堤防渗流计算
堤防渗流计算（有详细的计算过程和程序）
根据堤《防工程设计规范GB50286-98 》
附录E.2.1 不透水堤基均质土堤下游无排水设备或有贴坡式排水
项目计算式数值单位备注
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 3 = 3 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
堤身高度H = 27-17 = 10 m
上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
L = (27-24.8)×3+6+10×3 = 42.6 m 上有水面至下游堤脚
ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)
L1 = 42.6+3.343 = 45.943 m L+ΔL
试算法计算逸出高度h0，假设h0的试算范围h01～h02，计算的步长以及精度h01 = 1 = 1 m
h02 = 10 = 10 m
步长 = 0.02 = 0.02 m
精度 = 0.01 = 0.01 m
试算得到h0 = 2.54 = 2.54 m 手动输入
q/k = (7.8^2-2.54^2)/(2×(45.943-3×2.54)) = 0.7096 m
q/k = 0.7047 = 0.7047 m
平均q/k = (0.7096+0.7047)/2 = 0.7072 m
平均渗流量q = 0.7072×0.00001 = 7.07E-06 m3/s/m
浸润线方程 y=SQRT(6.4516+1.4144x)
下游坝坡最大渗出坡降J = 1/3 = 0.333 / 1/m2
附录E.2.2 不透水堤基均质土堤下游设褥垫式排水
项目计算式数值单位备注
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
褥垫长度Lr = 5 = 5 m 到下游堤脚
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
堤身高度H = 27-17 = 10 m
上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
L = (27-24.8)×3+6+10×5-5 = 57.6 m 上游水面至褥垫
ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)
L1 = 57.6+3.343 = 60.943 m L+ΔL
逸出高度h0 = SQRT(60.943^2+7.8^2)-60.943 = 0.497 m 排水体工作长度a0 = 0.497/2 = 0.249 m h0/2
q/k = 0.497 = 0.497 m h0
渗流量q = 0.497×0.00001 = 4.97E-06 m3/s/m
浸润线方程 y=SQRT(0.247-0.994x)
下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2
附录E.2.3 不透水堤基均质土堤下游设棱体排水
项目计算式数值单位备注
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
棱体顶高程 = 19 = 19 m 到下游堤脚
棱体临水坡坡率m3 = 2 = 2 / 1:m3
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
堤身高度H = 27-17 = 10 m
棱体高度HL = 19-17 = 2 m
上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
L = (27-24.8)×3+6+10×5-2×5-2×2 = 48.6 m 上游水面至棱体
ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)
L1 = 48.6+3.343 = 51.943 m L+ΔL
系数c = 1.115 = 1.115 / 与m3有关
逸出高度h0 = 1+SQRT((1.115×51.943)^2+(7.8-1)^2)-1.115×51.943 = 1.398 m q/k = (7.8^2+1.398^2)/(2×51.943) = 0.604 m
渗流量q = 0.604×0.00001 = 6.04E-06 m3/s/m
浸润线方程 y=SQRT(1.9544-1.208x)
下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2
附录E.3.1 透水堤基无排水
附录E.3.1 透水堤基均质土堤下游无排水设备或有贴坡式排水
项目计算式数值单位备注
1.计算参数
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
透水地基底高程▽底 = 7 = 7 m 不透水地基顶高程
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
堤基渗透系数k0 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s
2.不透水堤基对应渗流量计算
堤身高度H = 27-17 = 10 m
上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
L = (27-24.8)×3+6+10×5 = 62.6 m 上有水面至下游堤脚
ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)
L1 = 62.6+3.343 = 65.943 m L+ΔL
试算法计算逸出高度h0，假设h0的试算范围h01～h02，计算的步长以及精度h01 = 1 = 1 m
h02 = 10 = 10 m
步长 = 0.02 = 0.02 m
精度 = 0.01 = 0.01 m
试算得到h0 = 2.54 = 2.8 m 程序计算
q/k = (7.8^2-2.8^2)/(2×(65.943-5×2.8)) = 0.5102 m
q/k = 0.5011 = 0.5011 m
平均q/k = (0.5102+0.5011)/2 = 0.5057 m
平均渗流量qD = 0.5057×0.00001 = 5.06E-06 m3/s/m
浸润线方程 y=SQRT(7.84+1.0114x)
下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2
3.堤基渗流量计算
透水地基厚度T = 17-7 = 10 m
堤基渗流量q基 = 0.00005×(7.8-1)×10/(62.6+5×7.8+0.88×10) = 3.08E-05 m3/s/m
4.总渗流量 = 0.00000506+0.0000308 = 3.59E-05 m3/s/m
5.浸润线计算
h01 = 1 = 1 m
h02 = 10 = 10 m
步长 = 0.001 = 0.001 m
精度 = 0.001 = 0.001 m
试算得到h0 = 2.0361 = 1.894 m 程序计算
q“ = 3.55212E-05 = 3.55E-05 m3/s/m
浸润线方程 x=14.0766(y-1.894)+0.1408(y^2-3.5872)
附录E.3.2 透水堤基均质土堤下游设褥垫式排水
项目计算式数值单位备注
1.计算参数
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
透水地基底高程▽底 = 7 = 7 m 不透水地基顶高程
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
褥垫长度Lr = 5 = 5 m 到下游堤脚
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
堤基渗透系数k0 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s
2.不透水堤基对应渗流量计算
堤身高度H = 27-17 = 10 m
上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
L = (27-24.8)×3+6+10×5-5 = 57.6 m 上游水面至褥垫
ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)
L1 = 57.6+3.343 = 60.943 m L+ΔL
逸出高度h0 = SQRT(60.943^2+7.8^2)-60.943 = 0.497 m
排水体工作长度a0 = 0.497/2 = 0.249 m h0/2
q/k = 0.497 = 0.497 m h0
渗流量qD = 0.497×0.00001 = 4.97E-06 m3/s/m
浸润线方程 y=SQRT(0.247-0.994x)
下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2
2.堤基渗流量计算
透水地基厚度T = 17-7 = 10 m
堤基渗流量q基 = 0.00005×(7.8-1)×10/(57.6+5×7.8+0.88×10) = 3.23E-05 m3/s/m
3.总渗流量 = 0.00000497+0.00003226 = 3.72E-05 m3/s/m
4.浸润线计算
逸出高度h0 = 0.00003723/(0.00001+0.00005/0.44) = 0.301 m
q“ = 4.4223E-05 = 4.42E-05 m3/s/m
