不透水地基上均质土石坝的渗流计算
大学课件：土石坝渗流分析
柳河水库土石坝
柳河水库土石坝
小浪底土石坝
二、土石坝的工作特点 1．坝体、坝基的透水性 挡水时：由于上、下游水位差的作用，水将经坝 体和坝基的颗粒孔隙向下游渗透 1）使水库的水量大量流失； 2）而且还会引起坝体或坝基产生管涌、流土等渗 透变形，导致溃坝事故。 以坝体浸润线为界，线上的土为非饱和状态，线 下土体则呈饱和状态。饱和土体，其抗剪强度指标也 将相应降低， 对坝坡稳定不利。 为此，应设置防渗和排水措施，以减少水库的渗漏 损失和保采用； （3-2）
e ——最大风雍水面高度，m，按式
hm 2
A R
坝顶
静水位
e
hm 2
α
图3-2 坝顶超高计算图
Y
表3-1 坝 设 的 级
土石坝安全加高 A 值(m) 别 计 IV V 0.50 0.30 0.30
I 1.5 0.70 1.00
II 1.00 0.50 0.70
3．按防渗体的型式分类
按防渗设施可分为均质坝、土质防渗体分区坝和非 土质材料防渗体坝(碾压式)：
1 ）均质坝：均质坝绝大部分由均一的土料分层 填筑而成。筑坝料多用透水性较小的粘性壤土或砂 质粘土，坝体具有防渗作用。因此，无需设置专门 的防渗措施。 2 ）土质防渗体分区坝：由透水性很小的土质防 渗体和若干种透水土石料分区分层填筑而成。粘性 土质防渗体设在坝体中部或上游，称为粘土心墙坝 或粘土斜心墙坝，设在坝体上游面的称为粘土斜墙 坝。
3．抗冲性能差 坝体材料是松散的颗粒： 当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流失， 从而引起坝体局部破坏或整体溃决。 例如，1975年8月，我国淮河上游两座土坝，因溢洪 道泄洪能力不足发生洪水漫顶而溃坝。 由于波浪的作用，必然导致坡面土料的流失和坍 塌，削弱坝体剖面尺寸，对坝体稳定不利。 设计中，要求： 1）坝体应有足够的超高 2）坝坡应有相应的防冲措施。 3）保证泄洪措施有足够的泄洪能力。
培训_53土石坝的渗流分析
• 对首端至末端积分
q[L
m2 (0
H2)]
K 2
[H12
(0
H 2 )2 ]
• 对首端至任意断面积分得浸润线方程
下游段的渗流计算分析
• 水上部分：
• 假定该部分渗流流线为水平直线。任一 流管的过水断面为dZ×1，长度为m2Z， 作用水头为Z，沿高度呈线性变化。
• 渗透坡降为 • 渗透流量为 • 水上部分的渗流流量：
• 坝下不透水层面为最后一条流线，浸润 线为第一条流线，其水头等于浸润线上 各点的铅直坐标。
• 渗流在下游坝坡上的逸出段与浸润线一 样，其压力等于大气压，各点水头也随 铅直坐标而变化。
• (5) 实验方法 ：常用的有电模拟法、电 网络等模拟试验法。由于成本、周期以 及计算机技术进步等原因，目前应用不 多。
• （2）根据土体中的渗流作用力判断。
• （1）产生管涌的临界坡降JC • 临界管涌坡降取决于土的颗粒组成和渗
流坡降。可用南京水利科学院的沙金渲 公式计算：
• 式中： d3——相应于颗粒级配曲线上含 量为3％的粒径，cm； k——渗透系数,m/s； n——土的孔隙率。
• （2）流土的临界坡降JC
渗透变形的判别标准
• 为保持坝的渗流稳定性，需查明坝体和 地基土体发生渗透变形的临界渗透坡降； 再确定坝体和地基土体相应的容许渗透 坡降；以此作为进行渗流稳定性的评价。
• 坝体和地基土体发生渗透变形的临界坡 降的判断方法主要有两类：
• （1）根据土体的颗粒级配鉴别，如土体 细粒含量多少，土体的不均匀系数鉴别。
• 假定：斜墙后的渗流为缓变流，斜墙后 的水深为H，下游出口水深为H2；由流 量的连续性条件，可求解通过斜墙的渗 流量。
3.3土石坝的渗流分析
以土体中的细粒（粒径小于2mm的）含量pz 作为判断依据的方法。 当土体中的细粒含量 p >35% 时，孔隙填充饱 z 满，容易产生流土； 当土体中的细粒含量 p <25% 时，孔隙填充不 z 足，容易产生管涌； 当土体中的细粒含量 25%> p >35% 时，可能 z 产生管涌或流土，依土体的紧密度而定。
（2）前面所介绍的水力学方法，从根本上将 是一种近似的计算方法。这主要是由于坝体特 别是坝基的实际情况十分复杂，难以用理论公 式严格地表述。因此，上述所介绍的公式可能 与同学们在其他参考书籍中看到的公式可能略 有不同。坝工学到目前为止，仍然是一种半理 论半经验性的学科，土坝渗流计算是理论分析、 试验研究和工程经验的结晶。因此，不同书籍 的土坝渗流计算公式在表述上略有不同是正常 的。这种不同主要来源于对坝体及坝基的简化 上的不同，没有实质意义上的区别。
第三节 土石坝的渗流分析
土石坝的渗透变形及其防止措施
土石坝在渗流的作用下可能发生渗透变形， 造成坝脚产生渗透破坏，甚至会导致工程失事。 （1）管涌 在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒从 骨架孔隙中连续移动和流失的现象。
（2）流土 在渗流作用下，土体从坝基表面隆起、顶 穿或粗细颗粒同时浮起而流失的现象。
各种不同类型地基土坝的渗流计算
P130表4-6
总渗流量的计算
根据地形和坝体结构，沿坝轴线将坝划分为若干段 （n段），各段的长度分别为L1、L2、……、Ln，分 别计算各段的平均渗流量q1、q2、……、qn。
1 Q [q1 L1 (q1 q 2 ) L2 (q n 1 q n ) Ln 1 q n Ln ] 2
渗流分析的方法
流体力学方法 水力学方法 流网法 试验法
岩土工程渗流：第6章 地下水渗流理论计算
第6章 地下水渗流理论计算
第6章 地下水渗流理论计算
6.1 概 述 6.2 均值透水地基的渗流计算 6.3 多层透水地基渗流计算 6.4 不透水地基上土坝渗流计算 6.5 不透水地基上心墙坝渗流计算 6.6 库水位下降时心墙坝渗流计算（不讲） 补充：均质地基复杂地下轮廓线的渗流近似
