自由渗流面及渗流量推求的数值计算方法探讨

建兴水库大坝渗流计算方法及渗透指标-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1工程基本情况建兴水库位于四川省德阳市中江县富兴镇会棚乡，是一座拦蓄式水库，其工程任务是以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合功能的小（1）型水利工程。

中江县距震中汶川县映秀镇不到100km，水库坝址以上集雨面积18.1km2，总库容170万m3，设计灌面4000亩，设计洪水标准为30年一遇（P＝3.3%），设计洪水位596.28m，校核洪水为500年一遇（P＝0.20%），校核洪水位597.18m。

水库正常蓄水位594.20m，位583.00m。

大坝为均质土坝，坝顶高程为597.80m，坝顶宽4.4m，最大坝高18.4m，坝顶长91.00m，基础底高程为579.40m。

大坝上游坡比为1∶2.25；下游坡比为1∶2.0。

工程自1960年12月建成以来，对当地的生产生活起着重大作用，同时发挥了较大的经济效益。

据现场调查，该坝施工时为抢工期，上坝土料不均，碾压不均或不密实，加之无检测手段，导致填筑质量较差。

受汶川特大地震影响，坝脚及放空洞出现5处涌水点且有明显浑水流出。

2008年7月，据钻孔揭露：坝体填料为黄褐色粘土夹块碎石，粘土呈可塑硬塑状，碎石、角砾及砂约占15%～20%。

压水试验表明，渗透系数K变化较大，从1.3810-5cm/s～2.2310-4cm/s，说明坝体均匀性较差，渗透系数平均值为1.3010-4cm/s大于10-4cm/s，足规范要求。

工程于2009年进行加除险加固整治，其渗渗整治措施为：坝体充填灌浆，坝基帷幕灌浆。

灌浆沿坝轴线布孔，分三序钻灌，施工时严格质量控制，灌浆防渗体渗透系数要求小于10-4cm/s，达10-5cm/s左右。

经过多年运行，渗漏整治效果良好。

2大坝渗流计算方法及渗透指标2.1计算公式对于符合达西定律的二向均质、各向同性土体的渗流，当土体已完全固结时，其水头函数符合拉普拉斯方程式：【1】z：坐标位置高程q：自由面下降或上升时从自由边界流入或流出渗流场的单宽流量2.1.1计算断面。

渗流量计算公式
渗流是土壤中的水沿渠或渗道的坡度流过的水，在地下水平面之下沿着渠道流动，渗流量表示渗水沿着坡度流动所需要消耗的水量。

渗流量计算公式是由卡行和厄斯特林公式构成的，即Q=AсH^n 。

在渗流流量计算式 Q 中包括：渗道表坡面积 A、渗水高程 H 流动路径 n 以及系数 c。

其中渗道表坡面积 A 是指渗流路径中水面与面积之比，它与渠底的宽度和水深以及渗道形状有关；渗水高程 H 表示渗水的高度，即渗水的位移；流动路径 n 即土壤中的水从某一点流动到另一点的矢量；系数 c 是由渠底宽度、渠底坡度、渠底材料、渗水温度和流速等多种因素共同影响的一个技术参数。

渗流量的计算是渗流影响评价中必不可少的一部分，它能够使渗流适宜地调节土壤水分和植物的生长，并使陆地环境的水文状况更稳定。

渗流量的计算实质上是一个复杂的计算过程，需要综合运用土壤物理学和水文学的基础知识，并根据垂直和水平的变化情况计算出比较准确的渗流量。

此外，渗流量计算中还需要考虑水分运移过程相关数据和影响力，保证计算结果准确可靠。

水坝自由表面渗流计算工程背景说明：在很多工程应用涉及孔隙介质中的流体运动和热传输现象，如岩土、水坝的渗流；地下水扩散；石油采集、地热能扩散等等。

在渗流方面，实际工程中比较关心两个问题，一是渗流的自由面问题，另一个为动态渗流的模拟，这些问题都可以在ADINA中进行模拟。

ADINA提供两种求解渗流问题的方法，一种是利用多孔介质材料来分析渗流问题，采用平均流速、渗流率定义介质中的流体控制方程，得到渗流速度、流网分布，另一种方法是利用渗流方程与温度方程相同的原理，用温度场的求解方法（seepage材料），采用热传导单元来求解渗流问题得到渗流速度和浸润面的形状，本题采用第二种方法来求解自由表面渗流问题。

