堤防渗流

水利工程技术中土质堤防渗漏的原因及对策发布时间：2021-10-08T07:35:25.068Z 来源：《工程建设标准化》2021年7月13期作者：嵇波[导读] 水库是我国水利工程发展的基础，而土质堤防渗漏是水库的重要工作，嵇波东平湖管理局梁山管理局山东济宁 272600摘要：水库是我国水利工程发展的基础，而土质堤防渗漏是水库的重要工作，也是我国广泛使用的一项防洪工程。

我国幅员辽阔，地形多样，堤防类型较多，因此，必须高度重视土质堤防渗漏问题，从而推动我国水利工程事业的持续发展。

关键词：水利工程技术；堤防渗漏；应对策略前言：我国河流湖泊众多，洪涝灾害发生率较高。

如若发生洪灾，将产生非常严重的后果和影响，造成巨大的经济损失，甚至人员伤亡。

水利工程，既能够实现蓄水灌溉，还可有效预防洪涝灾害，减小洪涝影响，提高人们生活质量。

土质堤防中渗漏情况较常见，对水利工程整体质量具有不良影响。

为此，需加强土质堤防渗漏问题的重视，采取合理、有效措施，确保土质堤防防渗施工技术应用的有效性。

1水利工程土质堤防防渗的重要性水利工程在运行中会创造很大的价值。

所以，水利工程项目建设中，要注意这些价值如何体现，应对各影响价值正常发挥的因素全方位分析，结合结果进行控制工作。

根据水利工程运行期间可能会出现的问题，应充分重视土质堤防工作，土质堤防是水利工程中普遍存在的堤防类型之一，其成本低，施工工艺简单，但容易渗漏，一旦此问题出现，将会带来不可预估的安全隐患，引发严重的决堤事故，带来巨大的负面效应。

因此，我们在水利工程项目中应建立防渗体系，此期间，合理运用防渗技术，确保防渗技术的科学性、合理性。

今后，水利工程施工中，要注重土质堤防防渗技术的使用，使水利工程实际运行中充分发挥其自身优势，为我国社会经济的可持续发展贡献出一份力量。

2常见土质堤防渗漏形式 2.1溢洪道渗漏严格来说，溢洪道渗漏现象属于接触性渗漏。

常见类型有三种：（1）加高坝体时，对之前溢洪道未进行科学处理，导致接触区域产生严重的渗漏；（2）土基、风化岩基未得以有效处理，如遇高水位，会使水库的水沿溢洪道基部向下游渗流；（3）坝体导水墙与底板衔接处未做好防渗处理，易引发高水位泄洪事件，水流由坝体一侧向外渗流。

阐述水利工程中的堤防渗流控制措施摘要：本文首先介绍了堤防工程的特点，进而阐述了不同地基的渗流特点、渗流控制设计原则，最后重点探讨了渗流控制措施。

以供同行参考。

关键词：水利工程；堤防渗流；控制措施前言作为防洪工程体系基础的堤防工程，是防洪的重要屏障。

但是，多数坝身及堤基缺乏可靠的渗流控制措施，在历年汛期中是产生险情的主要因素。

在堤防加固工程中，全面掌握堤身工况及地基渗流特点，采用合理的堤防渗流控制措施是确保堤防安全度汛的重要前提。

堤防工程特点要想做好水利工程的堤防渗流控制工作我们必须首先把握好堤防工程的主要特点，然后才能对症下药取得应有的效果。

堤防工程的主要特点有以下几点：（1）首先最为主要的特点就是堤线较长，并且堤身和负责挡水的部位比较低，一般是均质断面；（2）堤坝挡水工作的时间一般只是在汛期进行，而有的堤坝外侧的地下水位甚至高于河水水位，这时就需要我们特别注意采取必要的排渗措施来进行治理；（3）河水的走势是多年以来河水自主流动形成的自然通道，因此，在进行堤防渗流控制工作时就不得不考虑到这一点进行综合治理；（4）对于长期干涸的河流如果堤坝再次投入使用的话应该进行详细的检查，以防止干涸的河坝上存在裂缝影响治理工作；（5）由于城区段堤防临近居民区，对其防渗可靠性要求更高，根本不允许有外漏渗水；（6）为了满足桥梁、码头、通道、排水及供水要求，导致穿堤建筑物多，即渗漏薄弱环节多。