1、三向(空间)渗流简化为二向渗流问题进行计算，计算结 果仅能用来分析不受岸边或边墩绕渗影响的断面。 2、岸坡或地基存在的高孔隙水压力，将导致部分坝体或在 泉眼附近的局部区域浸润线的抬高，一般计算方法很难考 虑这些局部因素。 3、在计算中排水设备总是被认为有足够大的排水能力。 4、计算中通常将透水性小于坝体材料50~100倍的材料简化 为不透水材料。 5、土层往往不均匀且有各向异性的性质，坝体的填筑也很 难均一和避免水平成层。
M H1 (2L
)
H
4
L
(6.2.22)
15
各段水头和 流速
第一、第三段水头及 流速公式中包含λ取 值，不易确定。
实际上这两段十分复杂，近似公式只能采用一些变通方法。 第二段可以求解，有一定可靠性。
坝下水头
1
x
H 2 (H1 H4 ) 2M (H1 H4 ) 2L
2L
(6.2.23)
du
1
cu2 c
b2 4ac
11
第一区段：
x L m
水头、流速、流 量公式汇总：
xL
H H1 (H2 H1)e (6.2.4)
vx
K
H x
K
(H1
xL
H2 )e
(6.2.5)
Q K (H1 H2 ) (6.2.9)
(M m)m (6.2.2)
土石坝渗流安全评价
土石坝渗流安全评价土石坝渗流安全评价摘要：渗流安全是土石坝安全的保证。
据国内外土石坝失事原因的调查统计，因渗流问题而失事的机率仅次于洪水漫顶，高达30%-40%。
当渗透力大到一定程度时将导致渗透变形而直接威胁大坝的运行安全。
工程的实际渗流状态是否安全?原设计施工的渗流控制措施是否有效和能否按原设计条件安全运行?这是已建坝渗流安全评价必须回答的问题！关键词：土石坝；渗流；安全评价引言流体在孔隙介质中的流动称为渗流，水在地表下发生在土壤或岩石孔隙中的渗流也称为地下水流动。
渗流现象广泛存在水利水电工程，这是必须对渗流规律和特点有所认识和了解的原因。
大坝渗流安全评价，分为定性评价和定量评价两部分。
下面对这两个方面的问题作一介绍。
1渗流分析1.1渗流分析的目的1.1.1渗流分析将为土石坝中各部分土的饱水状态的划分提供依据；1.1.2检验坝的初选形式与尺寸，确定渗流力以核算坝坡稳定；1.1.3确定坝体及坝基中防渗体的尺寸和排水设施；1.1.4确定通过坝和河岸的渗水量损失，并计算排水系统的容量。
1.2、渗流分析计算土石坝周边均为不透水岩层，封闭条件良好，因此渗流分析计算模型为不透水地基均质坝。
对均质坝在不透水地基上，有排水设备的情况，不考虑均质坝上游坝壳料部分对渗流的影响。
对棱体排水，浸润线逸出部分如图1所示。
将渗流曲线坐标值列入下表中表1 正常蓄水位渗流曲线坐标值4.将前面几种工况计算所得的渗流曲线绘制在图2中结果分析；由于图中三种工况下的三条渗流曲线没有交点，说明渗流分析结果合理。
2稳定分析2.1.稳定分析的目的对土石坝进行稳定分析的目的，是通过计算坝体剖面的稳定安全度来检验坝坡在各种工况下是否安全，断面尺寸是否经济合理。
2.2.稳定分析计算其原理假定滑动面为一圆柱面。
将滑动面内的土体看成是刚体，失稳时土体绕圆弧的中心旋转，沿着坝轴线方向取单宽段，按平面问题进行分析。
计算时将滑动面以上的土体分成若干铅直土条，求出土条对圆弧中心的抗滑力矩之和以及滑动力矩之和。
土石坝浸润线计算
坝体渗流量 总渗流量
0 5 0.25 21 0 4.621595 37 8.4 2 2 4.621595 115.5399 115.5399
cm/s m cm/s m m m m m
X Y
-2.31 -1.63 0.394 3.775 10.82 14.59 22.03 30.82 40.96 52.46 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5
K0： T： K： H1： H2： h0： L： △L1： m1： m2： h'0： qd： q：
地基渗透系数 透水地基厚度 坝体渗透系数 坝前水深 坝后水深
褥垫始点垂线上至浸润线高（考虑渗透地基） 褥垫始点至游水位与坝坡交点垂线的水平距离
[m1/(2m1+1)]*H1 上游坝坡比1∶m1 下游坝坡比1∶m2
注：坐标原点为褥垫起始点(坝内 )(x轴向上游为正，y轴向上为正) 坝前水位至坝底距离 坝后水位至坝底距离 h0＝q/(K+K0/0.44) 褥垫起始点：褥垫在坝内最靠近上游点 复核： x=0时，y=1.7144=h0 L‘=L+△L1= 45.4 m 等于当y=H1时对应的X值
m h‘0＝[(△L1+L)2+H12]0.5-(△L1+L) cm2/s qd＝K*h0'*100 cm2/s qj＝K0*T*100*(H1-H2)/(L+m1*H1+0.88*T)
翁闹水库正常水位浸润线及渗流量计算
计算方法：有限渗透水地基上有水平排水（下游无水）的均质土坝 浸润线坐标值计算公式：X=K0T(y-h0)/q'+K(y2-h02)/(2q') q'=K0T(H1-h0)/(L+△L1)+K(H12-h02)/2(L+△L1)= 有关计算数据输入 1.1553988 翁闹水库正常水位浸润线坐标曲线表( 翁闹水库正常水位浸润线坐标曲线表(m)
土石坝自测题及其答案
第四章土石坝答案一、填空题1．碾压式土石坝；水力充填坝；定向爆破堆石坝2．均质坝；粘土心墙坝；粘土斜心墙坝；粘土斜墙坝。
3．；坝顶高程；宽度；坝坡；根本剖面4．Y= R+e+A ；R:波浪在坝坡上的最大爬高、e:最大风雍水面高度；A平安加高。
5.马道；坡度变化处6.高出设计洪水位0.3－0.6m且不低于校核洪水位；校核水位。
7.松散体；水平整体滑动。
8.浸润线；渗透动水压力；不利。
9.曲线滑裂面；直线或折线滑裂面10.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法11.临界坡降；破坏坡降。
12.饱和；浮13.护坡14.粘性土截水墙；板桩；混凝土防渗墙15.渗流问题16.集中渗流；不均匀沉降17.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法。
