改进阻力系数法在大圆筒围堰结构渗流量计算中的应用

涂静兰

摘 要：将《水闸设计规范（SL265-2001）》中的改进阻力系数法应用于计算大圆筒围堰在均质软土地基上的单宽渗流量，将该方法的结果与有限元方法相互对比，并进行误差分析。结果表明：在相同的计算条件下，基于改进阻力系数法的计算结果与有限元方法二者之间的相对误差为5.7%，可验证本文方法的正确性。

关键词：改进阻力系数法 大圆筒围堰 渗流量

《水闸设计规范（S L 2 6 5 -2001）》中规定：可采用改进阻力系数法或流网法来计算土基上水闸基底的渗流量。本文将该规范中的改进阻力系数法应用于计算人工岛的大圆筒围堰在均质软土地基上的渗流量，并基于有限元方法来验证本文方法计算结果的正确性与合理性。

1.改进阻力系数法

如图1所示为一个简单的矩形断面渗流区，其渗流段长度为L，透水层深度为T，两断面测压管水位差为H，渗透系数为K，令L/T=ξ为阻力系数，根据达西定律，通过该渗流区的单宽渗流量：

3.有限元驗证

为了验证本文改进阻力系数法对大圆筒围堰结构单宽渗流量计算结果的正确性，建立在相同条件下的结构及其软土地基的有限元模型进行渗流分析，如图3所示。其中，单宽渗流量值可以直接计算得出。经有限元计算，本文大圆筒围堰的单宽渗流量q=4.77m3/d。同时，基于本文改进阻力系数法所计算得到的结果为q=5.04m3/d，二者的相对误差为5.67%，满足工程误差的范围（一般工程误差应小于20%），从而可验证本文改进阻力系数法计算大圆筒围堰结构渗流量结果的正确性。

4.结论

本文基于改进阻力系数法，计算某人工岛大圆筒围堰在均质软土地基上的渗流量。文中结合工程实例，详细阐述了该方法的计算步骤，并将该方法的计算结果与有限元方法相互对比，并进行误差分析。最终计算结果表明：在相同的计算条件下，基于改进阻力系数法的计算结果与有限元方法二者之间的相对误差为5.7%，在工程误差允许的范围内，从而可验证本文方法的正确性。

参考文献：

[1]SL265-2001水闸设计规范[S].

[2]祁庆和.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，1996.

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