浸润线方程 x=11.3071(y-0.301)+0.1131(y^2-0.0906)
附录E.4 不稳定渗流计算
附录E.4 不稳定渗流计算
项目计算式数值单位备注
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤顶宽度B = 6 = 6 m
堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
土的孔隙率n = 88.00% = 88.00% / 到下游堤脚
土的饱和度SW％ = 50.00% = 50.00% / 到下游堤脚
渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s
洪水持续时间t = 11 = 11 天 950400妙
土的有效孔隙率n0 = 0.88×(1-0.5) = 44.00% / 到下游堤脚
上游水位处堤宽b“ = 6+(27-24.8)×(3+5) = 23.6 m
上游水深H = 24.8-17 = 7.8 m
渗流在背坡出现所需时间
T = 0.44×7.8×(3+5+23.6/7.8)/(4×0.00001) = 946000 s 10.949天
洪水持续时间t = 11天 > 10.949天不需计算浸润线锋面距迎水坡脚距离L
浸润线锋面距迎水坡脚距离
L = 2×SQRT(0.00001×7.8×946000/0.44) = 25.9 m m1H1/(2m1+1)
附录E.5 背水坡渗流出口比降计算
项目计算式数值单位备注
1.计算参数
下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
下游水位▽2 = 18 = 18 m
逸出高度h0 = 2.54 = 2.54 m
下游水深H2 = 18-17 = 1 m
2.不透水地基逸出坡降计算
2.1 下游无水时
渗出点A坡降Jo = 1/SQRT(1+5^2) = 0.196 /
堤坡与不透水面交点B坡降Jo = 1/5 = 0.2 / 1/m2
2.2 下游有水时
渗出段AB内的点
计算点高程 = 19 = 19 m AB段(18~19.54)内
y = 19-17 = 2 / AB段(2.54~1)内
渗出点A坡降Jo = 1/SQRT(1+5^2) = 0.196 /
n = 0.25×1/2.54 = 0.098 /
计算点坡降J = 0.196×((2.54-1)/(2-1))^0.098 = 0.204 / 在下游坡面渗出浸没段BC内的点适用于y/H2<0.95
y = 17.7-17 = 0.7 / BC段(0~0.95)内
背坡与水平面夹角απ = atan(1/5) = 0.197 rad 11.287度
α = 0.197/π = 0.063 /
a0 = 1/(2×(0.063×(5+0.5)×SQRT(1+5^2))) = 0.283 /
b0 = 5/(2×(5+0.5)^2) = 0.083 /
1/2α-1 1/(2×0.063)-1 = 6.937 /
计算点坡降J = 0.283×(0.7/1)^6.937/(1+0.083×1/(2.54-1)) = 0.023 / 3.透水地基逸出坡降计算
3.1 下游无水时
渗出段AB内的点
计算点高程 = 19 = 19 m AB段(17~19.54)内
y = 19-17 = 2 / AB段(0~2.54)内
计算点坡降J = 1/SQRT(1+5^2)×(2.54/2)^0.25 = 0.208 /
地基段BC内的点
计算点与堤脚距离x = 3 = 3 m
计算点坡降J = 1/(2×SQRT(5))×SQRT(2.54/3) = 0.206 /
3.2 下游有水时
渗出段AB内的点
计算点高程 = 19 = 19 m AB段(18~19.54)内
y = 19-17 = 2 / AB段(1~2.54)内
计算点坡降J = 1/SQRT(1+5^2)×(2.54/2)^0.25 = 0.208 /
浸没坡段BC内的点
y = 17.7-17 = 0.7 / BC段(0~2.54)内
背坡与水平面夹角απ = atan(1/5) = 0.197 rad 11.287度
α = 0.197/π = 0.063 /
α1 = 1/(1+0.063) = 0.941 / 1/(1+α)
l1 = 2.54×5 = 12.7 / h0×m2
l2 = 1×5 = 5 / H2×m2
r = 0.7×5 = 3.5 / y×m2
计算点坡降J = 0.234 = 0.234 / 在下游坡面渗出
浸没地基面段CD内的点
计算点距堤脚距离x = 2 = 2 m
计算点坡降J = 0.108 = 0.108 / 在下游坡面渗出
附录E.6 水位降落时均质土堤的浸润线
项目计算式数值单位备注
1.计算参数
上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1
堤底高程▽底 = 17 = 17 m
堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d 土体的孔隙率n = 39.70% = 39.70% /
降前水位▽1 = 27 = 27 m 0.0003125m/s
降后水位▽0 = 20 = 20 m 0.00023148m/s
水位降落所需时间T = 22 = 22 h = 79200 秒 = 0.9167 天
计算上游浸润线时间t = 15 = 15 h = 54000 秒 = 0.625 天
2.h0(t)计算
降前水深H1 = 27-17 = 10 m ▽1-▽底
降后水深H0 = 20-17 = 3 m ▽0-▽底
降距H = 10-3 = 7 m H1-H0
水位降落的速度V = 7/(22/24) = 7.636 m/d = 0.00009m/s= 0.00212m/h
百分数α = 113.7×(0.0001175)^(0.607^(6+log(0.001)))/100 = 15.03% / 公式一给水度μ = 0.1503×0.397 = 0.0597 /
k/(μV) = 0.864/(0.0597×7.636) = 1.895 / 1/10 h0(t) = 7-0.0000321t h0(t) = 7-0.0000321×54000 = 5.2666 m t = 15h = 54000s 3.试算法计算t时刻渗流量q(t)和上游坡出渗点高度he(t) he(t)1 = 3+0.01 = 3.01 m H0+Step he(t)2 = 3+5.2666 = 8.267 m H0+h0(t) 步长Step = 0.01 = 0.01 m 精度 = 0.001 = 0.001 m L = 10×3 = 30 m H1×m1 试算得到he(t) = 5.34 = 5.34 m 程序计算 q/k1 = ((3+5.2666)^2-5.34^2)/(2×(30-3×5.34)) = 1.424 m q/k2 = (5.34-3)/3×(1+ln(5.34/(5.34-3))) = 1.424 m 平均q/k = (1.424+1.424)/2 = 1.424 m 平均渗流量q = 1.424×0.00001 = 1.42E-05 m3/s/m 4.计算t时刻上游段浸润线 [H0+h0(t)]2 = (3+5.2666)^2 = 68.3367 m2 2q/k = 2×1.424 = 2.848 m 浸润线方程 y=SQRT(68.3367-2.848x) 附录E.7.1 背水侧无限长双层堤基渗流计算和覆盖的计算 附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算 附录E.7.1 背水侧无限长双层堤基渗流计算和覆盖的计算 项目计算式数值单位备注 1.计算参数 上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 ) 下游坡度m2 = 5 = 5 / ( 1:m2 ) 堤顶宽度B = 6 = 6 m 堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m 堤底高程▽底 = 17 = 17 m 弱透水地基底高程▽弱 = 7 = 10 m 强透水地基底高程▽强 = 7 = 5 m 上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m 下游水位▽2 = 18 = 18 m 堤底高程▽底 = 17 = 17 m 迎水侧有限长度L = 100 = 100 m 堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ( ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d ) 弱透水堤基渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.越流系数A计算 k0/k1 = 0.007/0.00005 = 140 / ( 属于双层堤基 ) 堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 ) 上游水深H = 24.8-17 = 7.8 m ( ▽1-▽底 ) 弱透水层厚度T1 = 17-10 = 7 m ( ▽底-▽弱 ) 强透水层厚度T0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 ) 堤底宽度b = 6+10×(3+5) = 86 m ( B+Hd×(m1+m2) ) 越流系数A = SQRT(0.00005/(0.007×7×5)) = 0.014 m-1 3.