涉及要点：●非均布荷载函数的定义及施加方法；●温度边界条件的施加以及初始温度条件的设定；●2-D热传导单元的各参数的定义；●后处理中各种结果显示方式；●用温度场的方法求解渗流问题；问题说明：●坝体材料为各相同性，其参数见下图说明；●坝的几何尺寸见图中标注，具体单位制请参考ADINA其它文档；●边界条件中两侧为Drainage排水条件，底部(Impervious)靠左侧12.64长度单位为不排水边界，剩余段为排水条件；●模型可简化为2D平面模型进行分析；建模计算：一、建立分析模型：打开ADINA-AUI，选择ADINA Thermal模块。

1．建立几何模型点击图标，在弹出的窗口中输入四个坐标值。

由于模型采用2D的平面应变模型，所有点的X坐标为零（空白即为零）。

各点坐标如下图：点击，通过顶点依次建立两个面。

SURFACE VERTEX NAME=1 P1=3 P2=5 P3=6 P4=2 SURFACE VERTEX NAME=2 P1=5 P2=4 P3=1 P4=6 打开Surface标号显示当前几何模型如下图所示。

2．定义物理条件打开Line标号显示当前几何模型如下。

定义并施加边界条件( Apply Fixity)：边界条件是Surface 2底边（L5）处施加温度约束即可。

第32卷第3期 岩 土 力 学 V ol.32 No.3 2011年3月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2011收稿日期：2009-12-27基金项目：国家自然科学基金项目(No. 50839004，No.51079110 )；教育部新世纪优秀人才支持计划项目（No. NCET -07-0632）。

第一作者简介：姜清辉，男，1972年生，博士，教授，主要从事岩土力学数值计算方法与岩土工程稳定分析方面的教学与研究工作。

E-mail ：jqh1972@文章编号：1000－7598 (2011) 03－879－06有自由面渗流分析的三维数值流形方法姜清辉1, 2，邓书申2，周创兵2（1. 武汉大学 土木建筑工程学院武汉 430072；2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072）摘 要：提出了求解有自由面渗流问题的三维数值流形方法，通过构造任意形状流形单元的水头函数，推导了流形单元的渗透矩阵和无压渗流分析的总体控制方程，并给出了自由面的迭代求解策略和渗透体积力的计算方法。

典型算例的数值分析表明，该方法采用数学网格覆盖整个材料区域，在自由面的迭代求解过程中数学网格保持不变，只考虑自由面以下渗流区的介质，只对自由面以下的流形单元形成总体渗透矩阵，具有精度高、收敛速度快、编程简单等优点，而且能够通过单纯形积分精确计算被自由面穿越单元的渗透作用力，因此，特别适用于有自由面渗流问题的模拟。

关 键 词：三维渗流；数值流形方法；自由面；数学网格；流形单元 中图分类号：O342 文献标识码：AThree-dimensional numerical manifold method for seepageproblems with free surfacesJIANG Qing-hui 1,2 , DENG Shu-shen 2 , ZHOU Chuang-bing 2(1.School of Civil and Architectural Engineering, Wuhan University, Wuhan, 430072, China;2.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, 430072, China)Abstract: A three-dimensional numerical manifold method for seepage problems with free surfaces is proposed. The hydraulic potential functions for arbitrarily shaped manifold element are constructed and the element conductivity matrix is derived in detail. The global governing equations for unconfined seepage analysis are established by minimizing the flow dissipation energy. The proposed method employs the tetrahedral mathematical meshes to cover the whole material volume. In the process of iterative solving for locating the free surface, the numerical manifold method can strictly realize the seepage analysis of the saturated domain on the condition of mathematical meshes keeping unchanged. Furthermore, the seepage force acting on the transitional elements cut by the free surface can be accurately calculated by the manifold method. Therefore, the proposed method is featured in high accuracy, fast convergence rate and simple programming, especially applicable to simulate the unconfined seepage problem with free surface. Key words: three-dimensional seepage; numerical manifold method; free surface; mathematical mesh; manifold element1 引 言在采用传统的有限元方法求解无压渗流问题时，主要存在两类解法：调整网格法和固定网格法。

