流网数值计算方法及其在土石坝渗流的分析中应用

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1、摘要一——●—————————————————————————————————————一lIIIIrllllllllllllllllIIIFIlllllllllUIY2127744论文题目：流网的数值计算方法及其在土石坝渗流分析中的应用学科专业：农业水土工程研究生：雷娜导师姓名：李智录副教授签名：篁塑罡签名：耷盈丞随着电子计算机的迅速发展及普及，数值计算方法已经广泛应用于工程分析的各个领域。不管是在房屋建筑的结构分析中，还是在水工建筑的变形、应力以及渗流分析中，数值计算方法的作用都显的越来越强大。其中，对于水工建筑物的渗流计算

2、领域，有限元法以其对复杂边界、各向异性、非均匀性和三维渗流等问题的强大适应能力而受到广泛的重视。目前，水利水电工程中与渗流相关的问题很多，土石坝因具有造价低、结构简单、对自然条件的适应性强、抗震性能好、工作可靠、寿命长、施工管理简便等优点而被广泛采用。在土石坝中，因渗流引起的滑坡、渗透破坏尤为严重，合理、正确地借助数值方法对土石坝进行渗流分析是必不可少的。流网法是基于平面势流理论的一种渗流场图解法，是平面渗流场的一个流动图谱，是研究二维平面渗流问题最有用和最全面的图案。它直观地概括了渗流场中的水力要素和特征，从流网中可获取有关

3、评估渗流场特性及工程渗流控制设计所需的水头、水力坡降、渗流速度、渗透压力及通过每一子区域或过流断面上的渗流量等，也可根据流网的变化特征、流线以及等水头线的变化形态，来了解和判断渗透水的渗径、历程、场中各子域间的水量互补关系、子域的相对透水性和相对潜在的可能渗透变形区等。结合渗流有限元分析理论以及流网的基本性质，将求解势函数和流函数的流网绘制解析法和数值方法中的有限单元法相结合，以渗流基本控制方程以及流函数的微分方程为基本依据，通过求解渗流场内所有单元节点的势函数和流函数来获得各个节点上的水头值和流速矢量，再通过插值得渗流场的水

4、头分布和流速分布，从而最终得到流线与等势线相交的流网图。编制了流网的数值计算程序以及流网图绘制接口程序，应用于不同形式工况下的坝体渗流场以及工程实例，验证了数值方法以及程序的可行性，初步解决了手绘和电模拟获得流网的局限性。流网的数值计算方法将基于流网法的渗流计算分析推向一个新的台阶。关键词：土石坝渗流；流网；有限元法；稳定流；非稳定流AbstractTitle：Numericalcalculationmethodofflownetanditsapplicationinearth—rockdam’Sseepageanalysis

5、Major=AgriculturalWaterandSoilEngineeringName=LeiNaSupervisor；AssociateProf．ZhiluLiSignature：幽N众●__-_--____●_____一Signature=兰￡兰笸!：乙Alongwiththerapiddevelopmentandpopularizationofelectroniccomputers，thenumericalcalculationmethodhasbeenwidelyusedinvariousfieldsoftheen

6、gineeringanalysis．Whetherinthebuildingstructureanalysisorinhydraulicstructure’Sdeformation，stressandseepageanalysis，thefunctionofnumericalcalculationmethodappearsmoreandmorepowerful．Amongthem，fortheseepagecalculationdomainofthehydraulicstructuresandthefiniteelementm

7、ethodispaidattentionwithitspowerfuladaptabilityforthecomplexboundary,anlsotropy,heterogeneityand3dseepageproblem．Atpresent，therearemanyproblemsrelatedtotheseepageinconservancyandhydropowerengineeringfield，theearth．rockdamisusedextensivelybecauseofitssimplestructure，

8、lowcost，theadaptabilitytonaturalconditionsandthewellaseismaticperformance，reliableoperation，longservicelife，advantagesandconvenientconstru