土石坝渗流的计算方法及防渗技术

土石坝渗流的计算方法及防渗技术 民营科技 2011年第11期水利工程 土石坝渗流的计算方法及防渗技术 '梁国全 (泰和县南车灌区管理局,江西泰和343700) 摘要:通过研究土石坝渗流原因以及渗流的计算方法,总结出了解决土石坝渗流的措施和方法. 关键词:渗流;控制;计算方法;防渗技术 1土石坝渗流原因 由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构,颗粒间存在大 量的孑L隙,都具有一定的透水性,水库蓄水后,在水力的作用F,水流 必然会沿着坝身土料,坝基土体,坝端两岸地基中的孔隙渗向下游,造成 坝身,坝基和绕坝的渗漏.若渗流在设计控制之下,大坝任何部位的土体 都不会产牛渗透破坏,则为正常渗流,渗流量在规范许可的范围内, 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现 为稳定的渗流状态,一般不会对坝体造成较大的危害,此时渗流量一般 较小,水质清澈透明,不含土壤颗粒.若渗流过大,且集中,水质混浊,则 坝体或坝基产生了管涌,流土或接触冲刷等渗透破坏,这种影响水库蓄 水兴利的渗流则为异常渗流.该种情况通常发生在水库水位骤降时,为 非稳定渗流. 士坝渗漏就其渗漏部位而,可以分成以下儿个类型:一是坝体 渗漏:浸润线从坝坡逸出;下游坝面出现集中渗漏;防渗墙或粘土心墙的 渗漏;坝体裂缝渗漏;二是坝后地面渗漏:土石坝背坡坝后地面出现砂沸, 泉涌,管涌或沼泽化是经常遇到的渗漏现象,其成因与地层的构造及未 能采取有效的控制措施有关. 2土石坝渗流控制及计算方法研究 2.1渗流控制 水r建筑物的渗流控制主要包括控制理论和控制技术两方面.控制 理论是渗流理论在丁程实践中的发展和运用,是向实践反馈的结果.渗 流理论包括渗流的基本原理,渗流场的分析方法,土体渗透稳定性三大 部分,是研究渗流控制技术的理论的基础,渗流控制技术是具体T程的 实施措施,如灌浆技术,反滤坝技术等.土石坝是挡水建筑物,它和渗流 并存,从一定意义上来说,土石坝的发展史就是渗流控制理论的发展历 史.因此,研究土石坝的渗流破坏机理,掌握土石坝渗流造成土石坝破坏 的一般规律,对防治土石坝破坏,发挥土石坝应有的工程和社会效益,保 护人民的生命和财产安全都具有重要的意义. 由于水库坝区渗流不仅使库水流失影响水库T程效益,而且可导致 坝区发生危害性破坏而影响大坝的安全稳定性,因此,水库坝区渗流研 究一直是围绕着确保水库l丁程效益和大坝的安全稳定需要而展开的.坝 区渗流研究主要包括两方面的内容,一是渗流的基本理论和渗流分析方 法研究,二是由坝区渗流导致的渗透稳定问题及渗流控制研究.随着水 利1程建设实践的发展需要,渗流的基本理论研究已从长期的孔隙介质 渗流理论发展到具有强烈非均质特性的裂隙介质渗流理论的研究. 2.2渗流计算方法 土渗流方法可以概括为流体力学解法和水利学解法两类.流体力 学解法是一种严格的解析法,它在满足定解条件下求解渗流基本方程, 然后得到解的解析表达式.它能给出渗流场中任何一点的值,但这种方 法只是对简单的流动情况有效,而且所得的解异常复杂;水力学解法是 一 种近似的解析法,它基于对土坝渗流做某些假定及对局部急变渗流区 段应用流体力学解析解的某些成果而求得渗流问题的解答,因此,它并 不适用于渗流基本方程的求解.土坝渗流是存在渗流自由面且随时间变 化.另外,土坝渗流场的形状和边界条件都比较复杂,而且不同程度地具 有非均质的各向异性,因此,用解析法来解实际T程问题常受到一些条 件的限制.而水力学解法由于对土坝渗做了某些假定,在实际T程中的 应用上也同样受到一定的制约.基于上述原因,对于实际的土坝工程,以 往大多是借助于模拟试验来求解土坝渗流问题,而模拟试验又很费时费 力.近代计算技术的发展和计算机的应用为土坝渗流计算开辟了新的路 .各种复杂情况下的土坝渗流,都可以在计算机上模拟出来. 根据一定的数学模型在数字计算机上用数值模拟土坝渗流状态的 过程为渗流数值模拟.实践证明,利用计算机依靠数值法求解均质或非 均质,各向同性或各向异性以及复杂边界条件的土坝渗流问题,虽然得 到的解是近似的,然而却是满意的解答,对于土坝渗流问题已基本上可 以取代渗流试验,实际上利用计算机依靠数值法对土坝渗流问题进行一 次计算,也就相当于进行了一次模拟试验,而计算程序就相当于试验模 型,因此,数值模拟在土坝渗流计算中越来越占有重要位置,也越来越受 到人们的重视.