自由渗流面及渗流量推求的数值计算方法探讨秦甜甜;丁国辉;程勤波【摘要】自由渗流面具有复杂的非线性,较难确定.本文采用开源地下水数值模拟程序MODFLOW及SUTRA,分别运用MODFLOW模型中干湿单元转化技术、SUTRA模型中单元渗透矩阵调整法以及本文建立的缓变渗透系数矩阵法推求自由渗流面.对比其求解结果表明,采用MODFLOW运用干湿转化技术求解自由渗透面的方法稳定性最好、精度最高,而采用缓变渗透系数矩阵法的SUTRA程序,改善了传统单元渗透矩阵调整法的不稳定性,提高了数值计算精度,避免了MODFLOW必须矩形网格的局限性,是一种实用的计算自由渗流面及估算地下水与河流水量交换量的方法.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】3页(P12-14)【关键词】MODFLOW;SUTRA;单元渗透矩阵调整法;缓变渗透系数矩阵法;自由渗流面【作者】秦甜甜;丁国辉;程勤波【作者单位】江苏省地质调查研究院,江苏南京 210018;南京市测绘勘察研究院股份有限公司,江苏南京 210005;河海大学水文水资源学院/河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】P641.2自由渗流面与地下水潜水水面特征相似，具有复杂的非线性，是河流等地表水入渗补给地下水、大坝渗流等定量化计算的难点，目前，尚未发现确定自由渗流面的解析法，在实际工程应用中常用数值方法求解。

求解该类问题的数值方法可分为两类：变网格法和固定网格法。

由于变网格法操作复杂，容易使计算网格畸变，难以处理存在水平介质分层及各种复杂夹层的情况等缺点,因而研究较少。

为此，国内外学者提出了许多与固定网格法相关的处理技术，主要有剩余流量法、初流量法、节点虚流量法、单元渗透矩阵调整法、复合单元法及截止负压法等[1-6]。

但这些处理技术大多方法复杂，操作困难，应用不便。

本文利用开源地下水数值模拟软件MODFLOW[7]及SUTRA[8]，提出了采用干湿单元转化、缓变渗透系数矩阵法推求自由渗流面的方法，成功推求了自由渗流面，有效地提高了目前河流与地下水交互作用计算的求解精度。

堤防工程设计中渗流计算若干问题的探讨摘要：水利水电工程设计是整个工程中十分重要的一个环节，渗流计算在水利水电工程设计中应用非常普遍。

本文结合笔者多年工作经验，就堤防工程设计中渗流计算的几种方法进行了初步的分析，并提到计算中应注意的一些问题，仅供参考。

关键词：水利水电；工程设计；渗流计算；水力学解法；有限元解法1计算目的(1)坝体(堤身)浸润线的位置。

(2)渗透压力、水力坡降和流速。

(3)通过坝体(堤身)或坝(堤)基的渗流量。

(4)坝体(堤身)整体和局部渗流稳定性分析。

2渗流计算的主要方法渗流计算求解方法一般可分为以下四种类型。

(1)流体力学解法：是一种严格的解法，在满足定解的边界条件下可以求出渗流场中任何一点的值。

但解答非常复杂，只对少数简单的情况有效，在实际工程应用上受到较多的制约。

(2)水力学解法：是流体力学解法的近似解。

是在作了某些假定的基础上对一些特定的边界条件的流体力学解法。

同样在实际工程应用上受到较多的制约。

(3)模拟试验：基于上述二种方法的缺点，对于实际工程，原常通过水力学实验来模拟求解渗流问题。

(4)计算机数值模拟：通过建立一个数学模型，来求解渗流问题，也称数值法，数值法又分为有限差分法、有限元法。

目前，上述渗流计算方法中在水利工程上应用最广的主要是水力学解法和有限元法。

3渗流计算工况组合及渗透系数的选取3．1常规堤防工程常规的堤防工程计算提出了三种水位组合，此三种水位组合的渗流计算目的及相应土体的渗透系数选取原则主要为：(1)临水侧为高水位，背水坡为相应水位。

