（三） 基本公式

根據(jù)達(dá)西定理，假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等，可推出公式：

式中S為浸潤線的水平投影長度，m；H1為上游水深，m；為下游水深，m；H1為滲透系數(shù)，其中k1=0.3，k2=0.01；m1為大壩上游坡率，m1=2.5；m2為棱體排水內(nèi)側(cè)坡率，m2=1；h為溢出點(diǎn)高度，%a為斜墻與壩底夾角，。

其中s=d-m1H1+e；e=（0.5～0.6）h；%d=。

（四）浸潤線計(jì)算

使用CAD軟件，根據(jù)已知條件繪制大壩剖面簡圖，式中，%]值，%a值，d值都由圖上直接量出，單寬流量q值由Excel表格試算得出。帶入浸潤線方程y2=h2-x中，得出浸潤線方程，最終計(jì)算表格如表1：

通過以上計(jì)算，即可求出該土石壩在正常水位，設(shè)計(jì)水位以及校核水位下的浸潤線方程，從而進(jìn)行接下來的滲流穩(wěn)定分析。

二、結(jié)論

通過以上計(jì)算分析可知，這種浸潤線的計(jì)算方法，充分體現(xiàn)了CAD制圖和Excel表格在水力學(xué)計(jì)算中的實(shí)際應(yīng)用，計(jì)算方法簡單，而且可以使學(xué)生得到充分的練習(xí)，保證了學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中可以合理利用軟件，保證了水工教學(xué)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉.水力計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]李序量主編.中專教材水力學(xué)[M].水利電力出版社，1991.

（作者單位：黑龍江省水利工程技術(shù)學(xué)校）