水工专业浸润线计算的理论分析

姜连超

摘 要 通过已知水库以及土石坝资料，根据坝内各部分渗流状况相同的特点，将坝体分为若干段，应用达西定理解决土坝渗流问题，用简易的Excel计算，得出该土石坝的浸润线方程。本文为实践教学提供数据和理论支撑，保证了水工教学的实用性。

关键词 达西定理 浸润线 实用性

土石坝的渗流计算主要确定坝体的浸润线的位置，为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据；同时确定坝体与坝基的渗透流量，以估算水库的渗漏损失，而且还要确定坝体和坝基渗流区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性，以便取适合的控制措施。

一、斜墙土石坝浸润线计算

（一）已知材料

水库水位

（1）正常蓄水位 475.50m

（2）设计洪水位（P=1%）480.00m

（3）校核洪水位（P=0.1%）. 481.00m

（4）汛期运行水位 472.00m

（5）极限死水位 467.00m

2、挡水壩下游水位

（1）设计洪水位 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

上游坝坡坡率为：1：2.5

下游坝坡坡率为：1：2.25

（二） 计算示意图（图1）

（三） 基本公式

根据达西定理，假定任一铅直过水断面内各点渗透坡降均相等，可推出公式：

式中S为浸润线的水平投影长度，m；H1为上游水深，m；为下游水深，m；H1为渗透系数，其中k1=0.3，k2=0.01；m1为大坝上游坡率，m1=2.5；m2为棱体排水内侧坡率，m2=1；h为溢出点高度，%a为斜墙与坝底夹角，。

其中s=d-m1H1+e；e=（0.5～0.6）h；%d=。

（四）浸润线计算

使用CAD软件，根据已知条件绘制大坝剖面简图，式中，%]值，%a值，d值都由图上直接量出，单宽流量q值由Excel表格试算得出。带入浸润线方程y2=h2-x中，得出浸润线方程，最终计算表格如表1：

通过以上计算，即可求出该土石坝在正常水位，设计水位以及校核水位下的浸润线方程，从而进行接下来的渗流稳定分析。

二、结论

通过以上计算分析可知，这种浸润线的计算方法，充分体现了CAD制图和Excel表格在水力学计算中的实际应用，计算方法简单，而且可以使学生得到充分的练习，保证了学生在以后的学习和实践中可以合理利用软件，保证了水工教学的实用性。

参考文献：

[1]李伟.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[2]李序量主编.中专教材水力学[M].水利电力出版社，1991.

（作者单位：黑龙江省水利工程技术学校）