本组合的计算目的：①计算背水坡可能最高的逸出点位置、背水坡逸出段及背水坡基础表面出逸比降，用于背水坡渗流安全复核、反滤层及排水设施设计；②背水坡面可能最高的浸润线，用于背水边坡稳定计算；③当堤身、堤基土的渗透系数大于10-3cm∕s时，计算渗流量，用于分析防渗措施对本工程运行要求的可行性和背水坡排水设施设计(对于大坝均要求进行渗流量计算)。

土木工程中的渗流场计算方法引言在土木工程领域中，渗流现象的研究和计算是非常重要的。

渗流是指水流通过多孔介质的过程，它在土壤力学、水力学和地下水模拟等方面都起着关键作用。

正确计算渗流场是土木工程设计和施工的基础，因此对于渗流场计算方法的研究和应用具有重要意义。

一、概述渗流场计算的基本原理是根据多孔介质流动的守恒方程和边界条件，采用数值计算方法求解物理场的分布情况。

基本的渗流方程可以用Darcy定律表示，即流体在多孔介质中的流动速度与渗透率和渗压梯度成正比。

针对不同的土体和工程条件，有多种计算方法可以应用于渗流场的计算。

二、有限差分法有限差分法是计算渗流场的常用方法之一。

它将物理场离散化为有限个节点，利用有限差分近似代替偏导数，建立离散方程组，并通过数值迭代方法求解。

有限差分法计算简单、直观，适用于大部分渗流问题。

但是，在处理复杂边界条件和非线性问题时，有限差分法的精度和稳定性可能受到限制。

三、有限元法有限元法是另一种常用的渗流场计算方法。

它将物理场离散化为有限个单元，利用有限元的形函数对物理场进行近似，并通过建立离散方程组求解。

有限元法在处理各向异性介质和非线性问题时较有优势，且可以较好地处理边界条件。

然而，相比于有限差分法，有限元法需要更多的计算资源和复杂的数值算法，计算成本较高。

四、边界元法边界元法是一种较为特殊的渗流场计算方法。

它基于格林函数的理论，将边界上的渗流问题转化为边界上的边值问题，然后利用边界条件和格林函数进行求解。

边界元法适用于处理特殊形状和边界条件的问题，对于模拟地下水流动和地下水污染传输等问题有广泛应用。

然而，边界元法对网格划分和边界处理较为敏感，需要细致的几何建模和数值计算。

五、数值模拟软件随着计算机技术的不断进步，数值模拟软件在土木工程中的应用越来越广泛。

目前市面上有许多专业的渗流模拟软件，如FLAC、SEEP/W和MODFLOW等。

这些软件通过图形界面和高效的求解算法，实现了快速、准确地计算渗流场。

渗流数值计算的有限单元法渗流问题常用的数值计算方法主要的是有限差分法和有限单元法，其中有限差分法出现较早，随着计算机和计算技术的发展，有限单元法在这一领域的应用日益广泛，并在计算复杂渗流工程问题中占有较大优势，下面简要介绍渗流问题有限单元法的基本概念。

（1）控制方程和边界条件本章介绍的渗流仅限于饱和土中的渗流，且假定渗流过程中土的孔隙比不变，即土的渗透系数不随时间变化。

前面已推导出二维渗流问题的控制方程为02222=∂∂+∂∂yhk x h k y x （3-64） 渗流问题数值计算的边界条件有两类。

第一类边界条件是给定水头边界，这种边界常出现在渗流区域与地表水的连接处。

对于这种边界上的所有点，每一时刻水头h 是给定的，即),,(),,(1t y x t y x h ϕ=Γ，1,Γ∈y x ，0>t （3-65）式中：h －边界1Γ上某点),(y x 在t 时刻的给定水头；ϕ－已知函数。

第二类边界条件是给定水流通量（流入或流出）边界，在这种类型的边界上，单位面积流入（或流出）的通量是已知的，即),,(),cos(),cos(2t y x q y n y h k x n x h k wy w x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂Γ，2,Γ∈y x ，0>t （3-66）式中：),cos(x n ,),cos(y n —边界外法线向量与坐标轴正向之间夹角的余弦；),,(t y x q —t 时刻边界2Γ上某点),(y x 处水流量，为已知函数。

除了上述两类边界条件外，渗流问题的边界条件也可以是混合边界条件，即部分边界上的水头为已知、部分边界上的流量为已知。

（2）泛函和变分式（3-64）所示微分方程在复杂的边界条件下无法得到解析解，采用数值方法计算时，首先建立h 的泛函，一定边值问题的解就是这个泛函的极小值，这个求解过程就是变分。