弱透水层CD段承压水头计算(x以下游堤脚为原点，向下游为正) 计算点坐标x = 10 = 10 m ( x>0 ) h = 7.8×e^(-0.014×10)/(1+0.014×86-th(0.014×100)) = 5.142 m 4.弱透水层CD段承压水头计算(x’以下游堤脚为原点，向上游为正) 计算点坐标x’ = 10 = 10 m ( x’>0 ) h = 7.8×(1+0.014×10)/(1+0.014×86-th(0.014×100)) = 6.743 m 计算简图参看规范图E.7.1 附录E.7.2 透水地基上弱透水层等厚有限长 附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算 附录E.7.2 透水地基上弱透水层等厚有限长，强透水层无限长双层堤基渗流计算项目计算式数值单位备注 1.计算参数 上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 ) 下游坡度m2 = 3 = 3 / ( 1:m2 ) 堤顶宽度B = 6 = 6 m 堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m 堤底高程▽底 = 17 = 17 m 弱透水地基底高程▽弱 = 7 = 10 m 强透水地基底高程▽强 = 7 = 5 m 上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m 下游水位▽2 = 18 = 18 m 迎水侧有限长度L1 = 30 = 30 m ( 弱透水地基 ) 背水侧有限长度L2 = 100 = 100 m ( 弱透水地基 ) 堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ( ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d ) 弱透水堤基渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.越流系数A计算 k0/k1 = 0.007/0.00005 = 140 / ( >100，属于双层堤基 ) 弱透水层厚度T1 = 17-10 = 7 m ( ▽底-▽弱 ) 强透水层厚度T0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 ) 堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 ) 上游水面距不透水地基H = 24.8-5 = 19.8 m ( ▽1-▽强 ) 堤底距不透水地基H1 = 17-5 = 12 m ( ＝▽底-▽强＝ T1+T0 ) 弱透水层底距不透水地基H0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 ) 堤底宽度b = 6+10×(3+3) = 66 m ( B+Hd×(m1+m2) ) 越流系数A = SQRT(0.00005/(0.007×7×5)) = 0.014 m-1 A(0.441T0) = 0.014×0.441×5 = 0.031 / ( <1，公式适用 ) d’ 1/0.014×arth(0.031) = 2.215 m ( = 1/Aarth(A(0.441T0)) ) 3.试算法计算ζ以确定出逸段与非出逸段的分界点，假设ζ的试算范围ζ1～ζ2，计算的步长以及精度 ζ 1 = 0.0001 = 0 m ( = precision ) ζ 2 = 100 = 100 m ( = L2 ) 步长STEP = 0.01 = 0.01 m 精度precision = 0.0001 = 0.0001 m 试算得到ζ = 64.46 = 64.46 m ( 程序计算 ) 方程左边 = 0.105 = 0.105 m ( 程序计算 ) 方程右边 = 0.105 = 0.105 m ( 程序计算 ) 4.出逸段AB透水层水位计算(x以下游堤脚为原点，向下游为正) 计算点坐标x = 10 = 10 m ( 0 < x < 35.54 = L2-ζ ) h = 1.482 = 1.482 m 5.非出逸段BC透水层水位计算(x’以弱透水层最下游点为原点，向上游为正) 计算点坐标x’ = 10 = 10 m ( 0 < x’ < 64.46 = ζ ) x’/T0 = 10/5 = 2 m Δ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 m Δx’/Δ0 = 0 = 0 m Δx’ = 0.232×0 = 0 m h = 5+(12-5)×(10+0.441×5)/(64.46+0.441×5)-0 = 6.282 m 5.非出逸段BC透水层水位计算 (x’以弱透水层最下游点为原点，向上游为正) 计算点坐标x’ = 2.1 = 2.1 m ( 0 < x’ < 64.46 = ζ ) x’/T0 = 2.1/5 = 0.42 m Δ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 m Δx’/Δ0 = 0.246 = 0.246 m ( 查表E.7.2 ) Δx’ = 0.232×0.246 = 0.057 m h = 5+(12-5)×(2.1+0.441×5)/(64.46+0.441×5)-0.057 = 5.395 m 附录E.7.2 透水地基上弱透水层不等厚或不均质 附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算 附录E.7.2 透水地基上弱透水层不等厚或不均质，强透水层无限长双层堤基渗流计算项目计算式数值单位备注 1.计算参数 上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 ) 下游坡度m2 = 5 = 5 / ( 1:m2 ) 堤顶宽度B = 6 = 6 m 堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m 堤底高程▽底 = 17 = 17 m 弱透水地基底高程▽弱 = 10 = 10 m 强透水地基底高程▽强 = 7 = 7 m 上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m 下游水位▽2 = 18 = 18 m 弱透水层无限长 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.递推计算下游等效长度S下 下游弱透水层分段数N = 3 = 3 段 ( 以不等厚或不均质分 ) 2.1递推计算 段次 = 0 = 0 强透水层厚度T0 = 10-7 = 3 m ( ▽弱-▽强 ) 等效长度S0 = 0 = 0 m ( 取0 ) D0 = (1/0.022+0)/(1/0.022-0) = 1 / 段次 = 1 第1段渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第1段厚度t1 = 5 = 5 m 第1段长度L1 = 6 = 6 m 越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×5)) = 0.022 m-1 β1 = 2×0.022×6 = 0.264 / ( 2AiLi ) 等效长度S1 = 1/0.022×(1×e^0.264-1)/(1×e^0.264+1) = 5.965 m D1 = (1/0.028+5.965)/(1/0.028-5.965) = 1.401 m 段次 = 2 第2段渗透系数k2 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第2段厚度t2 = 3 = 3 m 第2段长度L2 = 10 = 10 m 越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×3)) = 0.028 m-1 β2 = 2×0.028×10 = 0.56 / ( 2AiLi ) 等效长度S2 = 1/0.028×(1.401×e^0.56-1)/(1.401×e^0.56+1) = 15.026 m D2 = (1/0.035+15.026)/(1/0.035-15.026) = 3.219 m ( ▽底-▽弱 ) 段次 = 3 第3段渗透系数k3 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第3段厚度t3 = 2 = 2 m 第3段长度L3 = 30 = 30 m 越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×2)) = 0.035 m-1 β3 = 2×0.035×30 = 2.1 / ( 2AiLi ) 等效长度S3 = 1/0.035×(3.219×e^2.1-1)/(3.219×e^2.1+1) = 26.477 m 2.2下游等效长度S下 = 26.477 = 26.477 m ( 即等效长度S3 ) 3.