18. “上截下排〞；防渗措施；排水和导渗设备二、单项选择题1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应〔B 〕。
A、高于设计洪水位B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位C、高于校核洪水位D、高于校核洪水位加一定平安超高2.关于土石坝坝坡，以下说法不正确的有〔A 〕。
A、上游坝坡比下游坝坡陡B、上游坝坡比下游坝坡缓C、粘性土料做成的坝坡，常做成变坡，从上到下逐渐放缓，相邻坡率差为0.25或0.5D、斜墙坝与心墙壁坝相比,其下游坝坡宜偏陡些,而上游坝坡可适当放缓些3.反滤层的构造应是〔 B 〕。
A、层次排列应尽量与渗流的方向水平B、各层次的粒径按渗流方向逐层增加C、各层的粒径按渗流方向逐渐减小，以利保护被保护土壤D、不允许被保护土壤的细小颗粒〔小于0.1mm的砂土〕被带走4.砂砾地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上防下排〞,属于上防的措施有〔A 〕。
A、铅直方向的粘土截水槽、混凝土防渗墙、板桩B、止水设备C、排水棱体D、坝体防渗墙5．粘性土不会发生〔 A 〕。
A、管涌B、流土C、管涌或流土D、不确定6．以下关于反滤层的说法不正确的选项是〔 B 〕。
A、反滤层是由2～3层不同粒径的无粘性土料组成，它的作用是滤土排水B、反滤层各层材料的粒径沿渗流方向由大到小布置。
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 mL = (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 mh02 = 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 mq/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 mL = (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 h0/2q/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 mL = (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/s2.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 mL = (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 mh02 = 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 mq/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/m23.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/m4.总渗流量 = 0.00000506+0.0000308 = 3.59E-05 m3/s/m5.浸润线计算h01 = 1 = 1 mh02 = 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/s2.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 mL = (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 h0/2q/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/m22.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/m3.总渗流量 = 0.00000497+0.00003226 = 3.72E-05 m3/s/m4.浸润线计算逸出高度h0 = 0.00003723/(0.00001+0.00005/0.44) = 0.301 mq“ = 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 m2.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/m22.2 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<0.95y = 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×m2l2 = 1×5 = 5 / H2×m2r = 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<k/(μV)<60，需要计算浸润线0.31H(1/T)(k/(μV))1/4 = 0.31×7×1/79200×(1.895)^(1/4) = 0.0000321 /h0(t) = 7-0.0000321th0(t) = 7-0.0000321×54000 = 5.2666 m t = 15h = 54000s3.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+Stephe(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 mL = 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 mq/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/m4.计算t时刻上游段浸润线[H0+h0(t)]2 = (3+5.2666)^2 = 68.3367 m22q/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-13.