2、不同地基的渗流特点堤防地基主要具有三种不同渗流特性的地基结构，即单一地基、双层地基以及多层地基。

1）单一地基。

为级配和透水性较均匀的均质结构。

一般不会在堤基内产生承压水。

对于单一粘性土地基，渗流问题不大。

对于单一砂性土地基，则为管涌险情多发地段。

2）双层地基。

是由表层弱透水粘性土、下卧强透水砂层组成二元结构。

但上部相对弱透水层内，往往有较强、较弱透水层组成互层结构。

3）多层地基。

由于强弱透水层形成互层结构，因此可形成多个承压水层。

防洪治理工程中堤防渗流稳定分析摘要：近年来一旦进入汛期，我国各地河流发生超警以上洪水情况频发，漫堤决口现象凸出，给当地带来严重经济损失，防汛形势日趋严峻。

修筑堤坝是我国最传统、最直接也是最基本的防洪措施，沿河而建，就地取材，有效解除因洪涝灾害给沿河居民生命财产造成的安全隐患。

堤防工程的安全性、稳定性集中表现为边坡稳定、堤身渗流稳定以及坡脚防冲三个方面。

本文旨在对作者设计工作中常遇的防洪治理工程渗流稳定问题进行分析和探讨。

关键词：防洪；渗流稳定渗透变形发生的具体形式及其发展过程与地质情况、土粒级配、水力条件、渗流方向以及有无防渗排渗措施等一系列因素有关，是堤基土体在渗透水流作用下产生的破坏现象，常表现为膨胀、泡泉、砂沸、土层隆起等。

堤防渗流险情类型较多，叫法不尽相同，在土力学中将渗透变形细分为流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种，而实际在堤防运行过程中，因堤防工程管理人员对渗流认知以及说法习惯的不同，又将渗透变形笼统的概括为流土和管涌。

但防渗工程的目标是一致的，通过工程手段控制堤基、堤身的渗流水头、坡降、渗流量都在允许范围内，保证堤防安全。

就笔者设计工作中所接触的沱江干流防洪治理工程以及四川省中小河流整治而言，新建及整治防洪工程中多为斜坡式填筑堆土堤。

对于土堤而言，设计期间根据地质勘探资料进行渗流分析计算，研究渗透变形的发生条件，对不满足渗透稳定要求的设计工作采取相应防渗措施是非常必要的。

渗流分析时，常用临界水力坡降J cr指标来判断堤防是否存在渗透破坏的可能。

设计时使用的满足安全系数的水力坡降则称之为允许水力坡降J p，，式中：k a取值与所可能发生的渗透变形形式有关，一般情况下k a=1.5～2，流土对建筑物危害较大时可取2.0，对特别重要的工程也可取2.5。

以沱江泸县境内一防洪治理工程为例进行渗流计算分析，首先需判断堤防是否可能发生渗透破坏，同时确定破坏类型，最后采取有效处理措施。

堤防设计堤身为石渣料填筑斜坡式堤型，迎水面坡比1:1.75框格梁植草护坡，堤顶宽度3m，背水侧1:1.75植草护坡，坡脚设排水沟。

水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价摘要：渗流是引起涉水工程破坏的重要原因，因此渗流计算是水利水电工程涉水工程设计中不可或缺的步骤。

渗透参数的选取与渗流方法的选择，直接影响对工程渗流稳定性的评价。

本文结合笔者多年工作经验，就水利水电工程设计中渗透参数的选取与渗流计算的几种方法进行了初步的分析，并总结出渗流计算注意的一些问题，提高了计算结果准确性，对进一步采取防渗措施提供参考。