递推计算下游等效长度S上 上游弱透水层分段数N = 3 = 3 段 ( 以不等厚或不均质分 ) 3.1 递推计算 段次 = 0 = 0 强透水层厚度T0 = 15.026-3.219 = 11.807 m ( ▽弱-▽强 ) 等效长度S0 = 0 = 0 m ( 取0 ) D0 = (1/0.018+0)/(1/0.018-0) = 1 / 段次 = 1 第1段渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第1段厚度t1 = 7 = 7 m 第1段长度L1 = 10 = 10 m 越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×7)) = 0.018 m-1 β1 = 2×0.018×10 = 0.36 / ( 2AiLi ) 等效长度S1 = 1/0.018×(1×e^0.36-1)/(1×e^0.36+1) = 9.893 m D1 = (1/0.022+9.893)/(1/0.022-9.893) = 1.556 m 段次 = 2 第2段渗透系数k2 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第2段厚度t2 = 5 = 5 m 第2段长度L2 = 6 = 6 m 越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×5)) = 0.022 m-1 β2 = 2×0.022×6 = 0.264 / ( 2AiLi ) 等效长度S2 = 1/0.022×(1.556×e^0.264-1)/(1.556×e^0.264+1) = 15.413 m D2 = (1/0.028+15.413)/(1/0.028-15.413) = 2.518 m ( ▽底-▽弱 ) 段次 = 3 第3段渗透系数k3 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第3段厚度t3 = 3 = 3 m 第3段长度L3 = 50 = 50 m 越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×3)) = 0.028 m-1 β3 = 2×0.028×50 = 2.8 / ( 2AiLi ) 等效长度S3 = 1/0.028×(2.518×e^2.8-1)/(2.518×e^2.8+1) = 34.03 m 3.2 上游等效长度S上 = 3 4.03 = 34.03 m ( 即等效长度S3 ) 4. 背水侧弱透水层下各点的承压水头计算(x以下游堤脚原点，向下游为正) 计算点坐标x = 10 = 10 m ( x > 0 ) 上下游水头差H = 24.8-18 = 6.8 m 堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 ) 堤底宽度b = 6+10×(3+5) = 86 m ( B+Hd×(m1+m2) ) 计算点的承压水头h = (26.477-10)×6.8/(34.03+86+26.477) = 0.765 m ( x = 10m ) 附录E.7.4 递推公式计算盖重 最后一个了，本堤防渗流计算到此结束，谢谢支持！ 附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算 附录E.7.4 递推公式计算盖重 项目计算式数值单位备注 1.计算参数 上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 ) 下游坡度m2 = 5 = 5 / ( 1:m2 ) 堤顶宽度B = 6 = 6 m 堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m 堤底高程▽底 = 17 = 17 m 弱透水地基底高程▽弱 = 10 = 10 m 强透水地基底高程▽强 = 7 = 7 m 上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m 下游水位▽2 = 18 = 18 m 弱透水层无限长 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.递推计算下游等效长度S下 下游弱透水层分段数N = 3 = 3 段 ( 以不等厚或不均质分 ) 2.1递推计算 段次 = 0 = 0 【例4-1】 某水闸地下轮廓布置及尺寸如图4-28所示。混凝土铺盖长10.50m ，底板顺水流方向长10.50m ，板桩入土深度4.4m 。闸前设计洪水位104.75m ，闸底板堰顶高程100.00m 。 闸基土质在高程100.00～90.50m 之间为砂壤土，渗透系数K 砂=2.4×10-4 cm/s ，可视为透水层，90.50m 以下为粘壤土不透水层。试用渗径系数法验算其防渗长度，并用直线比例法计算闸底板底面所受的渗透压力。 （一）验算地下轮廓不透水部分的总长度（即防渗长度）。 上游设计洪水位104.75m ，关门挡水，下游水位按100.00m 考虑，排水设施工作正常。根据表4-2，可知砂壤土的渗径系数0.5=C ，作用水头为 ()m 75.400.10075.104=-=?H 故最小防渗长度为 ()m 75.2375.40.5=?=?=H C L 地下轮廓不透水部分的实际长度为 4.42 5.17.0 6.0414.15.08.7414.15.06.09.0?++++?++?++=实L 2、3 ……、17 依次按实际间距标于线上。 2. 在此直线的起点作一长度为作用水头 4.75m 的垂线 1-1′, 并用直线连接垂线的顶点 1′与水平线的终点17 。1′~17 即为渗流平均坡降线。 3. 在各点作水平线的垂线与平均坡降线相交，即得各点的渗透压力水头值。准确的渗压水头值可用比例公式计算求得。 4. 将1、2、3、……、17 各点的渗压水头值垂直地画在地下轮廓不透水部分的水平投影上，用直线连接各水头线的顶点，即可求出铺盖和底板的渗压水头分布图[ 图 4-28 (c ) ] 。 【例4-2】 用改进阻力系数法计算例4-1中各渗流要素。 （一）阻力系数的计算 1.有效深度的确定 由于 )m (5.205.10100=+=L ， )m (0.600.9400.1000=-=S ，故 542.30 .65.2000<==S L ，按式（4-19）计算e T )m (5.95.9000.100m 72.13242.36.15 .20526.150 00=-=>=+??=+= T S L L T e 故按实际透水层深度m 5.9=T 进行计算。 2.简化地下轮廓 将地下轮廓划分成十个段，如图4-29（a ）所示。 3.计算阻力系数[ 图4-29（b ）] （1）进口段：将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为0.5m ，铺盖厚度为0.4m ，故)(9.04.05.0m S =+=，m T 5.9=。按表（4-3）计算进口段阻力系数01ξ为 48.044.05.99.05.144.05.12 /32 /301=+? ? ? ???=+?? ? ???=T S ξ （2）齿墙水平段：021==S S ，m 6.0=L ，m 6.8=T ，按表（4-3）计算齿墙水 平段阻力系数1x ξ为 ()07.06 .86 .07.0211==+-= T S S L x ξ （3）齿墙垂直段：m 5.0=S ，m 1.9=T 。按表（4-3）计算齿墙垂直段的阻力系数 1y ξ为 06.01.95.014ctg ln 214ctg ln 2 1 =?? ? ??-=??? ??-= ππππξT S y （4）铺盖水平段：m 5.01=S ，m 6.52=S ，m 75.10=L ，按表（4-3）计算铺盖 水平段阻力系数2x ξ为 ()()71.01 .96.55.07.075.107.0212=+?-=+-= T S S L x ξ （5）板桩垂直段：m 6.5=S ，m 1.9=T ，根据表（4-3），板桩垂直段阻力系数2y ξ为 赤峰市红山区城郊乡防洪工程 5.6稳定计算 5.6.1渗流及渗透稳定计算 1）渗流分析的目的 （1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。 （2）估算堤身、堤基的渗透量。 （3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。 概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。 2）渗流分析计算的原则 （1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。 （2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。 3）渗流分析计算的内容 （1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。 （2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。 （3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。 4）堤防渗流分析计算的水位组合 （1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。 （2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。 （3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。 5）渗透计算方法 堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。 6）土堤渗流分析计算 计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高 5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式： T H L T H H D 88.0m k q q 11210 ++-+=）（ （E.3.1） H m m b 121+-+=）（H H L （E2.1-3） 111 1 2m m H L += ? （E2.1-4） 当K≤k 0时 h 0=a+H 2=q÷? ???? ?+++??????