数值模拟首先要建立数学模型,一个描述土坝渗流运动 的数学方程式连同表示该土坝的特定条件(初始条件,边界条件)的数学 表达式,就构成了一个研究具体土坝的渗流数学模型. 3防渗技术措施 3.1坝基粘土铺盖 在坝基渗透严重,不透水层在坝基以下较深时,做垂直防渗墙(或截 水槽)比较困难的情况下,采用粘土铺盖防渗,粘土铺盖防渗长度不小于 3,5倍坝前水深,铺盖厚度一般在上游段不小于0.5m,与坝体相接处 不小于1,2m(见图1).在缺乏作铺盖土料的地方,也可以用土T膜作 铺盖,但应在表面铺土料加以保护. oo ^ .ooo o oo :透水 图1粘土铺盖示意图 3.2粘土防渗或砼防渗墙 当坝基渗漏严重,不透水层在坝基以下较深时,在程造价许可的 情况下,采用坝基粘土防渗墙截渗.利用钻机或其他设备,在土层中造成 网孑L或槽孔,在孔中浇筑粘土或混凝土,最后连成一片为一整体德柱列 式或板槽式防渗墙(见图2).防渗墙可以延长渗径,降低渗透压力,堵 截渗流通道,墙体具有一定的抗冲刷能力.但是,防渗墙的技术复杂,造 价较高. )tOl—O.0)H 图2粘土防渗墙示意图 3-3坝体防渗劈裂灌浆 在重力充填灌浆的基础上发展成劈裂灌浆,即采用一定的灌浆 力,沿坝轴线小主应力面有控制地劈开坝体,灌注泥浆,并使浆坝互压, 形成15,50era厚的连续整体泥浆层,达到防渗目的. 3_4板桩 当冲积层较厚时,有时采用板桩截渗,或先挖一定深度的截水槽,在 槽底打设板桩,合并使用,较为经济.通常采用的板桩为钢板桩,混凝土 板桩,木板桩只用于临时_]程. 3.5防渗土工膜 在透水地基上建造土石坝,斜墙(心墙)铺盖是一种较为普遍的形 式.采用复合土工薄膜作斜墙(心墙)铺盖的防渗材料时,主要在于复合 土T薄膜的主膜,其渗透系数通常为l010%m/s,(下转260页) 民营科技 2011年第11期 浅谈变电运行自动化管理管理纵横 李媛王塔峰 (江西省高安市供电有限责任公司,江西高安330800) 摘要:阐述了电气变电运行自动化管理的现状,并对电气变电运行自动化管理系统中仍需进一步探讨的问题作出了分析和思考. 关键词:变电运行;自动化;现状;问题 1变电站自动化系统的发展及现状 随着无线传感技术和计算机技术的逐渐成熟,如今变电站已经摆 脱了传统的人T手动操作管理,实现了高度的自动化管理.特别是变电 运行自动管理系统的产生更是将变电运行管理的技术水平提升到了更 高的层次.变电运行自动管理系统可独立完成数据采集,设备监控,设备 调节,恢复变电运行等一系NT.作,可谓是集多种强大的功能于一身.无 论是在时间上还是在空间上都给变电运行管理提供了极大的便利,管理 效率也实现了质的飞跃. 2变电运行自动化管理中的问题分析 虽然变电运行自动管理系统集合了多种强大的功能,但是该系统要 同时涵盖通信,自动化和保护等多方面的专业知识,那么在实际运行中 就会遇到一些技术层面上的盲点,避免不了会有问题发生,有些问题还 有待思考和解决. 2.1数据采集方面的问题.不同的管理系统对数据采集的要求是不同 的,保护系统和测控系统就有所不同.保护装置要求数据精确度大于 0.5级即可,但是任何情况下交流量都不可以失真.而测控装置要求数 据精确度大于0.2级,而发生变电故障时不要求交流量的精确传变,由 于现在自动化的管理系统将保护装置和测控装置有机地融合为一体,数 据采集装置也是共用的,这样保护装置与测控装置对数据的不同要求就 无法体现,若要满足一方,就必须牺牲另一方,矛盾凸显.所以说为了 解决这一问题,就要在系统中增设一个数据采集模块,保证两个装置都 有各自独立的数据采集模块,就可以满足不同装置的不同数据需求. 2.2抗干扰的问题.微电子设备受现场干扰一直是我们管理与控制的 重点.为了解决这一问题,我们一直都在积极地采取措施.近年我们分别 采取了抗干扰端子,抗干扰电路,强弱电隔离等一系列措施,在此基础上 我们已经可以很好地控制交流输入对现场的干扰,遥测的干扰问题已 基本得到解决.但是由于回路受干扰造成的误发遥信的问题,还是无法 得到有效的控制. 此外,关于误发遥信的问题还需要作出两点思考,一是系统波动造 成的误发遥信,二是系统发生高频故障造成的误发遥信.