关键词：水利工程渗流计算堤坝设计引言堤防工程的设计与施工准则要求保证堤防建筑物能抵御洪水的威胁。

由于堤防大多沿天然河岸修建，因此，堤防基础的渗透稳定问题普遍存在。

本文主要针对堤防渗流参数的选用并对渗流计算方法进行了评价。

1、渗流计算目的（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）或堤基的渗流量。

（4）坝体（堤身）整体和局部渗流稳定性分析。

2、计算工况及渗透系数的选用岩土工程参数的选用需要根据满足给定保证率时，通过实验方法选用。

不同工况需要选用不同的参数，否则就无法满足工程设计所需要的保证率。

2.1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）。

对上述第①、②种计算目的工况，堤身、堤基的渗透系数则取小值平均值，对第③种计算目的工况则取大值平均值。

（2）临水侧为高水位，背水坡为低水位或无水。

本组合的计算目的：①背水坡面可能最高的浸润线，用于背水坡边坡稳定计算，相应各土体的渗透系数取小值平均值；②复核局部渗流稳定及进行反滤层设计，则进行局部渗流稳定性复核土体的渗透系数取小值，其上、下部位土体的渗透系数取大值平均值。

堤防渗流计算堤防渗流计算（有详细的计算过程和程序）根据堤《防工程设计规范GB50286-98 》附录E.2.1 不透水堤基均质土堤下游无排水设备或有贴坡式排水项目计算式数值单位备注上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 3 = 3 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s堤身高度H = 27-17 = 10 m上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m下游水深H2 = 18-17 = 1 mL = (27-24.8)×3+6+10×3 = 42.6 m 上有水面至下游堤脚ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)L1 = 42.6+3.343 = 45.943 m L+ΔL试算法计算逸出高度h0，假设h0的试算范围h01～h02，计算的步长以及精度h01 = 1 = 1 mh02 = 10 = 10 m步长 = 0.02 = 0.02 m精度 = 0.01 = 0.01 m试算得到h0 = 2.54 = 2.54 m 手动输入q/k = (7.8^2-2.54^2)/(2×(45.943-3×2.54)) = 0.7096 mq/k = 0.7047 = 0.7047 m平均q/k = (0.7096+0.7047)/2 = 0.7072 m平均渗流量q = 0.7072×0.00001 = 7.07E-06 m3/s/m浸润线方程 y=SQRT(6.4516+1.4144x)下游坝坡最大渗出坡降J = 1/3 = 0.333 / 1/m2附录E.2.2 不透水堤基均质土堤下游设褥垫式排水项目计算式数值单位备注上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m褥垫长度Lr = 5 = 5 m 到下游堤脚渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s堤身高度H = 27-17 = 10 m上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m下游水深H2 = 18-17 = 1 mL = (27-24.8)×3+6+10×5-5 = 57.6 m 上游水面至褥垫ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)L1 = 57.6+3.343 = 60.943 m L+ΔL逸出高度h0 = SQRT(60.943^2+7.8^2)-60.943 = 0.497 m 排水体工作长度a0 = 0.497/2 = 0.249 m h0/2q/k = 0.497 = 0.497 m h0渗流量q = 0.497×0.00001 = 4.97E-06 m3/s/m浸润线方程 y=SQRT(0.247-0.994x)下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2附录E.2.3 不透水堤基均质土堤下游设棱体排水项目计算式数值单位备注上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m棱体顶高程 = 19 = 19 m 到下游堤脚棱体临水坡坡率m3 = 2 = 2 / 1:m3渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s堤身高度H = 27-17 = 10 m棱体高度HL = 19-17 = 2 m上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m下游水深H2 = 18-17 = 1 mL = (27-24.8)×3+6+10×5-2×5-2×2 = 48.6 m 上游水面至棱体ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)L1 = 48.6+3.343 = 51.943 m L+ΔL系数c = 1.115 = 1.115 / 与m3有关逸出高度h0 = 