++++?T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(1220222 22 +H 2 ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定 X=k·T '0q h y -+k ' 22 2q h y - ……………（E.3.2-6） 式中：q'= ）（021112 211 m 2m 2k h m H L h H -++-+0211010m k h m H L h H T -+-（E.3.2-7） k ——堤身渗透系数； k 0——堤基渗透系数； H 1——水位到坝脚的距离（m ）； H 2——下游水位（m ）； H ——堤防高度（m ）； q ——单位宽度渗流量（m 3/s·m ）； m 1——上游坡坡率，m 1=3.0； (1.浙江省水利水电河口海岸研究设计院，浙江杭州 310020) 在土石坝坝体和坝基适当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游 适当部位设置观测渗流量的量水堰，并进行观测，可及时了解水库在运行过程中坝 体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小，以及通过坝体和坝基渗流量的变化 情况，这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。对土石坝各部位的测压 管水位和渗流量，选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重 要内容。本文从渗流的支配方程入手，建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量 观测资料的分析模型。经过实际应用表明，它可较好地解决实际工程问题。 1 土石坝渗流的支配方程 忽略地下水流动方程中的惯性项，土石坝渗流的支配方程[1,2]为 (1) 渗流场为均质各向同性时，式（1）变为 或(2) 式中：k x、k y、k z分别为x、y、z方向上的渗透系数，h为水头，Φ=-kh为渗流速 度势。 对稳定渗流而言，它的解实际上可归结为在满足某特定边界条件下，求解上述方程式。对无压渗流问题，由于浸润面事先为未知边界，故在求解过程中，先假定浸润 面边界，然后需通过反复试算，才可以对问题进行求解。根据АравинВ.И.和НумеровС.Н.的推导结果[1]，对具有自由面的缓变渗流，当坐标轴位 于不透水层面时，其不稳定渗流的方程形式为：。在 稳定渗流时，则渗流方程的形式为：。以上式中：H为水深函数；n e为有效孔隙率；t为时间。在这种情况下，浸润线位置即是方程中的一个变量，故它无需作为边界条件来考虑。由于这时地下水流水深函数H的平方项亦满足 拉普拉斯方程，故只需以H2为基本变量，就可求解有压渗流一样的方法解决无压 渗流问题。因此人们常将上述方程应用于无压渗流问题中。 2 坝基有压渗流观测资料分析 根据上述渗流支配方程的基本特性，当渗流场固定时，各点的位势应不随时间而变。位势可用下式表示：。式中：h i为测压管水位，H1、H2分别为上下游 xxxx防洪挡潮闸重建工程 水工结构设计计算书 审核： 校核： 计算： 目录 一、基本设计资料 (1) 1.1 堤防设计标准 (1) 1.2 水闸设计标准 (1) 1.3 特征水位 (1) 1.4 结构数据 (2) 1.5 水闸功能 (2) 1.6 地基特性 (2) 1.7 地震设防烈度 (3) 二、闸顶高程计算 (4) 2.1 按《水闸设计规范》中的有关规定计算闸顶高程 (4) 2.2 按《堤防工程设计规范》中的有关规定计算堤顶高程 (5) 2.3 闸顶高程计算结果 (7) 2.4 启闭机房楼面高程复核计算 (8) 三、水闸水力计算 (9) 3.1 水闸过流能力复核计算 (9) 3.2 消能防冲计算 (11) 四、渗流稳定计算 (21) 4.1 渗流稳定计算公式 (21) 4.2 闸侧渗流稳定计算 (22) 4.3 闸基渗流稳定计算 (24) 五、闸室应力稳定计算 (28) 5.1 计算工况及荷载组合 (28) 5.2 计算公式 (29) 5.3 计算过程 (31) 5.4 计算成果及分析 (31) 六、闸室结构配筋计算 (32) 6.1 基本资料 (32) 6.2 边孔计算 (33) 6.3 中孔计算 (50) 6.4 胸墙计算 (50) 6.5工作桥配筋及裂缝计算 (52) 6.6 闸门锁定座配筋及裂缝计算 (53) 6.7 水闸交通桥面板计算 (56) 七、翼墙计算 (57) 7.1 计算方法 (57) 7.4 计算成果 (59) 7.5 配筋计算 (59) 八、其他连接挡墙计算 (60) 8.1 埋石砼挡墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (60) 8.2 埋石砼挡墙基础处理 (61) 8.3 中控楼浆砌石墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (62) 九、上下游护岸稳定计算 (63) 9.1 计算断面的选取与假定 (63) 9.2 计算工况 (63) 9.3 计算参数 (63) 9.4 计算理论和公式 (64) 9.5 计算过程（具体计算详见堤防设计计算书案例） (65) 9.6 计算结果 (65) 十、施工围堰计算 (66) 10.1导流级别及标准 (66) 10.2围堰顶高程确定 (66) 10.3围堰稳定计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (67) 十一、基础处理设计计算 (69) 11.1 闸室基础处理设计计算 (69) 11.2 翼墙基础处理设计计算 (73) 十二、闸室和翼墙桩基础配筋计算 (75) 12.1 计算方法 (75) 12.2 计算条件 (75) 12.3 第一弹性零点到地面的距离t的计算 (75) 12.4 桩的弯距计算 (76) 12.5 桩顶水平位移Δ计算 (76) 12.6 配筋计算 (76) 12.7 灌注桩最大裂缝宽度验算 (78) 关于水闸渗流问题探究 发表时间：2015-02-05T11:42:00.070Z 来源：《科学与技术》2014年第12期下供稿作者：高繁强王建[导读] 水闸是利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物，一般修建于河道、水库、湖泊、河道、渠系。 高繁强王建南四湖二级坝水利枢纽管理局 277600 摘要: 渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水利工程中，最常用的渗流问题有：土壤及透水地基上水工建筑物的渗漏及稳定，水井、集水廊道等集水建筑物的设计计算，水库及河渠边岸的侧渗等等。渗流对水闸的影响一定程度上影响着水坝的安全指标，水闸渗流问题的研究的目的在于利用渗流理论提升水闸的稳定性。 关键词: 渗流稳定性不均匀沉降达西定律水闸是利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物，一般修建于河道、水库、湖泊、河道、渠系。进行水闸设计是加入渗流的计算，主要是为了计算水闸范围内的水头的分布、确定渗流量、渗流作用于水闸上的力、渗流速度分布及其引起的水闸结构变形。 1 渗流对水闸的影响自二战之后，在世界范围内战争对世界各方面的影响逐渐散去，发展经济成为世界各国的发展主题。在全球经济快速发展的过程中，世界级的大型水坝一座座“拔地而起”，为各国经济的发展贡献着自己巨大的力量。于此同时，分布在世界各水域的中小型水坝更是如雨后春笋，在各水域发挥着重要作用。而在水坝之中，水闸是其中一个非常关键的组成部分。中国有着悠久的建造水闸的历史，早在春秋时期就有建造水闸的历史记载; 伴随着新中国的成立，我国水闸的建设也是日新月异，建设经验也日渐丰富。水闸按作用可以分为: 进水闸、分洪闸、挡潮闸、节制闸、冲沙闸、排水闸等等; 按结构可以分为: 涵洞式、开敞式和胸墙式。水闸对调节大坝水流量起着关键作用，而渗流对水闸对大坝结构的稳定性有着至关重要的作用。水闸存在着因渗流作用导致不能正常工作的风险，其后果将十分严重，直接影响水闸的挡水和泄洪。尤其是新型水闸，其技术并不完备，对于渗流方面的研究应更加关注。 2 闸基稳定性中渗流的作用 2 ．1 渗流对闸基影响的原因自二战之后，世界范围内在各大水系建起了数万座大坝，然而失事的大坝也不在少数，其中一些就是由大坝的部分建筑事故导致的，特别是水闸的事故对大坝的打击尤为严重。水闸事故的原因主要有两个:1、水闸不均匀沉降; 2、沉降差过大。这两个原因可直接影响水闸的正常运行，影响水闸挡水、泄洪功能。尤其是在洪汛期，上游区域水位偏高，水体对闸门正面荷载过大，水体对闸基扬压力过大，使闸门超过最大负荷，发生事故。在这一过程中就存在渗流作用对闸门的影响: 因为渗流的渗透力作用方向与重力反向，使得颗粒之间相互压力下降，从而产生对闸门的扬压力，导致水闸结构不稳定，从而造成水闸事故。闸基渗流的主要危害有: 1、由于沿水闸的渗流对水闸产生扬压力，减轻了水闸有效质量，导致水闸抗滑稳定的下降，沿两岸方向的渗流对翼墙产生水平推力; 2、渗透力或许导致土的渗透变形; 3、渗漏有可能导致大量的水量流失; 4、渗流作用可能加快溶解坝体中可溶解的物质。 2．2 闸基不均匀沉降中渗流的作用大坝的地基浸水，一部分原因就是水的渗流作用。渗流作用可导致大坝地基产生湿陷，尤其是雨季随着泄洪量的增大，上游水位增高，随之产生的渗流场将会对大坝地基产生不利影响。渗流作用产生的扬压力减轻了水闸有效质量，导致水闸抗滑稳定的下降。于此同时，渗流作用产生的扬压力也改变了坝体的应力分布。因为水闸的闸基、水闸上游和下游地基使用的建筑材料有差异，建筑材料的差异使得其形变模量及弹性模量等物理属性相应存在不同，所以会产生沉降差; 即使相同建筑结构，不同部位产生的渗流量不同，也会使大坝不均匀沉降。