不連續(xù)界面滲流的堤防防滲膜防滲效果模擬研究

關(guān)鍵詞：數(shù)值流形法；改進權(quán)函數(shù)；垂直防滲；影響因素；數(shù)值模擬

中圖分類號：ＴＶ８７１．２ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０６．００８

引用格式：劉志文，王媛，董琪，等．不連續(xù)界面滲流的堤防防滲膜防滲效果模擬研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（６）：４８－５３，６７．

０引言

全球很多重要城市及３０００萬ｋｍ^２以上的農(nóng)田分布在江河中下游，需要堤防保護［１］ 。堤防一旦發(fā)生破壞，會對國家經(jīng)濟帶來巨大損失并嚴重危害人民的生產(chǎn)生活。國內(nèi)外研究表明，失事的堤防中４０．５％是由滲透破壞引起的［２］ 。因此，采取合理的防滲技術(shù)至關(guān)重要。垂直鋪膜防滲技術(shù)具有防滲效果好、施工進度快、工程成本低等優(yōu)點［３］ ，被廣泛應用于國內(nèi)外堤防防滲［４－７］ 。在鋪膜中，拼合裂縫或隱性裂隙以及不規(guī)范施工操作等造成的缺陷裂隙，在較高水頭影響下，會出現(xiàn)大量的裂縫滲漏現(xiàn)象，嚴重威脅堤壩安全［８］ 。

很多學者對鋪膜破損引起的堤防工程滲漏問題進行了研究。岑威鈞［８］ 對防滲膜缺陷及其滲漏問題進行了歸納總結(jié)；吳景海等［９］ 推導了防滲膜防滲層滲漏流量的計算公式，并分析了不同因素對滲漏流量的影響；孫丹等［１０］ 采取有限元法對防滲膜缺陷引起的防滲砂礫石壩滲漏問題進行了數(shù)值模擬；吳大志等［１１］ 通過實驗總結(jié)了防滲膜缺陷對堤壩滲流的影響規(guī)律。

含材料界面、防滲體、防滲膜等的非均質(zhì)滲流，水力梯度在界面處發(fā)生突變。在采用傳統(tǒng)有限元法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ， ＦＥＭ） 進行滲流計算時，選擇水頭作為主要求解變量，并根據(jù)達西定律對水頭求導得到梯度，但其精度比水頭低一階，且有限元網(wǎng)格節(jié)點處的數(shù)值都是連續(xù)的，因此難以模擬水力梯度的突變現(xiàn)象。……