1+SQRT((1.115×51.943)^2+(7.8-1)^2)-1.115×51.943 = 1.398 m q/k = (7.8^2+1.398^2)/(2×51.943) = 0.604 m渗流量q = 0.604×0.00001 = 6.04E-06 m3/s/m浸润线方程 y=SQRT(1.9544-1.208x)下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m2附录E.3.1 透水堤基无排水附录E.3.1 透水堤基均质土堤下游无排水设备或有贴坡式排水项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m透水地基底高程▽底 = 7 = 7 m 不透水地基顶高程上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s堤基渗透系数k0 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s2.不透水堤基对应渗流量计算堤身高度H = 27-17 = 10 m上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m下游水深H2 = 18-17 = 1 mL = (27-24.8)×3+6+10×5 = 62.6 m 上有水面至下游堤脚ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)L1 = 62.6+3.343 = 65.943 m L+ΔL试算法计算逸出高度h0，假设h0的试算范围h01～h02，计算的步长以及精度h01 = 1 = 1 mh02 = 10 = 10 m步长 = 0.02 = 0.02 m精度 = 0.01 = 0.01 m试算得到h0 = 2.54 = 2.8 m 程序计算q/k = (7.8^2-2.8^2)/(2×(65.943-5×2.8)) = 0.5102 mq/k = 0.5011 = 0.5011 m平均q/k = (0.5102+0.5011)/2 = 0.5057 m平均渗流量qD = 0.5057×0.00001 = 5.06E-06 m3/s/m浸润线方程 y=SQRT(7.84+1.0114x)下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m23.堤基渗流量计算透水地基厚度T = 17-7 = 10 m堤基渗流量q基= 0.00005×(7.8-1)×10/(62.6+5×7.8+0.88×10) = 3.08E-05 m3/s/m4.总渗流量 = 0.00000506+0.0000308 = 3.59E-05 m3/s/m5.浸润线计算h01 = 1 = 1 mh02 = 10 = 10 m步长 = 0.001 = 0.001 m精度 = 0.001 = 0.001 m试算得到h0 = 2.0361 = 1.894 m 程序计算q“ = 3.55212E-05 = 3.55E-05 m3/s/m浸润线方程 x=14.0766(y-1.894)+0.1408(y^2-3.5872)附录E.3.2 透水堤基均质土堤下游设褥垫式排水项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m透水地基底高程▽底 = 7 = 7 m 不透水地基顶高程上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m褥垫长度Lr = 5 = 5 m 到下游堤脚渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s堤基渗透系数k0 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s2.不透水堤基对应渗流量计算堤身高度H = 27-17 = 10 m上游水深H1 = 24.8-17 = 7.8 m下游水深H2 = 18-17 = 1 mL = (27-24.8)×3+6+10×5-5 = 57.6 m 上游水面至褥垫ΔL = 3×7.8/(2×3+1) = 3.343 m m1H1/(2m1+1)L1 = 57.6+3.343 = 60.943 m L+ΔL逸出高度h0 = SQRT(60.943^2+7.8^2)-60.943 = 0.497 m 排水体工作长度a0 = 0.497/2 = 0.249 m h0/2q/k = 0.497 = 0.497 m h0渗流量qD = 0.497×0.00001 = 4.97E-06 m3/s/m浸润线方程 y=SQRT(0.247-0.994x)下游坝坡最大渗出坡降J = 1/5 = 0.2 / 1/m22.堤基渗流量计算透水地基厚度T = 17-7 = 10 m堤基渗流量q基= 0.00005×(7.8-1)×10/(57.6+5×7.8+0.88×10) = 3.23E-05 m3/s/m3.总渗流量 = 0.00000497+0.00003226 = 3.72E-05 m3/s/m4.