针对以上问题, 我们可以通过以下三种方式来解决:一是在变电所内构建一个一点接地 的铜排网,让所有的二次系统都通过这个铜排网接地,这一点很多变电 所都能做到,但是对下放到各个设备上的控制器和继电保护装置似乎没 有给予足够的重视.二是加强变电所内通信网络的防雷和防干扰建设. 有了自动管理系统之后,变电所内间隔层与控制层之间的通信是通过构 建局域网或其他结构的网络来实现的.但是对网络安全的维护考虑的并 不是很好很周全,因此系统发生波动或是打雷时,有可能会损坏网卡.三 是规范管理遥信量,追求各专业之间的均衡.大量的遥信点数对高速运 行的通信网来说问题不大,但是用在子站与主站之间的通信,如此大量 的遥信点数就不太合适了,为了解决这个问题,变电所要加强对遥信量 的控制.首先要精简信息量,尽量避免重复或是意思相近的信息对信息 量的占用.专业信息量应在监控中整合,并通过单独的系统进行上传.其 次,上传的信号要有等级分类,就目前的实际情况来看,上传的信号按照 紧急程度来分可以分为三个级别,即日常预告信号,预告警告信号和事 故警告信号.根据紧急程度的不同来决定现场处理的安排. 2.3遥控方面的问题.作为自动化管理的"重头戏"遥控技术很受重视. 但是也不排除偶尔会出现遥控不成功的现象,通过故障原因分析,发现 遥控失灵多数是因为通道中断,这同时也暴露了自动管理系统两个问 题:一是制度上的问题.单人单机遥控操作,缺少对操作过程的监护,很 容易导致事故发生,应该调整为双人双机操作,双重保险才能保证相对 较高或是更高的遥控成功率.二是软件的问题,有些系统软件存在漏洞, 当系统发生故障时,子系统也会发生程序紊乱的现象,可能会误发出命 令. 2.4通信方面的问题.通信在变电运行自动管理的发展过程中也暴露 了问题.首先是电源故障导致整个通信网络的瘫痪,造成的影响是难以 估计的.所以说变电所要加强对通信系统电源监控和维护方面的工作建 设,以保障通信的稳定.除了电源故障外,通信通道问题也不应该被忽 视,尽管这类故障的发生率较低,但是一旦发生通道中断,特别是发生 在系统故障高发的时间段,后果是难以想像的. 2.5通信规约的问题.变电站的通信数据是l6位,而1801规约的数据 是12位,这就可能造成数据采集出现误差.具体表现为:有时捕捉不到 开关变位信号;有时遥控操作会不明原因的拒动.总之就是因为数据采 集上的误差,导致系统与系统间的配合不够流畅. 结语 自动化管理很好地解放了人力资源,无论是在时间上还是在空间上 都给变电运行管理提供了极大的便利,管理效率也实现了质的飞跃,但 是变电运行自动化管理系统是一项多专业合作的工程,其中必定会有若 干环节存在专业间的差异,所以说要实现多种专业功能的融合,首先要 解决局部间的矛盾.这就需要我们在统一规划的前提下,对各专业系统 分支进行协调,在解决好矛盾的前提下进行系统化的整体管理,才能够 解决上述变电运行自动化管理中存在的问题. 参考文献 .浅谈变电站安全运行管理【J].中小企业管理与科技,2010. [1]许彤涪 [2]彭爱慧,赵剑麝.浅议综合自动化变电站的安全运行【J1.科技创新导 报.2010. [3]高祥,李明春.加强安全管理提高变电运行可靠性【JJ_内蒙古民族大 学,2010. [4]冯伟,赵李鹏.变电运行审的臆患及解决措施[JJ中国新技术新产品 2010. (上接270页) 远比粘性土(K=10,10cm/s)和砼(K=10,10errds)的渗透系数 要小.而且复合土.亡薄膜具有较大的弹性或塑性变形,可适应土体的沉 降,胀缩或者偶然超载,滑坡和渗漏等造成的过量位移和变形. 3.6防渗帷幕 在砂砾石冲积层中,用水泥粘土灌浆,岩层的水泥灌浆或化学材料 灌浆等造成防渗帷幕,已经在不少工程中取得了成功经验. 3.7被水侧加设盖重 盖重常用于多层地基防渗(和堤坝直接接触的表层地基为不透水层 或弱透水层,但表层以下有一至数层的强透水层的地基为多层地基),主 要包括后戗,自流放淤,吹填固堤. 3.8排渗减压 排渗减压T程有如下几种: I型——完整井'从地表贯穿透水层直达不透水层; ?型——不完整井,只贯穿透水层的一部分,一般达到透水层深度 50,75%,不小于25%: ?型——浅井,只挖穿不透水表土层,井底部达到透水层; ?型——不完整沟,挖穿不透水表层并深入透水层内的沟; V型——浅沟,只挖穿不透水表土层的沟,沟底部达到透水层; ?型——混合型,一般由浅沟与不完整井结合组成.