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 m4.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-1A(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 m5.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 mΔ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 mΔx’/Δ0 = 0 = 0 mΔx’ = 0.232×0 = 0 mh = 5+(12-5)×(10+0.441×5)/(64.46+0.441×5)-0 = 6.282 m5.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 mΔ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 mΔx’/Δ0 = 0.246 = 0.246 m ( 查表E.7.2 )Δx’ = 0.232×0.246 = 0.057 mh = 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-1β1 = 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 mD1 = (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-1β2 = 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-1β3 = 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 m2.2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-1β1 = 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 mD1 = (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-1β2 = 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 mD2 = (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-1β3 = 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 m3.2 上游等效长度S上 = 34.03 = 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是否有盖重无盖重盖重厚度t’ = 1 = 0 m盖重渗透系数k’ = 2.00E-06 = 2.00E-06 m/s ( ＝ 0.0002cm/s ＝ 0.1728m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×0/0.000002 = 0 m等效总厚度tz’ = 5+0 = 5 m越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×5)) = 0.022 m-1β1 = 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 mD1 = (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是否有盖重无盖重盖重厚度t’ = 1 = 0 m盖重渗透系数k’ = 2.00E-06 = 2.00E-06 m/s ( ＝ 0.0002cm/s ＝ 0.1728m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×0/0.000002 = 0 m等效总厚度tz’ = 3+0 = 3 m越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×3)) = 0.028 m-1β2 = 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 mD2 = (1/0.016+15.026)/(1/0.016-15.026) = 1.633 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是否有盖重有盖重盖重厚度t’ = 1 = 1 m盖重渗透系数k’ = 7.00E-06 = 7.00E-06 m/s ( ＝ 0.0007cm/s ＝ 0.6048m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×1/0.000007 = 7.143 m等效总厚度tz’ = 2+7.143 = 9.143 m越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×9.143)) = 0.016 m-1β3 = 2×0.016×30 = 0.96 / ( 2AiLi )等效长度S3 = 1/0.016×(1.633×e^0.96-1)/(1.633×e^0.96+1) = 38.758 m2.2下游等效长度S下 = 38.758 = 38.758 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 = 15.026-1.633 = 13.393 