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水力充填堤坝渗流数值分析技术研究与应用

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:表4-13 青草沙新建堤坝渗流计算水位组合4.4.2.2 计算方法选择渗流分析方法可概括为流体力学解法和水力学解法两类。

水力充填堤坝渗流数值分析技术研究与应用

4.4.2.1 水位变动特点与代表工况

青草沙水库工程地处长江潮汐河口,水库堤坝双侧临水,承受双向水头。库内水位根据水库调度要求不断变化,库外水位受长江潮汐影响,潮汐为非正规半日浅潮。由于水库两侧的水位均随时间不断变化,渗流分析应根据实际情况考虑非稳定渗流或稳定渗流情况,并根据具体情况进行渗流水位组合(表4-13)。库外潮位为非规则半日潮,一天两升两降,应采用非稳定渗流计算,由于库内外水位运行变动的周期和速度差异较大,可近似认为库内水位恒定而长江侧水位非恒定,按照半日潮特点进行非稳定渗流计算。

表4-13 青草沙新建堤坝渗流计算水位组合

4.4.2.2 计算方法选择

渗流分析方法可概括为流体力学解法和水力学解法两类。流体力学解法是一种严格的解析法,它在满足定解条件下求解渗流基本方程,然后得到解的解析表达式。水力学解法是一种简化近似的解析法,它基于对土石坝渗流作某些假定以及对局部急变渗流区段应用流体力学解析解的某些成果而求得渗流问题的解答,因此它并不适用于渗流基本方程的求解。近代计算技术的发展和计算机的应用为渗流计算开辟了新的途径,各种复杂情况下的渗流都可以在计算机上模拟出来,同时出现了很多用于渗流分析的程序。

实践证明,利用数值方法求解均质或非均质、各向异性各向同性以及复杂边界条件的土石坝渗流问题,可以得到满意的解答。对于土石坝渗流问题,已基本上可取代模拟试验。由于数值模拟无需复杂而专门的设备,不像常规物理试验那样需要很长的时间,修改算法和模型都比较方便,并且可以程序化,因而近年来有关渗流分析的数值计算和模拟发展尤为迅速,使得许多渗流力学难于解答的问题得以重新认识。

4.4.2.3 渗流计算成果

按照上述计算参数进行水库环库大堤的渗流稳定分析计算,稳定和非稳定各工况组合对应的堤坡和堤基最大出逸比降、渗漏量见表4-14~表4-18。典型的渗流场图见图4-43。由图4-44可知,流场图合理地反映出外侧海水快速下降引起的流场,高水位时外侧海水渗入堤坝,水位下降时渗入堤坝的水部分向外排出,部分沿着惯性趋势继续向内渗。(www.xing528.com)

表414 两面邻水的新建堤(北堤)渗流计算成果

表415 两面邻水的老堤(中央沙)渗流计算成果

表416 两面邻水的新建堤(东堤)渗流计算成果

表417 单面邻水的老海塘(结合式断面)渗流计算成果

表418 单面邻水的老海塘(分离式断面)渗流计算成果表

图4-43 工况2下典型渗流流网图

图4-44 工况5下北堤典型流网图

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