滲流計算水利水電工程的論文

1滲流分析的基本理論

1．1達西定律

法國工程師Darcy經過滲透實踐驗證，滲流量q不只同截面面積a成正比例，還與水頭耗損(h1－h2)正比，與滲徑尺寸l成反比，帶入土粒構造與流體特性的定性常數k。

1．2滲流連續方程

滲流連續方程通常以質量守恆定律爲基礎，考慮可壓縮土體的滲流加以引證，即滲流場中水在某一單元體內的增減速率等於進出該單元體流量速率之差。對於每一個流動的過程而言，皆是在特定的空間流場之中發生的，沿着其邊界發揮支配功能的條件，成爲邊界條件。在開始進行研究的時候，在流場之內，流動的狀態與其支配條件，成爲初始條件。邊界條件與初始條件合稱定解條件。定解條件普遍是由室外測量數據或實驗得出的，其對流動過程有着決定性功用。找尋某個函數(假如水頭)，讓其在微分方程的條件下，又可以適應定解條件的便可認爲是定解問題。

2滲流計算

2．1計算目的

壩體(堤身)浸潤線的位置。滲透壓力、水力坡降和流速。透過壩體(堤身)或壩(堤)基的滲流量。壩體(堤身)整體和局部滲流穩定性分析。

2．2滲流計算的主要方法

滲流計算求解方法一般可分爲以下四種類型。流體力學的解決方案:是一個嚴謹的解決方案，在邊界條件符合定解時，能夠算出滲流場中隨便一點的值。然而，解答的過程十分繁雜，並且適用範圍窄，在現實運用上受到很多的制約。水力學的解決方案:這種解法跟流體力學的解法有點相似。就是根據某種假設，針對某種特殊的邊界條件的進行的流體力學計算。同樣在實際工程應用上受到較多的制約。模擬測試:根據以上那二種方式的劣勢，對於現實中的項目，原本常常經過水力學模擬測試來解答滲流問題。數值模擬計算分析:透過計算機，在確定物理模型的情況下，第一步要求建立一個數學模型，然後利用相關模型對於具體問題進行求解，這有時也稱爲數值法，包括有限差分法和有限元法。現在，以上這些滲流的計算手段裏面水力學求解與有限元法在水利工程裏面經常使用。

3水力學解法在水利水電工程上的運用

對於上述問題利用水力學的方法進行求解，也就是利用流體力學的計算方法，進行一些邊界條件的假設基礎上進行，根據相關流體力學的要求，對於實際工況進行簡化處理，還包括底層的滲透係數的簡化處理等。考慮滲透係數差距在5倍以內的鄰接薄質土壤層可以算作一層，將加權均衡的滲透係數當作計算的`根據。兩層土質構成的地基，當下面土壤層的滲透係數小於表層土壤層的滲透係數100倍或更高時，可以把第二層土壤層看作是不滲透水層;上層土壤層看作爲弱透水層的情況下，就可按照兩層地基來進行計算。當直接與堤壩地基相連的地基土壤的滲透係數比堤壩的本身的滲透係數大於等於100倍時，可以確認爲堤壩本身不滲水，只對堤壩地基根據有壓力水流進行滲透計算，堤壩本身浸潤線的地方可以依據地基裏面的壓力水頭來認定。

4有限元解法在水利水電工程上的運用

4．1數學模型的選取

從現在的應用探究狀況看來，大概分爲這幾種計算形式:布辛內斯克方程式，拉普拉斯方程式，固結方程式，擴散方程式。上述不同的計算數學模型均含有它一定的適合環境，透過四種模型的計算對比可以總結爲:大多數泥土和石子結構壩體與地基的不穩固滲流問題，都可以運用固結方程加流量補給條件的自由邊界和相對應的初始條件和邊界條件算出流場的分佈，比較符合實際;對於固結完好再不進行壓縮處理的土石築壩的不穩定滲流問題，可以運用拉氏方程加流量補給條件的自由邊界計算。實際上拉氏方程只是固結方程的一個特定解。

4．2有限元計算程序

當前，計算滲流有限元的方法有很多，即使它們都有自己的缺陷，但是在輸入時都要注意邊界條件。計算有限元滲流的方法除了有二維之外還有三維，當然還有專門針對巖體裂隙的計算方法。

5小結

伴隨着國民經濟的飛速進步與發展，對於水利水電工程而言，不再單純的是農業的命脈，更重要的是國民經濟的命脈，可以說，它對於我國的現代化建設而言，發揮着更加重要的作用。龐大的水利項目構建中，有許多成功的項目建造、施工經驗應該系統地實行歸納與理論提升，對水利項目來講，滲流問題是核心，滲流是項目規劃、施工和項目安全運轉的關鍵要素，也是評估項目經濟、環境和社會效益的主要內容。