渗流计算的目的: 1、渗透稳定分析; 2、坝坡稳定计算; 3、估算渗漏损失。采取以下措施可尽量避免大坝不均匀沉降: 1 、闸室结构在设计中避免过重，以降低对闸底的压力; 2、优先施工大重量建筑，大重量建筑施工完毕后，等其自然沉降一段时间，再施工小重量建筑; 3、合理设置闸室位置，尽量使临近结构重量一致。 2 ． 3 闸室的抗滑稳定性闸基滑移的类型有四种: 1、浅层滑动; 2、深层滑动; 3 表层滑动; 4、混合型滑动。闸基的滑动条件是闸基有连续软弱面，下游有临空面。要想避免闸室滑移过度，对大坝产生有害影响，闸基必须具有一定量的抗滑安全系数。抗滑稳定性是水闸的一个重要安全指标，这一安全指标需尽量提升，使水闸整体的稳定性也可相应提高。由此，在水闸的设计过程中，将闸门的位置设计在低水位一边，在水闸结构尺寸方面也要加大尺寸，水闸底板向高水位方向加长，闸室底板的齿墙深度也要增大。于此同时，也要增大铺盖长度，并且将排水设施尽量靠近水闸底板。为进一步提高闸室的抗滑稳定性，要设置阻滑板。由于闸室的抗滑稳定系数小于1. 0，设置的阻滑板必须达到上裂要求。特别是在平原地域，平原地区多沙土或黏土，水闸的建设更需要加强抗滑稳定性。 3 渗流的计算计算渗流，可以计算出水闸的渗透压力、水闸的渗透坡降、水闸的渗流量以及渗流速度。闸基渗流是渗流的一种，属于有压渗流。在计算闸基渗流的过程中，通常将其看做成平面问题，于此同时还需假设建筑地基均匀，地基各方位物理性质一致，渗水看作不可压缩，并且适用达西定律。在这种理想状态下，计算闸基渗流可以用拉普拉斯方程。在理想状态下，我们可以通过流体力学来计算渗流。但是在实际的工程设计计算时，由于现实条件复杂，无法精确地得到渗流的理论值，所以在实际的工程设计时，一般会采用易于操作并且接近理论值的方法: 改进阻力系数法、流网法、直线展开法、数值计算法以及电拟试验法等等。其中当水坝工程中遇到地下情况相对简单，地基也相对简单的非大型工程，我们一般采用直线展开法; 而水坝工程中底下轮廓复杂，并且地基繁琐的工程，我们一般采用电拟试验法或者数值计算法。 4 结语在大坝水闸的设计中，加入渗流理论，可以得出水闸的渗透稳定分析、坝坡稳定计算、估算渗漏损失等具体参数。在设计中以此为依据，可以有效地制定防渗方案，避免由渗流导致的闸基不均匀沉降以及闸室的抗滑稳定性偏低等问题，在减少工程造价的同时，有效地提高水闸的使用寿命，降低水闸的事故率。参考文献 堤防渗流 渗透破坏往往始于土体渗透变形，也就是土体结构在渗流作用下先发生土粒移动或土块浮动等变形现象，而后发展到完全丧失抗渗能力。这一过程受到渗透水流和土体自身性状两方面因素控制。堤防在一年的运行中，渗流压力在汛期达到顶点，形成最不利的外界条件。土体自身性状则比较复杂，受土的矿物成分、颗粒组成、密实程度等多方面的影响，不同的土层具有不同的渗透性，而不同渗透性的土层位置和分布，对堤防整体的抗渗能力也有很大的影响。 图1 汛期堤防渗流场分布 (a)枯水期堤防渗流分布；(b)单层(均质)地基； (c)二元结构地基 图l(a)是非汛期堤防内渗流的情况，此时堤后地表完全不受渗流影响。图1(b)、(c)是汛期江水位居高不下时，某些堤段的渗流场分布情况，从该等势线图(在一条等势线上，各点的测压水位在同一水平面上)可以看到，此时堤防背水侧从坡脚到堤后地表，均形成了渗流的出逸面。这种状态在汛 期常常可以看到。汛期的外江水位是否会导致堤内渗水出逸，并是否因此会酿成大的险情，主要受几个关键因素控制：首先是堤身与地基的渗透性。它决定土体遇水后从非饱和状态到饱和状态发展的时间长短，以及堤段渗透水量的大小。在多层地基中，渗透系数越低的土层，对渗水的阻力越大，承受的水力比降越高。第二个关键因素是渗水出逸处土体承受的水力比降，称为出逸比降。在渗流作用下，土体的渗透变形都发生在有渗流出口的地方，然后才向内部扩展，所以作用在出口处的出逸比降非常关键，它影响到口部位的土体是否起动、变形。第三个关键因素是土体能够承受的不会发生渗透变形的最大水力比降，称为临界比降Jcr它被用来表示土体的抗渗强度。对不同的土质和不同的土体结构，其值是不同的。当堤防出口处的出逸比降值超过土体抗渗强度时，土体就会发生渗透变形。土的渗透变形的形式有多种，主要有二：一是流土，二是管涌。前者是出口处土体整体浮动的现象，后者则是土颗粒在土体内的移动。这两者的形式虽然有所不同，但其基本原因是近似的，都是渗流力超过土的浮容重引起的，习惯上均称为“管涌”。当J＜Jcr时，土体保持渗透稳定；当J≥Jcr时，土体从平衡临界状态到渗透变形或破坏。J是土体实际承受的出逸比降，Jcr是出口处土体的临界比降。J会随着时间和水位变化而变化。 5.5.6渗透和稳定性复核 5.5. 6.1石坑水陂防渗复核计算 石坑水陂基础为粘土，根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知， 水平段允许渗流坡降值［J x ］=0.40，出口段允许渗流坡降值［J ］=0.70。陂前 水深： H 设 =2.66m；地基为粘土c=3；地下轮廓线最小长度［L］=c×H=3×2.66=7.98m； 附图5-4 石坑水陂防渗计算简图 a.渗透变形复核 由附图5-4地下轮廓线实际长度L=13.88m，L>［L］=7.98m，不会发生渗透变形，满足安全要求。 b.渗透稳定性复核计算 由附图5-4计算渗透压力： H 1=2.05m H 2 =1.96m H 3 =1.92m H 4 =1.85m H5=1.20m H 6 =1.06m H 7 =0.98m H 8=0.88m H 9 =0.29m H 10 =0.19m H 11 =0.11m H 12 =0.04m H 13 =0m 计算得渗透坡降： 出口 J = H 12 /L 12-13 =0.04 /0.25=0.16<［J0］=0.40 水平 Jw=（H 5 -H 12 ）/（L 5 -L 12 ）=0.50/8.00=0.06<［Jx］=0.70 石坑水陂陂基满足抗渗要求，不会发生渗透破坏。 5.5. 6.1塘村水陂防渗复核计算 塘村水陂基础为粘土，根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知， 水平段允许渗流坡降值［J x ］=0.40，出口段允许渗流坡降值［J ］=0.70。陂前 水深： H 设 =2.16m；地基为粘土c=3；地下轮廓线最小长度［L］=c×H=3×2.16=6.48m； 附图5-4 塘村水陂防渗计算简图 a.渗透变形复核 由附图5-4地下轮廓线实际长度L=7.67m，L>［L］=6.48m，不会发生渗透变形，满足安全要求。 b.渗透稳定性复核计算 由附图5-4计算渗透压力： H 1=1.16m H 2 =1.07m H 3 =1.02m H 4 =0.96m H5=0.75m H 6 =0.66m H 7 =0.61m H 8=0.55m H 9 =0.19m H 10 =0.12m H 11 =0.08m H 12 =0.03m H 13 =0m 计算得渗透坡降： 出口 J = H 12 /L 12-13 =0.03/0.20=0.15<［J0］=0.40 2 土坝渗流计算 2.1 基本资料 鱼山水库现有主坝一座，副坝三座。本初设阶段采用的计算断面及有关指标皆采用广东省水利水电科学研究所勘测设计室二OO一年五月编写的《新会市鱼山水库土坝工程地质勘探报告》(附件二)的钻探及试验成果进行计算，其中C、φ值采用小值平均值，γ湿、γ干、γ浮值采用算术平均值，土坝渗透系数基本采用现场注水试验的平均值，其渗透系数及物理指标值见表2-1。 土坝渗透系数及物理指标表 表中固结慢剪的强度值是按《广东省水利水电》(2000年第2期)的成果对比；固结快剪C值比慢剪大4KPa左右，φ值比慢剪小2.5°左右，进行换算。 主坝、牛场副坝、蝴蝶山副坝和马罗山副坝现状断面的稳定渗流计算在安全鉴定阶段已验算，并通过水利厅审批。其成果见表2-2。 土坝现状断面稳定渗流计算成果表 表中实测渗流量是2001年9月11日库水位为28.05m（最接近正常水位，其它实测库水位均在正常水位以下）时的实测渗流量。 2.2 土坝渗流计算 渗流计算参考华东水利学院主编的《水工设计手册》第三卷及《渗流计算分析与计算》（中国水利水电出版社，毛昶熙，2003）。 2.2.1 稳定渗流计算 根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的第8.1.2条规定，结合本工程考虑以下计算工况： （1）、上游正常水位（28.08m）与下游相应最低水位（无水）； （2）、上游设计洪水位（29.40m）与下游相应的最低水位（无水）。 按上两种水位组合情况进行稳定渗流计算。由于校核洪水位历时较短，未能形成稳定渗流，故不按此种情况进行复核计算。主坝及各副坝选取最大断面进行稳定渗流计算。主坝最大断面为0+180，由于主坝在桩号0+050～0+090处坝坡渗漏严重，故多取0+090断面进行渗流计算，牛场副坝最大断面为0+100，蝴蝶山副坝最大断面为0+080，马罗山副坝最大断面为0+240，详见各坝最大加固断面图（附图1.1～1.5）。 2.2.2 非稳定渗流计算 根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的第8.1.2条规定，结合本工程考虑下列水位组合情况： （1）、库水位从设计洪水位（29.40m）降落到死水位（17.83m）； （2）、库水位从正常水位（28.08m）降落到死水位（17.83m）。 主坝及各副坝选取最大断面进行非稳定渗流计算，水位降落曲线在安全鉴定阶段已计算，相应于设计洪水位及正常水位的库水位下降速度分别为0.50m/d及0.46m/d，1/10＜k/μV＜60，属于缓降情况，各时段的浸润线位置需由计算确定。库水位降落曲线成果见表2-3。 2.3 渗流计算成果 渗流计算采用北京理正软件设计研究所《渗流分析软件》（3.51版）进行。