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1、渗流对水闸的影响及渗流的计算,水利工程管理论文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.进行水闸设计是参加渗流的计算,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构造变形. 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步散去,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经过中,世界级的大型水坝一座座 拔地而起 ,为各国经济的发展奉献着自个宏大的气力.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,水闸是华而不实一个非常关
2、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,我们国家水闸的建设也是日新月异,建设经历体验也日渐丰富.水闸按作用能够分为: 进水闸、分洪闸、挡潮闸、节制闸、冲沙闸、排水闸等等; 按构造能够分为: 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构造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,其后果将特别严重,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愈加关注. 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
3、水系建起了数万座大坝,然而失事的大坝也不在少数,华而不实一些就是由大坝的部分建筑事故导致的,十分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.在这一经过中就存在渗流作用对闸门的影响: 由于渗流的浸透力作用方向与重力反向,使得颗粒之间互相压力下降,进而产生对闸门的扬压力,导致水闸构造不稳定,进而造成水闸事故.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
4、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、浸透力或许导致土的浸透变形; 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.由于水闸的闸基、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
5、模量等物理属性相应存在不同,所以会产生沉降差; 即便一样建筑构造,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、浸透稳定分析; 2、坝坡稳定计算; 3、估算渗漏损失. 采取下面措施可尽量避免大坝不均匀沉降: 1、闸室构造在设计中避免过重,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,尽量使邻近构造重量一致. 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
6、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可以相应提高.由此,在水闸的设计经过中,将闸门的位置设计在低水位一边,在水闸构造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,设置的阻滑板必须到达上裂要求.十分是在平原地域,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,能够计算出水闸的浸透压力、水闸的
7、浸透坡降、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.在计算闸基渗流的经过中,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,计算闸基渗流能够用拉普拉斯方程. 在理想状态下,我们能够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,无法精到准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式方法: 改良阻力系数法、流网法、直线展开法、数值计算法以及电拟试验法等等.华而不实当水坝工程中碰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
8、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,参加渗流理论,能够得出水闸的浸透稳定分析、坝坡稳定计算、估算渗漏损失等详细参数.在设计中以此为根据,能够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. 以下为参考文献 1顾小芳. 水闸渗流计算方式方法分析研究J. 中国农村水利水电,2020,08 137 - 139. 2于长金,石平. 水闸的防渗及排水设施J. 黑龙江水利科技,2007,05 47 - 48. 3余启成. 水闸渗压人工观测工具的改良及其精度控制J. 水利水文自动化,2004,01 39 -41. 4丁辉,隆威. 渗流监测在蕴东水闸加固工程检测中的应用J. 湖南水利水电,2006,04 18 -19. 5郑琼丹. 水闸的防渗排水设计分析J. 黑龙江水利科