关于梅弯水库的渗流计算分析研究

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1、第2d卷第1期四川水力发电VO1．24，NO．I1005年2月SichuanWaterPowerFeb．，2005梅弯水库的渗流计算分析研究王务华，舒仲英(四川I大学水电学院．四川I成都610065)摘要：梅弯水库主坝渗透性能分层明显．部分层面问渗透系数相差达百余倍，且形成所谓的“下堵”格局。在渗透计算时．采用常规方法出现了困难。介绍了结合梅弯水库的具体情况，分别采用流网法、水力学法及有限元法进行渗透计算分析研究的情况，计算结果表明．有限元法较好地解决了该工程的渗透计算问题。关键词：渗透计算；渗透性能；有限元法；梅弯水库中图分类号：TV641

2、文献标识码：B文章编号：i001．2184(2005)01—0011—041工程概况内滑坡，被迫于1974年扒坝，1975年重建，并于梅弯水库位于四川I省丹棱县中隆乡梅弯村的1983年底完建。主坝最大坝高38．20m，坝顶高岷江上游左岸支流思蒙河上游的丹棱河上，是一程538．20m，坝顶宽5．0m，防浪墙顶高程座以灌溉为主，兼顾防洪、城镇供水等综合利用的539．20m。水库正常高水位为534．50m，设计洪中型水利骨干工程。总库容为1O15万m。。水位为537．00m，校核洪水位为538．12rn。主坝梅弯水库大坝始建于1957年冬，坝高22

3、m，上游坝坡系数从坝顶至坝脚分别为1：2．7、1；坝型为均质土坝，为解决发展灌区水源不足的矛3．5、1：4．0、1：4．5，下游坝坡系数从坝顶至坝脚盾．该水库于1953年至1971年扩建，因施工质量分别为1：2．34、1：2．94、1：3．14、1：1．75(棱差以及筑坝技术措施和方法不当，造成多次坝体体外坡)，主坝最大横剖面见图1。图l主坝最大横剖面图2坝体土质评价和湿润区。根据勘测资料，后期填筑土Q的渗透据坝体内取样试验得知：前期填筑坝体土系数大值平均值为7．16×10一cm／s，小值平均值Q“的渗透系数K一2．36×1O～1．O5x1O

4、为1．5×10～cm／s，而前期填筑土Qh的渗透系cm／s，后期填筑坝体土Q的渗透系数K：7．61数大值平均值为2．32×10_。cm／s，小值平均值为×10～2．35×10一cm／s。后期坝体土Q4渗透1．1×10～cm／s，前后期填筑土渗透系数最大相性能均匀性差。坝体先后填筑质量差异较大，前期差100余倍，而且后期填筑土Q在坝体前部，前填筑坝体土Q“的平均干密度达到1．60g／cm。，期填筑土Q“在坝体后部，形成了“下堵”的不合而后期填筑坝体土Q的干密度则为1．37～理格局，违背了土石坝的防渗原则。1．67g／cm。，平均值为1．46g／

5、cm。，填筑质量较前期填筑土Qn的非饱和固结快剪指标为C差，因而使Q“与Q之间形成疏松水平界面，造一12．7kPa，一18．2。，饱和固结快剪指标为C=成渗流水沿层面渗出坝体，故在主坝排水棱体顶l1．6kPa，一17．0。；后期填筑土Q的非饱和固以上518．OO～525．00m高程出现较大范围的饱结快剪抗剪指标为C—10．5kPa，一17．9。，饱和收稿日期：2004—09—07固结快剪指标为C一9．3kPa，一15．9。，以上数11据说明坝体土的抗剪强度较低。降；dH：为水头差；ds为位置差L1]’L3J’Ⅲ。主坝填筑分两期，早期的原大坝填

6、筑(Qn)达西定律有其局限性。试验证明，达西定律只组成物质为紫褐色粘土。该层粘土顺水流向分布适用于呈线性阻力关系的层流运动。而在天然土于主坝现坝轴线上游16m至坝轴线下游64m，体中，渗流大多呈线性阻力关系。因此，目前渗流垂直水流向顺坝轴线方向分布长97m，底部高程分析的数学模型大都是以达西定律为基础而建立为499．30～5l7．00m，顶部高程为505．00～的⋯。5l8．O0m，厚0～l4m，从上游往下游方向厚度由现将对梅弯水库主坝正常高水位时的稳定渗薄逐渐变厚。其上分布后期(Q)填筑土，具体分流情况运用流网法、水力学法、有限元法进行渗流

7、布见图1。计算分析的情况介绍于后。3渗透计算方法的应用探讨3．1绘制流网法就目前的理论水平而言，工程实用的土石坝流网的绘制主要是基于质量守恒定律而得到渗流分析方法主要有绘制流网法、水力学法、求基的拉普拉斯方程。绘制流网时，先初步拟定出浸润本方程数值解的有限元法或电拟试验法L2j。线位置及逸出点，然后再根据流网的内部条件和常用的渗透计算的基本原理都是基于法国工流网的边界条件绘制出等势线和流线。经反复修程师达西从大量的渗水试验中发现的达西定律。正，最后得出相互正交的流网L1]。流网法的要点就r{w是精确绘制流网。梅弯水库主坝正常高水位稳定—kJ一

8、一k}(1)U渗流期流网计算见图2。式中为渗流流速；为渗透系数；J为渗透坡手工绘制流网法的步骤较繁杂，且须不断试图：主坝正常高水位稳定渗流期流网计算图绘。在绘制过程