对二维渗流情况（图3.18），在x 方向，t d 时间内，外力在单位重量流体上所做的功的增量为*-=xx x h q dA d d （3-67） 其中，x q d 为x 方向的流量增量；*x h d 为在x 方向上的近似水头差，上标*表示近似，*x h d 可以表示为x xh h xd d ∂∂=** （3-68）图3.18 单元流体做的功则x xh q A x x d d d ∂∂-=*（3-69）由y x h k q x x d ∂∂-=*可得yk q x h x x d =∂∂-*，代入式（3-69），整理后得 x x x x q q yk xA d d d d =（3-70） 到时间0t 外力所做的总功为2d d d d d 20xx Q x x x x Q y k x q q y k x A x ==⎰ （3-71） x Q 是在某时间0t 内，水头为h 时的总渗流量y xhk Q xx d ∂∂-= （3-72） 则y x xh k A x x d d )(22∂∂=（3-73） 单位体积外力所做的功2)(2xh k a x x ∂∂=（3-74） 由于外力做功等于土体内存储的能量，设渗流的能量密度为x ω、y ω，则2)(2xh k a x x x ∂∂-=-=ω （3-75a ）2)(2yh k a y y y ∂∂-=-=ω （3-75b ）同样，在某一渗流域Ω中，忽略流体的可压缩性，其渗流能的表达式为y x y h k x h k h I y x d d )()(21)(22⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=⎰⎰Ω（3-76）对于非稳定渗流，存在自由水面的情况，边界上能量为⎰⎰Γ∂∂=ΓΓd cos d 2h thqh θμ，则上述渗流能为⎰⎰⎰ΩΓΓ∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=2d cos d d )()(21)(22h t hy x y h k x h k h I z x θμ （3-77）)(h I 是一个泛函，求其极小值，对应的),(y x h 就是式（3-64）的解。

求解渗流自由面的一种新方法
党发宁;王晓章;耿旭光;王宙宇
【期刊名称】《水力发电学报》
【年(卷),期】2004(23)6
【摘要】提出了确定稳定、非稳定渗流自由面的变单元渗透系数法,该法在自由面的可能范围内加密网格,根据自由面以上的结点水头小于其位置势的事实,变化自由面以上单元的渗透系数,迭代求出自由面的位置。

属于固定网格法,只需进行一次网格剖分,不人为干涉计算过程,完全通过程序迭代即可准确地求出自由面的边界。

算例计算表明,该法具有程序处理简单,用户操作方便,计算结果准确等特性,一般迭代收敛很快。

可应用于稳定和非稳定渗流自由面的计算。

【总页数】4页(P88-91)
【关键词】渗流力学;变单元渗透系数法;有限元;固定网格;自由面
【作者】党发宁;王晓章;耿旭光;王宙宇
【作者单位】西安理工大学岩土所;中南勘测设计研究院;石嘴山市水务局
【正文语种】中文
【中图分类】TV139.1
【相关文献】
1.求解渗流自由面的变单元法 [J], 陈昌禄;潘文彦;王晓章
2.基于虚单元法求解渗流自由面的曲线拟合法 [J], 孙伟建;侯兴民;李远东;郑珊珊
3.求解渗流自由面的有限元混合不动点法 [J], 王金芝;陈万吉;齐淑华
4.越过截渗墙渗流自由面的求解 [J], 吕贤弼;张思聪
5.求解渗流自由面的复合单元全域迭代法 [J], 陈洪凯;唐红梅;肖盛燮
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水坝渗流自由边值问题是渗流计算中的一个重要问题，是水文学中常见的一类水力学问题。