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是否有盖重无盖重盖重厚度t’ = 0.5 = 0 m盖重渗透系数k’ = 7.00E-06 = 7.00E-06 m/s ( ＝ 0.0007cm/s ＝ 0.6048m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×0/0.000007 = 0 m等效总厚度tz’ = 7+0 = 7 m越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×7)) = 0.018 m-1β1 = 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 mD1 = (1/0.015+9.893)/(1/0.015-9.893) = 1.349 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是否有盖重有盖重盖重厚度t’ = 1 = 1 m盖重渗透系数k’ = 8.00E-06 = 8.00E-06 m/s ( ＝ 0.0008cm/s ＝ 0.6912m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×1/0.000008 = 6.25 m等效总厚度tz’ = 5+6.25 = 11.25 m越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×11.25)) = 0.015 m-1β2 = 2×0.015×6 = 0.18 / ( 2AiLi )等效长度S2 = 1/0.015×(1.349×e^0.18-1)/(1.349×e^0.18+1) = 15.68 mD2 = (1/0.016+15.68)/(1/0.016-15.68) = 1.67 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是否有盖重有盖重盖重厚度t’ = 1 = 1 m盖重渗透系数k’ = 8.00E-06 = 8.00E-06 m/s ( ＝ 0.0008cm/s ＝ 0.6912m/d ) 等效厚度t1’ = 0.00005×1/0.000008 = 6.25 m等效总厚度tz’ = 3+6.25 = 9.25 m越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×9.25)) = 0.016 m-1β3 = 2×0.016×50 = 1.6 / ( 2AiLi )等效长度S3 = 1/0.016×(1.67×e^1.6-1)/(1.67×e^1.6+1) = 49.018 m3.2 上游等效长度S上 = 49.018 = 49.018 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 = 7 = 7 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 = (38.758-7)×6.8/(49.018+86+38.758) = 1.243 m ( x = 7m )。
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不透水地基上均质土石坝的渗流计算
以下游有水而无排水设备的情况为例。
计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图1所示。
图1不透水地基上均质坝的渗流计算图
为了简化计算,根据电拟实验的结果,上游楔形体AMF可用高度为H1,宽度为1HL的等效
矩形代替,值由下式计算:
1211m
m
(1)
式中 1m——上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值。
这样就将上游面为坡面的渗流转换为上游面为铅直面的土石坝渗流问题。对所讨论情况的渗流
计算可分两段进行,即坝身段(EOB”B)及下游楔形体段(B’B”N),见图1(a)。
按式(1)得通过坝身段的渗流量为:
LaHHKq2
)(
2022
1
1
(2)
式中 0a——浸润线出逸点在下游水面以上高度；
K——坝身土壤渗透系数；
H
1
——上游水深；
H
2
——下游水深；
L
——见图1。
通过下游楔形体的渗流量,可分下游水位以上及以下两部分计算,见图1(b)。
根据试验研究认为，下游水位以上的坝身段与楔形体段以1：0.5的等势线为分界面，下游水位
以下部分以铅直面作为分界面，与实际情况更相近，则通过下游楔形体上部的渗流量2q为：
0020225.05.0amaKdyym
y
Kq
(3)
通过下游楔形体下部的渗流量2q为
2
22
02
20
2
21)5.0(mHmamHaKq
（4）
通过下游楔形体的总渗流量为2q:
)1(5.020220222HaaHmaKqqqm
（5）
式中 2225.02mmam
根据水流连续条件,qqq21 ,并联立式(2)、式(5)两式,就可求出两个未知数渗流量q和逸出
点高度0a。
浸润线由式(4)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自A点作与坝坡AM正交的平滑曲
线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于A’点。
当下游无水时,以上各式中的H2=O；当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝体浸润
线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。
有褥垫排水的均质坝 和有棱体排水的均质坝渗流计算公式。
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