稳定渗流计算过程详见附录1（1.1～1.2）, 计算结果图详见附图2（2.1～2.5）；非稳定渗流计算过程详见附录2（2.1～2.2），计算结果图详见附图3（3.1～3.5），本附录只附主坝0+180断面的计算过程。渗流量计算成果见表2-4。 二 四年一月 1渗流基本理论 1.1水工渗流的危害及渗流分析计算的任务 流体在多孔介质中的运动称为渗流。水是最为常见的流体，水利水电工程中由于广泛建造堤、坝、围堰、水闸等挡水建筑物形成了水头差，这些建筑物或其地基通常是透水的多孔介质，因此水工渗流现象十分普遍。 水工渗流造成多方面的危害。渗流造成水库、渠道水量损失；渗流使堤坝、围堰土体饱和，降低坝体的有效容重和抗剪强度，可能导致坝坡失稳；建筑物地基渗流对建筑物底部产生扬压力，也不利于建筑物的稳定；渗流流速过大时，还可能造成坝体或建筑物地基的土体颗粒流失，发生渗透变形，从而使堤坝崩塌或建筑物滑移、倾覆；水库渗流还可能引起下游地下水位升高，导致农田冷浸渍害、盐碱化，使作物减产；拦污坝渗流造成地下水环境污染。 水工渗流分析计算的任务就是要研究水在渗流区域的渗流流速、流量、水头分布及浸润线等，从而为采取合理的渗流控制措施提供依据，以避免或减缓渗流危害。 1.2达西定律 19世纪50年代，法国工程师亨利·达西（H.Darcy ）通过对装在圆筒中的均质砂土进行渗透试验发现，通过两个渗流断面间的平均渗流流速，正比于两断面间的水头差△h ，反比于渗径长度L ，且与土粒结构及流体性质有关。这就是著名的达西定律，可用公式表达为： kJ ds dh k L h k v =-=?-= (1.2.1) 式中h —测压管水头，g v p z h 22 αγ++=，z 为位置高度，p 为压强，γ为水的容重。因为 渗流的流速一般很小，流速水头g v 22 α可忽略，故γp z h +=。 k —反映土粒结构及流体性质的系数，即渗透系数，对于某一具体的流体（比如水）而言，k 值仅与土粒结构有关。 J —渗透坡降，ds dh J = 。 式中的负号“-”表示水总是流向水头减小的方向。 应当注意，达西定律中的流速是全断面上的平均流速v ，而不是土体孔隙中的流速, v ，这两种流速存在以下关系： ,nv v = (1.2.2) 式中n 为体积孔隙率，可见达西流速小于土体孔隙中的流速。 还应注意，达西定律只能适用于层流状态的渗流运动。在水利工程中，除了堆石坝、堆石排水体等大孔隙介质中的渗流为 流之外，绝大多数渗流都属于层流，达西定律都可适用。对于非层流渗流，其流动规律可用以下公式形式表达: m kJ v 1 = （1.2.3） 上式中当m=1时，为层流渗流；当m=2时，为完全紊流渗流；当1＜m ＜2时，为层流到紊流的过渡区。 将式（1.2.1）等号两边向x 、y 、z 轴投影，便得到空间直角坐标系中的达西公式： x x x x J k x h k v =??-= y y y y J k y h k v =??-= （1.2.4） z z z z J k z h k v =??-= 1.2.3渗流运动连续性方程 阐述水利工程中的堤防渗流控制措施 摘要：本文首先介绍了堤防工程的特点，进而阐述了不同地基的渗流特点、渗流控制设计原则，最后重点探讨了渗流控制措施。以供同行参考。 关键词：水利工程；堤防渗流；控制措施 前言 作为防洪工程体系基础的堤防工程，是防洪的重要屏障。但是，多数坝身及堤基缺乏可靠的渗流控制措施，在历年汛期中是产生险情的主要因素。在堤防加固工程中，全面掌握堤身工况及地基渗流特点，采用合理的堤防渗流控制措施是确保堤防安全度汛的重要前提。 堤防工程特点 要想做好水利工程的堤防渗流控制工作我们必须首先把握好堤防工程的主要特点，然后才能对症下药取得应有的效果。堤防工程的主要特点有以下几点：（1）首先最为主要的特点就是堤线较长，并且堤身和负责挡水的部位比较低，一般是均质断面；（2）堤坝挡水工作的时间一般只是在汛期进行，而有的堤坝外侧的地下水位甚至高于河水水位，这时就需要我们特别注意采取必要的排渗措施来进行治理；（3）河水的走势是多年以来河水自主流动形成的自然通道，因此，在进行堤防渗流控制工作时就不得不考虑到这一点进行综合治理；（4）对于长期干涸的河流如果堤坝再次投入使用的话应该进行详细的检查，以防止干涸的河坝上存在裂缝影响治理工作；（5）由于城区段堤防临近居民区，对其防渗可靠性要求更高，根本不允许有外漏渗水；（6）为了满足桥梁、码头、通道、排水及供水要求，导致穿堤建筑物多，即渗漏薄弱环节多。 2、不同地基的渗流特点 堤防地基主要具有三种不同渗流特性的地基结构，即单一地基、双层地基以及多层地基。 1）单一地基。为级配和透水性较均匀的均质结构。一般不会在堤基内产生承压水。对于单一粘性土地基，渗流问题不大。对于单一砂性土地基，则为管涌险情多发地段。 2）双层地基。是由表层弱透水粘性土、下卧强透水砂层组成二元结构。但上部相对弱透水层内，往往有较强、较弱透水层组成互层结构。 3）多层地基。由于强弱透水层形成互层结构，因此可形成多个承压水层。当表层透水性较紧邻下层弱，渗流特性与双层地基接近；当表层透水性较紧邻下层强，按单一砂层分析表层渗透稳定性和双层地基分析两层及两层以上地基土的渗透稳定性。 某水库均质土坝渗流稳定计算 1．渗流允许坡降（J 允 ） 对粉质黏土，可按下式计算： J 允(1)(1)/w G n c K γ--+= 式中 G —土粒比重，取2.73； n —土的孔隙率；/(1)n e e =+=0.849 /（1+0.849）= 0.4592； c —土的黏聚力，取7.0 kPa ； w γ—水的重度，取10 kN/m 3； K —安全系数，取2.0。 经计算得J = 0.818。 2．渗流计算方法 根据地质勘察报告，坝基部位土层的渗透系数均小于 1.64×10-6 cm/s ，属于弱～微透水层，可以认为本工程坝基为不透水地基。 本设计按均质坝、不透水地基、下游无排水设备进行计算，稳定渗流期计算简图如图1： 图1 某水库稳定渗流期计算简图（无排水设备） 稳定渗流期计算公式如下： 221201200 020211()(1)2()sin (1ln )(2) () (3)(4) 21H H a q k H s H a q ka a s L m a H m m λβλ?-+=?+? ?+=+?? ?=-+? ?=?+? 式中 q —单位渗流量，m 3/s ·m ； k —渗透系数， 取坝体平均渗透系数6.43×10-5cm/s （0.0556m 3/d ）； 1H —上游水深，m ； 2H —下游水深，取7.45m ； 1m —上游坡比，取2.0； 2m —下游坡比，取2.0； 0a —下游水位以上出逸点高度，m ； β— 下游坝坡坡角，sin β=。 浸润线方程为： 2212q y H x k =- 渗流计算可采用迭代方法求解，即先假设一个0a 值，然后判断式（1）与式（2）计算结果是否相等。此方法在手算时比较烦琐，为此，将上述公式进行变换。先将式（3）、式（4）代入式（1），并令式（1）= 式（2），经化简后成为一单变量0a 的非线性方程，即： 2210000100(0.90)0.90()1ln (5)46.4 2.445H a a f a a H a a ? ?-++=-+ ? --?? 稳定计算原理简介 按照对附加孔隙水压力的不同考虑，稳定计算分为总应力法和有效应力法，总应力法不考虑孔隙水压力，采用总应力强度指标（快剪指标）;有效应力法计入附加孔隙水压力，采用有效应力强度指标。有效应力法是通用计算方法，适用于各种工况。稳定渗流期认为附加孔隙水压力已经消散不予考虑，施工期和水位降落期对粘性土应该计入附加孔隙水压力。在没有实测资料的情况下，附加孔隙水压力=孔压系数×土条有效重量的增量。 表计算方法和对应的强度指标 体公式参见《碾压式土石坝设计规范》，《堤防工程设计规范》等相关文献。 计算时需要求最小安全系数的滑弧位置，有关计算由软件自动实现。 Autobank稳定计算报告 1 计算选项设定值 作业数量=0 搜索精度=3 设定滑面最小长度(m)=1 设定滑面最小深度(m)=0.5 土条数量=30 2 材料表 3 各工况计算过程 正常运行+死水位,正常运行期,有效应力法,死水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动) 稳定安全系数Fs=1.46693 AF/F=1656/1128.79 滑面类型=圆弧 圆弧半径(m)=24.1132 滑动方向=向左滑动 外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0 Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31 土条宽度(m)=1.034 说明: 有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量. 增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法 u:渗流水重/土条宽度 坡外水位=317.37 3闸基渗流计算 3.1 渗流计算水位组合 表3-1 3.2 布置地下轮廓线 (1) 初拟防渗长度 由公式：错误！未找到引用源。，式中：错误！未找到引用源。——闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段的总和；错误！未找到引用源。——上下游水位差；错误！未找到引用源。——允许渗径系数，根据地下轮廓线所处位置的土质为粉土夹粉砂层，错误！未找到引用源。的取值可查《水闸设计规范》SL 265-2001 ，C=9—13，取C为9，显然取错误！未找到引用源。 3.55m, 错误！未找到引用源。=31.95m。 (2) 布置地下轮廓线 地下轮廓线的具体尺寸见下图3-1 图3-1 水闸地下轮廓线布置图（单位：长度cm，高程m）由上面水闸地下轮廓线布置图3-1可知： =1.85+0.6+0.5+14.4+0.8+0.5+0.5+10.9+0.5+0.8+13.4+0.5+0.6+1.05=46.9m 显然有＞，满足要求。 