一般情况下，水坝渗流自由边值问题是指在渗流条件下，水坝底部有一定的渗流通量出口，水坝面上无自由边界条件，即水坝外侧无限远处的渗透率等于零，边界自由。

解决水坝渗流自由边值问题的方法主要有三种：一是通过建立基本渗流方程，用数值解法求解；二是采用直接法解决；三是采用积分变换的方法。

数值解法是最常用的解决水坝渗流自由边值问题的方法，它采用基本渗流方程，将渗流问题抽象为一组渗流方程，用计算机程序计算出渗流的量和速度。

直接法是指采用不同的特殊函数，在一定的条件下直接求出渗流的量和速度，不需要建立渗流方程，但一般情况下，这种方法只适用于特定的渗流条件。

积分变换方法是指采用积分变换，将渗流问题变换为一个积分方程，然后用数值方法求解积分方程，最终获得渗流的量和速度。

总之，解决水坝渗流自由边值问题有多种方法，具体的解法取决于渗流条件，应根据实际情况选择合适的解法。

论无压渗流的数值分析方法论文关键词：无压；渗流；自由面；数值计算论文摘要：在水利水电工程中，存在许多有自由面的无压渗流问题，自由面是渗流场特有的一个待定边界，这使得应用有限元法求解渗流场问题时，较之求解温度场和结构应力等问题更为复杂。

归纳总结了无压渗流分析的各种数值计算方法，分析比较了其优缺点和适用条件，提出了无压渗流数值分析方法的发展趋势。

1 引言在许多水利工程中(如土石坝渗流、混凝土坝渗流、拱坝绕流、地下结构渗流等等)，都存在着无压渗流问题，这类问题的关键在于求解渗流场的边界，即确定事先不知道其位置的自由面和溢出面，属于非线性边界问题。

求解该问题的有限元法以往采用移动网格法。

虽然取得了许多成功的经验，但也表现出方法本身的缺陷。

为解决上述问题，国内外学者致力于寻找有自由面渗流分析的新方法。

其研究核心就是计算中不变网格，自Neumann于1973年提出用不变网格分析有自由面渗流的Galerkin法以来，出现了多种固定网格法，如剩余流量法、单元渗透矩阵调整法、初流量法、虚单元法和虚节点法等。

2 无压渗流的数值分析方法2.1 调整网格法调整网格法先根据经验假定渗流自由面的位置，然后把它作为一个计算边界，按照vn=0的边界条件进行分析，得出各结点水头H值后，再校核H=z是否已满足。

如不满足，调整自由面和渗出点的位置，一般可令自由面的新坐标z等于刚才求出的H，然后再求解。

该方法原理简单，渗流自由面可以随着求解渗流场的迭代过程逐步稳定而自行形成，并且迭代是收敛的。

但是，当初始自由面与最终自由面相差较大时，容易造成迭代中的网格畸形，甚至交错重叠；当渗流区内介质的渗流系数不均匀时，特别是有水平分层介质时，程序处理困难；对复杂结构问题，由计算机自动识别和执行网格移动几乎是不现实的。

2.2 剩余流量[1]剩余流量法通过不断求解流过自由面的法向流量（称为剩余流量）建立求解水头增量的线性代数方程组，达到修正全场水头和调整新的自由面位置的目的。

渗流计算水利水电工程的论文1渗流分析的基本理论1．1达西定律法国工程师Darcy经过渗透实践验证，渗流量q不只同截面面积a成正比例，还与水头耗损(h1－h2)正比，与渗径尺寸l成反比，带入土粒构造与流体特性的定性常数k。

1．2渗流连续方程渗流连续方程通常以质量守恒定律为基础，考虑可压缩土体的渗流加以引证，即渗流场中水在某一单元体内的增减速率等于进出该单元体流量速率之差。

对于每一个流动的过程而言，皆是在特定的空间流场之中发生的，沿着其边界发挥支配功能的条件，成为边界条件。

在开始进行研究的时候，在流场之内，流动的状态与其支配条件，成为初始条件。

边界条件与初始条件合称定解条件。

定解条件普遍是由室外测量数据或实验得出的，其对流动过程有着决定性功用。

找寻某个函数(假如水头)，让其在微分方程的条件下，又可以适应定解条件的便可认为是定解问题。

2渗流计算2．1计算目的坝体(堤身)浸润线的位置。

渗透压力、水力坡降和流速。

通过坝体(堤身)或坝(堤)基的渗流量。

坝体(堤身)整体和局部渗流稳定性分析。

2．2渗流计算的主要方法渗流计算求解方法一般可分为以下四种类型。

流体力学的解决方案:是一个严谨的解决方案，在边界条件符合定解时，能够算出渗流场中随便一点的值。

然而，解答的过程十分繁杂，并且适用范围窄，在现实运用上受到很多的制约。

水力学的解决方案:这种解法跟流体力学的解法有点相似。

就是根据某种假设，针对某种特殊的边界条件的进行的流体力学计算。

同样在实际工程应用上受到较多的制约。

模拟测试:根据以上那二种方式的劣势，对于现实中的.项目，原本常常经过水力学模拟测试来解答渗流问题。

数值模拟计算分析:通过计算机，在确定物理模型的情况下，第一步要求建立一个数学模型，然后利用相关模型对于具体问题进行求解，这有时也称为数值法，包括有限差分法和有限元法。

