水工專業浸潤線計算的理論分析

姜連超

摘 要 通過已知水庫以及土石壩資料，根據壩內各部分滲流狀況相同的特點，將壩體分為若干段，應用達西定理解決土壩滲流問題，用簡易的Excel計算，得出該土石壩的浸潤線方程。本文為實踐教學提供數據和理論支撐，保證了水工教學的實用性。

關鍵詞 達西定理 浸潤線 實用性

土石壩的滲流計算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩定分析和布置觀測設備提供依據；同時確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區的滲透坡降，檢查產生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。

一、斜墻土石壩浸潤線計算

（一）已知材料

水庫水位

（1）正常蓄水位 475.50m

（2）設計洪水位（P=1%）480.00m

（3）校核洪水位（P=0.1%）. 481.00m

（4）汛期運行水位 472.00m

（5）極限死水位 467.00m

2、擋水壩下游水位

（1）設計洪水位 458.70m

（2）校核洪水位 460.30m

（3）正常尾水位 452.00m

（4）最高尾水位 450.00m

上游壩坡坡率為：1：2.5

下游壩坡坡率為：1：2.25

（二） 計算示意圖（圖1）

（三） 基本公式

根據達西定理，假定任一鉛直過水斷面內各點滲透坡降均相等，可推出公式：

式中S為浸潤線的水平投影長度，m；H1為上游水深，m；為下游水深，m；H1為滲透系數，其中k1=0.3，k2=0.01；m1為大壩上游坡率，m1=2.5；m2為棱體排水內側坡率，m2=1；h為溢出點高度，%a為斜墻與壩底夾角，。

其中s=d-m1H1+e；e=（0.5～0.6）h；%d=。

（四）浸潤線計算

使用CAD軟件，根據已知條件繪制大壩剖面簡圖，式中，%]值，%a值，d值都由圖上直接量出，單寬流量q值由Excel表格試算得出。帶入浸潤線方程y2=h2-x中，得出浸潤線方程，最終計算表格如表1：

通過以上計算，即可求出該土石壩在正常水位，設計水位以及校核水位下的浸潤線方程，從而進行接下來的滲流穩定分析。

二、結論

通過以上計算分析可知，這種浸潤線的計算方法，充分體現了CAD制圖和Excel表格在水力學計算中的實際應用，計算方法簡單，而且可以使學生得到充分的練習，保證了學生在以后的學習和實踐中可以合理利用軟件，保證了水工教學的實用性。

參考文獻：

[1]李偉.水力計算手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[2]李序量主編.中專教材水力學[M].水利電力出版社，1991.

（作者單位：黑龍江省水利工程技術學校）