3.3 划分各渗流典型段，计算各典型段的阻力系数 根据地下轮廓的特点和《水闸设计规范》SL265-2001实施指南表规定，采 。 用改进阻力系数法计算，由上图可得到地下轮廓简化和分段，具体布置见图3-2 3.3.1地基有效深度 L0=41.5m；S0=1.85m；L0/ S0=41.5/1.85=22.4＞5；T e=0.5L0=20.8m,闸基土质均匀，相对不透水层为无限深，故闸基渗流的影响范围以有效深度T e控制。3.3.2各典型段的阻尼系数 各典型段的几何特征及阻力系数计算见表3-2。 表3-2 各典型段阻力系数计算表 3.4各典型段的渗压水头损失 各典型段渗压水头损失按公式H h i i i ?∑= ξξ计算，其中设计情况 4.5H m ?=3.55 ，各典型段渗压水头损失具体计算结果见下表。 表3-3 各典型段渗压水头损失计算表（m ） 3.5 修正进出口段的渗压水头损失 （1）阻力修正系数，进、出口水头损失与修正后水头损失值的计算 按下式： 00''h h β= 其中：] 059.0][2)(12[1 21.1' 2''++- =T S T T β 其中：0h ——进、出口水头损失 (m) '0h ——修正后的进出后损失值(m) 'β——阻力修正系数，当'β≥1时，取' β=1.0 堤防稳定渗流形成条件分析 【摘要】本文从分析影响稳定渗流形成的因素入手，认为稳定渗流的形成和洪水水位历时、堤防填筑材料的渗流特性、堤防断面形式、堤基透水性等因素有关，同时认为在堤防稳定渗流计算时，典型洪水过程的选取与水库等工程的选取原则有不同之处，并初步提出一套确定能否形成稳定渗流形成的方法和思路，以及稳定渗流计算水位的确定，供大家共同探讨。 【关键词】稳定渗流;条件;水位;历时堤防稳定渗流计算是堤防工程设计的重要组成部分，依据《堤防工程设计规范》条文说明8.1.2、8.1.3“大江大湖堤防，汛期挡水时间长，能形成稳定渗流浸润线，海堤及有些江湖堤防挡水时间短，在汛期往往未能形成稳定渗流，因此，应根据实际情况按稳定渗流或不稳定渗流计算浸润线及渗流稳定性”。如何判断堤防能否形成稳定渗流，笔者就这一问题提出初步思路，以供探讨。 1.影响稳定渗流形成因素分析 1.1设计洪水过程 我国河流众多，其所处地理、气候条件差异很大，各次洪水成因及特性亦不相同。暴雨形成的洪水过程常为峰高、量大、涨水急剧、落水缓慢。此外，洪水过程线形状与流域产汇流条件密切相关，山区河流因坡陡流急，多出现峰高、量小、暴涨暴落的洪水，而大江大河多出现涨落平缓、历时很长的洪水。 在堤防断面形成稳定渗流的洪水，往往需要一定的历时（T=L/V，T为堤防断面某一特征水位形成稳定渗流所需时间，V为渗流速度，L为渗径），因此，能够在堤防断面形成稳定渗流的洪水，需要长历时、高水位的洪水过程，相应设计洪水过程线要选取相对峰型稍胖、峰值较高的过程。一般来说，大江大河的堤防工程易形成稳定渗流，山区河流堤防相对不易形成稳定渗流，另外蓄滞洪区堤防在大洪水期挡水时间较长，也容易形成稳定渗流。另外，对于设计洪水过程，其水位—历时呈反比函数关系，水位越大，历时越短，对于能够形成稳定渗流的堤防，由于所采用设计水位为峰值水位，持续时间很短，不易形成稳定渗流，而只有持续时间足够长的某一腰值水位及其以下水位，才会在堤防断面形成稳定渗流，设计时应考虑最不利情况，以能形成稳定渗流的最高水位最为计算水位，进行稳定渗流分析，当然，对《堤防工程设计规范》中另有规定的大江大湖的堤防或中小河湖重要堤段应按设计洪水位稳定渗流计算。 1.2堤基及堤防填筑料 一般来说，形成稳定渗流主要与堤基及堤防填筑材料的渗透系数ks有关，此外受孔隙率等条件影响，这些因素直接决定堤防渗流速度，依据达西定律（V=ks×J，ks--渗透系数，J--水力坡降），渗透系数越大，越容易形成稳定渗流。因此，对于由砂土、砂壤土等渗透系数较大的材料构筑的堤防，较粘土、壤土构筑的堤防形成稳定渗流容易，强透水性堤基较弱透水堤基易形成稳定渗流。 1.3堤防断面形式 堤防断面形式直接影响稳定渗流的形成。①堤顶宽度越大，比降越缓，渗径越长，越不容易形成稳定渗流；而堤防高度越大，说明该处地面较低，相应堤脚以上水位持续时间较长，形成稳定渗流的可能越大。②堤防上游坡的防渗情况亦很大程度决定着稳定渗流的形成，上游坡如果有良好的防渗措施，如防渗土工布铺设、粘土斜墙、基础截渗墙等，通过对水头的削减降低平均流速，使稳定渗流 1基本资料 1．背景资料 前进闸建在前进镇以北的红旗渠上，该闸的作用是： 1．1．防洪：当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵红旗渠下游两岸的低田，保护下游的农田和村镇。 1．2．灌溉：灌溉期引胜利河氺北调，以灌溉红旗渠两岸的农田。 1．3．引水冲淤：枯水季节，引水北上至下游的红星港，以冲淤保港。 1．2 地质资料 1．2．1 闸基土质分布情况如下表所示 表1-1闸基土层分布 1．2．2 闸基土工试验资料 根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：凝聚力Ｃ=60.0kpa；内摩擦角?=19°；天然孔隙比e=0.6g；天然容重r=20.3KN/ m3。建闸所用回填土为啥壤土，其内摩擦角?=26°，凝聚力C=0。天然容前r=18KN/ m3。 1．3 气象资料 1．3．1气象资料不全 1．4 三材情况 1．4．1该地区“三材”供应不足。闸门采用平面钢闸门，尺寸字定，由工厂设计，加工制造。 1．4．2 该地区地震设计烈度为6度，故不可考虑地震影响。 1．5 基本水文资料 1．5．1 孔口设计水位、流量 根据规划要求，在灌溉期前进闸自流胜利河水灌溉，引水量为320 m3/s。此时相应的水位为：闸上游水位为1.86 m；闸下游水位为1.80 m。 枯水季节冬季，由前进闸自流引水送至下游的红星港冲淤保港，引水流量为100m3/s。此时相应的水位为：闸上游水位为1.44m；闸下游水位为1.38m。 1．5．2 闸身稳定计算水位组合 (1)设计情况：上游水位4.3m，浪高0.8m，下游水位1.0m。 (2)校核情况：上游水位4.7m，浪高0.5m，下游水位1.0m。 1．5．3 消能防冲设计水位组合 根据分析，消能防冲的不利水位组合是：引水流量300m3/s，相应的上游水位4.7m，下游水位1.78m。 1．5．4 下游水位流量关系 表1-2下游水位流量关系 1．6 闸的设计标准 根据《水闸设计规范》SI265—2001（以下简称SI265—2001），前进闸按III级建筑物设计。 1．7 水闸设计应用表格资料 1．7．1 闸身稳定计算水位资料 表1-3闸身稳定计算水位资料 C.2 改进阻力系数法 C.2.1土基上水闸的地基有效深度可按公式(C.2.1-1)或(C.2.1-2)计算： 当50 0≥S L 时, 05.0L T e = (C.2.1-1) 当50 0 S L 时, 26.15000+=S L L T e (C.2.1-2) 式中 T e ---土基上水闸的地基有效深度(m)； L 0 ---地下轮廓的水平投影长度(m)； S 0 ---地下轮廓的垂直投影长度(m). 当计算的T e 值大于地基实际深度时,T e 值应按地基实际深度采用. C.2.2 分段阻力系数可按公式(C.2.2-1)~(C.2.2-3)计算： 1 进,出口段(见图C.2.2-1)： 441.05.12 30+??????=T S ξ (C.2.2-1) 式中 a 0 ---进,出口段的阻力系数； S---板桩或齿墙的入土深度(m)； T---地基透水层深度(m). 2 内部垂直段(见图C.2.2-2)： (C.2.2-2) 式中 a y ---内部垂直段的阻力系数. 图C.2.2-1 图C.2.2-2 图C.2.2-3 3 水平段(见图C.2.2-3)： ()T S S L x x 217.0+-=ξ (C.2.2-3) 式中 a x ---水平段的阻力系数； L x ---水平段长度(m)； S 1 ,S 2 ---进,出口段板桩或齿墙的入土深度(m). C.2.3 各分段水头损失值可按公式(C.2.3)计算： ∑=?=n i i i i H h 1ξ ξ (C.2.3) 式中 h χ ---各分段水头损失值(m)； a i ---各分段的阻力系数； n---总分段数. 以直线连接各分段计算点的水头值,即得渗透压力的分布图形. C.2.4 进,出口段水头损失值和渗透压力分布图形可按下列方法进行局部修正： 1 进,出口段修正后的水头损失值可按公式(C.2.4-1)~(C.2.4-3)计算(见图C.2.4-1)： 0''0h h β= (C.2.4-1) ∑==n i i h h 1 0 (C.2.4-2) ???? ??+????????+??????-=059.0212121.1'2''T S T T β (C.2.4-3) 图C.2.4-1 式中 h '0 ---进,出口段修正后的水头损失值(m)； h 0 ---进,出口段水头损失值(m)； β'---阻力修正系数,当计算的β′≥1.0时,采用β′＝1.0； S ' ---底板埋深与板桩入土深度之和(m)； T '---板桩另一侧地基透水层深度(m). 2 修正后水头损失的减小值,可按公式(C.2.4-4)计算： () 0'1h h β-=? (C.2.4-4) 式中 Δh---修正后水头损失的减小值(m). 3 水力坡降呈急变形式的长度可按公式(C.2.4-5)计算：水闸渗透计算
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关于水闸渗流问题探究
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阐述水利工程中的堤防渗流控制措施
用手算方法计算均质土坝渗流稳定
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改进阻力系数法(水闸渗流)