现在，以上这些渗流的计算手段里面水力学求解与有限元法在水利工程里面经常使用。

3水力学解法在水利水电工程上的运用对于上述问题利用水力学的方法进行求解，也就是利用流体力学的计算方法，进行一些边界条件的假设基础上进行，根据相关流体力学的要求，对于实际工况进行简化处理，还包括底层的渗透系数的简化处理等。

渗流数值计算与程序应用
渗流数值计算是指利用数值方法对渗流问题进行计算和模拟的过程。

渗流问题通常涉及流体在多孔介质中的流动和传递过程，如地下水流动、油气田开发、土壤水分运移等。

渗流数值计算的基本步骤包括：建立数学模型、离散化、求解方程、验证和分析结果。

建立数学模型是指将渗流问题转化为数学方程组的形式。

常见的渗流模型有达西定律、理想渗流模型、非饱和渗流模型等。

根据实际问题的不同，选择合适的模型进行描述。

离散化是指将连续的渗流问题转化为离散的数值问题。

常用的离散方法有有限差分法、有限元法和边界元法等。

离散化过程中需要确定网格的划分和边界条件的设定。

求解方程是指利用数值方法对离散化后的方程进行求解。

常用的求解方法有迭代法、直接法、迭代法等。

求解过程中需要注意数值稳定性和精度控制。

验证和分析结果是指对计算结果进行验证和分析。

常用的验证方法有与解析解的对比、与实验数据的对比等。

分析结果可以帮助理解问题的本质和特点，指导实际应用。

渗流数值计算在地下水资源管理、油气田开发、环境工程等领域有
广泛的应用。

通过数值计算，可以预测地下水位变化、污染物传输、优化开采方案等，为工程决策提供科学依据。

渗流数值计算的程序应用主要依赖于计算机软件。

常用的数值计算软件有MODFLOW、FEFLOW、TOUGH2等。

这些软件提供了丰富的数值计算工具和模型库，可以方便地进行渗流数值计算和分析。

渗流数值计算与程序应用是一门重要的地下水和渗流问题研究方法，通过数值模拟和计算，可以深入研究渗流问题的规律和特性，为工程应用提供支持。

三、渗流计算内容（一）不透水地基均质坝渗流分析(1)下游有水而无排水或设贴坡排水情况(2)下游设有褥垫排水的情况或下游设有棱体排水且下游无水的情况(2)下游有堆石棱体排水且下游有水的情况（二）不透水地基心墙坝渗流分析计算时忽略上游坝壳段的水头损失，并将心墙简化为等厚的矩形断面，下游坝壳段与均质坝同样处理。

心墙简化为矩形，心墙段的单宽渗流量为：(1)假定下游坝壳逸出点位于下游水位与堆石内坡的交点A ，则坝壳内单宽流量表达式为：(2)由q= q1=q2，联立方程（1）和（2），可求出q 和h 。

下游坝壳的浸润线方程为：（三）有限深度透水地基土石坝渗流分析计算有限深透水地基上土石坝的渗流时，为简化计算，坝体内渗流仍可用上述不透水地基上土石坝的渗流计算方法确定渗流量及浸润线，坝基渗流则按有压渗流计算。

坝体渗流量与坝基渗流量之和即为总渗流量。

1、均质坝假设坝体的单宽流量为q1，坝基的渗透系数为kT ，透水地基深度为T ，单宽流量为q ′，上下游水头分别为H1和t 。

由达西定理可得地基内单宽流量q ′：将上式从上游面（x=0，y=H1）到下游面（x=L ，y=t ）积分得：)2/()(2211δh H k q c -=Lt h k q 2/222）（-=)2/(22q y h k x ）（-=LL可表示为L= L0+0.88T，式中0.88T为考虑进出口流线弯曲的影响的修正系数。

