關(guān)于梅彎水庫(kù)的滲流計(jì)算分析研究

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1、第2d卷第1期四川水力發(fā)電VO1．24，NO．I1005年2月SichuanWaterPowerFeb．，2005梅彎水庫(kù)的滲流計(jì)算分析研究王務(wù)華，舒仲英(四川I大學(xué)水電學(xué)院．四川I成都610065)摘要：梅彎水庫(kù)主壩滲透性能分層明顯．部分層面問滲透系數(shù)相差達(dá)百余倍，且形成所謂的“下堵”格局。在滲透計(jì)算時(shí)．采用常規(guī)方法出現(xiàn)了困難。介紹了結(jié)合梅彎水庫(kù)的具體情況，分別采用流網(wǎng)法、水力學(xué)法及有限元法進(jìn)行滲透計(jì)算分析研究的情況，計(jì)算結(jié)果表明．有限元法較好地解決了該工程的滲透計(jì)算問題。關(guān)鍵詞：滲透計(jì)算；滲透性能；有限元法；梅彎水庫(kù)中圖分類號(hào)：TV641

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：i001．2184(2005)01—0011—041工程概況內(nèi)滑坡，被迫于1974年扒壩，1975年重建，并于梅彎水庫(kù)位于四川I省丹棱縣中隆鄉(xiāng)梅彎村的1983年底完建。主壩最大壩高38．20m，壩頂高岷江上游左岸支流思蒙河上游的丹棱河上，是一程538．20m，壩頂寬5．0m，防浪墻頂高程座以灌溉為主，兼顧防洪、城鎮(zhèn)供水等綜合利用的539．20m。水庫(kù)正常高水位為534．50m，設(shè)計(jì)洪中型水利骨干工程。總庫(kù)容為1O15萬(wàn)m。。水位為537．00m，校核洪水位為538．12rn。主壩梅彎水庫(kù)大壩始建于1957年冬，壩高22

3、m，上游壩坡系數(shù)從壩頂至壩腳分別為1：2．7、1；壩型為均質(zhì)土壩，為解決發(fā)展灌區(qū)水源不足的矛3．5、1：4．0、1：4．5，下游壩坡系數(shù)從壩頂至壩腳盾．該水庫(kù)于1953年至1971年擴(kuò)建，因施工質(zhì)量分別為1：2．34、1：2．94、1：3．14、1：1．75(棱差以及筑壩技術(shù)措施和方法不當(dāng)，造成多次壩體體外坡)，主壩最大橫剖面見圖1。圖l主壩最大橫剖面圖2壩體土質(zhì)評(píng)價(jià)和濕潤(rùn)區(qū)。根據(jù)勘測(cè)資料，后期填筑土Q的滲透據(jù)壩體內(nèi)取樣試驗(yàn)得知：前期填筑壩體土系數(shù)大值平均值為7．16×10一cm／s，小值平均值Q“的滲透系數(shù)K一2．36×1O～1．O5x1O

4、為1．5×10～cm／s，而前期填筑土Qh的滲透系cm／s，后期填筑壩體土Q的滲透系數(shù)K：7．61數(shù)大值平均值為2．32×10_。cm／s，小值平均值為×10～2．35×10一cm／s。后期壩體土Q4滲透1．1×10～cm／s，前后期填筑土滲透系數(shù)最大相性能均勻性差。壩體先后填筑質(zhì)量差異較大，前期差100余倍，而且后期填筑土Q在壩體前部，前填筑壩體土Q“的平均干密度達(dá)到1．60g／cm。，期填筑土Q“在壩體后部，形成了“下堵”的不合而后期填筑壩體土Q的干密度則為1．37～理格局，違背了土石壩的防滲原則。1．67g／cm。，平均值為1．46g／

5、cm。，填筑質(zhì)量較前期填筑土Qn的非飽和固結(jié)快剪指標(biāo)為C差，因而使Q“與Q之間形成疏松水平界面，造一12．7kPa，一18．2。，飽和固結(jié)快剪指標(biāo)為C=成滲流水沿層面滲出壩體，故在主壩排水棱體頂l1．6kPa，一17．0。；后期填筑土Q的非飽和固以上518．OO～525．00m高程出現(xiàn)較大范圍的飽結(jié)快剪抗剪指標(biāo)為C—10．5kPa，一17．9。，飽和收稿日期：2004—09—07固結(jié)快剪指標(biāo)為C一9．3kPa，一15．9。，以上數(shù)11據(jù)說明壩體土的抗剪強(qiáng)度較低。降；dH：為水頭差；ds為位置差L1]’L3J’Ⅲ。主壩填筑分兩期，早期的原大壩填

6、筑(Qn)達(dá)西定律有其局限性。試驗(yàn)證明，達(dá)西定律只組成物質(zhì)為紫褐色粘土。該層粘土順?biāo)飨蚍植歼m用于呈線性阻力關(guān)系的層流運(yùn)動(dòng)。而在天然土于主壩現(xiàn)壩軸線上游16m至壩軸線下游64m，體中，滲流大多呈線性阻力關(guān)系。因此，目前滲流垂直水流向順壩軸線方向分布長(zhǎng)97m，底部高程分析的數(shù)學(xué)模型大都是以達(dá)西定律為基礎(chǔ)而建立為499．30～5l7．00m，頂部高程為505．00～的?。5l8．O0m，厚0～l4m，從上游往下游方向厚度由現(xiàn)將對(duì)梅彎水庫(kù)主壩正常高水位時(shí)的穩(wěn)定滲薄逐漸變厚。其上分布后期(Q)填筑土，具體分流情況運(yùn)用流網(wǎng)法、水力學(xué)法、有限元法進(jìn)行滲流

7、布見圖1。計(jì)算分析的情況介紹于后。3滲透計(jì)算方法的應(yīng)用探討3．1繪制流網(wǎng)法就目前的理論水平而言，工程實(shí)用的土石壩流網(wǎng)的繪制主要是基于質(zhì)量守恒定律而得到滲流分析方法主要有繪制流網(wǎng)法、水力學(xué)法、求基的拉普拉斯方程。繪制流網(wǎng)時(shí)，先初步擬定出浸潤(rùn)本方程數(shù)值解的有限元法或電擬試驗(yàn)法L2j。線位置及逸出點(diǎn)，然后再根據(jù)流網(wǎng)的內(nèi)部條件和常用的滲透計(jì)算的基本原理都是基于法國(guó)工流網(wǎng)的邊界條件繪制出等勢(shì)線和流線。經(jīng)反復(fù)修程師達(dá)西從大量的滲水試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的達(dá)西定律。正，最后得出相互正交的流網(wǎng)L1]。流網(wǎng)法的要點(diǎn)就r{w是精確繪制流網(wǎng)。梅彎水庫(kù)主壩正常高水位穩(wěn)定—kJ一

8、一k}(1)U滲流期流網(wǎng)計(jì)算見圖2。式中為滲流流速；為滲透系數(shù)；J為滲透坡手工繪制流網(wǎng)法的步驟較繁雜，且須不斷試圖：主壩正常高水位穩(wěn)定滲流期流網(wǎng)計(jì)算圖繪。在繪制過程