则通过坝体与坝基的总单宽流量为：2、心墙坝①地基上有混凝土防渗墙的心墙坝设心墙、砼防渗墙、下游坝壳、透水地基的渗透系数分别为kc、kD、k、kT 。

通过防渗心墙和地基砼防渗墙的渗流量为：(1)通过防渗心墙后的坝壳和地基防渗墙后的地基的渗流量为:(2)由q=q1=q2，联立求解式(1)和(2)即可得q和h 。

②地基上有截水槽的心墙坝，截水墙与心墙材料相同。

通过防渗心墙和地基截水墙的渗流量为：通过防渗心墙后的坝壳和地基截水墙后的地基的渗流量与地基中有混凝土防渗墙的心墙坝相同。

大坝渗流量允许值计算公式
嗨，大家好啊！今天我想和大家聊一聊大坝渗流量的允许值计算，哈哈！是不是听起来有点高大上呢？但是其实挺有意思的哦！
首先，大家知道大坝嘛，就是那种很高很大的建筑物，主要是用来拦住水，防止洪水泛滥，同时还能发电，真是多才多艺啊！
可是，大坝虽然强大，但是总有一些水会从大坝里渗透出去，这个渗流量可不能乱来啊，要控制在一个合理的范围内，对大坝的安全可是很关键的！那么问题来了，我们怎么计算大坝渗流量的允许值呢？
简单来说，大坝渗流量允许值的计算公式是这样的：
渗流量 = (渗透系数) × (渗流截面积) × (水头)
哇，看起来挺复杂的对吧？别急，我来给大家解释一下。

首先，渗透系数就是大坝材料的一个性质常数，代表了材料本身允许水通过的能力；渗流截面积则是水体通过大坝的具体面积大小；水头就是水流通过大坝时的高度差。

把这三个要素结合起来，我们就可以计算出大坝渗流量的允许值了！当然，具体的数值要根据实际情况来调整，毕竟每个大坝的情况都有所不同嘛！
所以，要想保证大坝的安全，控制好渗流量是非常重要的一环。

通过科学的计算和监测，我们可以及时发现问题，保障大坝的稳定运行。

希望通过这篇文章，大家对大坝渗流量的允许值计算有了更深入的了解。

记得关注大坝安全，保护我们的生活环境哦！
好了，就先聊这么多啦，希望大家开心每一天！愿大家生活幸福，万事如意！撒里呦！✌️。

工程技术水利工程设计中的渗流计算方法分析王文（四川省交通勘察设计研究院有限公司四川成都610017）摘要：渗流是水在土壤孔隙中的运动，而土壤孔隙的形状、大小和分布是极为复杂的，具有随机性质。

但在实际工程上，并不需要了解具体孔隙中的渗流情况，而是采用某种统计平均值来描述渗流，即用简化了的渗流模型来代替实际的渗流。

在水利工程设计的过程中最常应用的就是渗流计算。

本文通过分析渗流计算的目的与理论，深入了解水利工程设计中的渗流计算方法，希望能够给以后我国的水利行业工作者提供一些参考。

关键词：水利工程渗流计算方法防渗设计中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：1674-098X(2021)08(a)-0019-03 Analysis of Seepage Calculation Method in HydraulicEngineering DesignWANG Wen(Sichuan Communication Surveying&Design Institute Co.,Ltd.,Chengdu,Sichuan Province,610017China)Abstract:Seepage is the movement of water in soil pores,and the shape,size and distribution of soil pores are very complex and random.However,in practical engineering,it is not necessary to understand the seepage in specific pores,but to use some statistical average value to describe the seepage,that is,the simplified seepage model is used to replace the actual seepage.Seepage calculation is the most commonly used in the process of hydraulic engineering design.By analyzing the purpose and theory of seepage calculation,this paper deeply understands the seepage calculation method in hydraulic engineering design,hoping to provide some references for water conservancy workers in China in the future.Key Words:Hydraulic engineering;Seepage calculation;Method;Anti seepage design20世纪20年代，人们开始对渗流进行研究，在研究的过程中很多学者都获得了大量的研究成果，而这些研究成果都为后来水利工程设计中渗流计算方法的形成奠定了一个扎实的基础。