浸润线计算逸出高度h0 = 0.00003723/(0.00001+0.00005/0.44) = 0.301 mq“ = 4.4223E-05 = 4.42E-05 m3/s/m浸润线方程 x=11.3071(y-0.301)+0.1131(y^2-0.0906)附录E.4 不稳定渗流计算附录E.4 不稳定渗流计算项目计算式数值单位备注上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m土的孔隙率n = 88.00% = 88.00% / 到下游堤脚土的饱和度SW％ = 50.00% = 50.00% / 到下游堤脚渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s洪水持续时间t = 11 = 11 天 950400妙土的有效孔隙率n0 = 0.88×(1-0.5) = 44.00% / 到下游堤脚上游水位处堤宽b“ = 6+(27-24.8)×(3+5) = 23.6 m上游水深H = 24.8-17 = 7.8 m渗流在背坡出现所需时间T = 0.44×7.8×(3+5+23.6/7.8)/(4×0.00001) = 946000 s 10.949天洪水持续时间t = 11天> 10.949天不需计算浸润线锋面距迎水坡脚距离L浸润线锋面距迎水坡脚距离L = 2×SQRT(0.00001×7.8×946000/0.44) = 25.9 m m1H1/(2m1+1)附录E.5 背水坡渗流出口比降计算项目计算式数值单位备注1.计算参数下游坡度m2 = 5 = 5 / 1:m2堤底高程▽底 = 17 = 17 m下游水位▽2 = 18 = 18 m逸出高度h0 = 2.54 = 2.54 m下游水深H2 = 18-17 = 1 m2.不透水地基逸出坡降计算2.1 下游无水时渗出点A坡降Jo = 1/SQRT(1+5^2) = 0.196 /堤坡与不透水面交点B坡降Jo = 1/5 = 0.2 / 1/m22.2 下游有水时渗出段AB内的点计算点高程 = 19 = 19 m AB段(18~19.54)内y = 19-17 = 2 / AB段(2.54~1)内渗出点A坡降Jo = 1/SQRT(1+5^2) = 0.196 /n = 0.25×1/2.54 = 0.098 /计算点坡降J = 0.196×((2.54-1)/(2-1))^0.098 = 0.204 / 在下游坡面渗出浸没段BC内的点适用于y/H2<0.95y = 17.7-17 = 0.7 / BC段(0~0.95)内背坡与水平面夹角απ = atan(1/5) = 0.197 rad 11.287度α = 0.197/π = 0.063 /a0 = 1/(2×(0.063×(5+0.5)×SQRT(1+5^2))) = 0.283 /b0 = 5/(2×(5+0.5)^2) = 0.083 /1/2α-1 1/(2×0.063)-1 = 6.937 /计算点坡降J = 0.283×(0.7/1)^6.937/(1+0.083×1/(2.54-1)) = 0.023 / 3.透水地基逸出坡降计算3.1 下游无水时渗出段AB内的点计算点高程 = 19 = 19 m AB段(17~19.54)内y = 19-17 = 2 / AB段(0~2.54)内计算点坡降J = 1/SQRT(1+5^2)×(2.54/2)^0.25 = 0.208 /地基段BC内的点计算点与堤脚距离x = 3 = 3 m计算点坡降J = 1/(2×SQRT(5))×SQRT(2.54/3) = 0.206 /3.2 下游有水时渗出段AB内的点计算点高程 = 19 = 19 m AB段(18~19.54)内y = 19-17 = 2 / AB段(1~2.54)内计算点坡降J = 1/SQRT(1+5^2)×(2.54/2)^0.25 = 0.208 /浸没坡段BC内的点y = 17.7-17 = 0.7 / BC段(0~2.54)内背坡与水平面夹角απ = atan(1/5) = 0.197 rad 11.287度α = 0.197/π = 0.063 /α1 = 1/(1+0.063) = 0.941 / 1/(1+α)l1 = 2.54×5 = 12.7 / h0×m2l2 = 1×5 = 5 / H2×m2r = 0.7×5 = 3.5 / y×m2计算点坡降J = 0.234 = 0.234 / 在下游坡面渗出浸没地基面段CD内的点计算点距堤脚距离x = 2 = 2 m计算点坡降J = 0.108 = 0.108 / 在下游坡面渗出附录E.6 水位降落时均质土堤的浸润线项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / 1:m1堤底高程▽底 = 17 = 17 m堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d 土体的孔隙率n = 39.70% = 39.70% /降前水位▽1 = 27 = 27 m 0.0003125m/s降后水位▽0 = 20 = 20 m 0.00023148m/s水位降落所需时间T = 22 = 22 h = 79200 秒 = 0.9167 天计算上游浸润线时间t = 15 = 15 h = 54000 秒 = 0.625 天2.h0(t)计算降前水深H1 = 27-17 = 10 m ▽1-▽底降后水深H0 = 20-17 = 3 m ▽0-▽底降距H = 10-3 = 7 m H1-H0水位降落的速度V = 7/(22/24) = 7.636 m/d = 0.00009m/s= 0.00212m/h百分数α = 113.7×(0.0001175)^(0.607^(6+log(0.001)))/100 = 15.03% / 公式一给水度μ = 0.1503×0.397 = 0.0597 /k/(μV) = 0.864/(0.0597×7.636) = 1.895 / 1/10<="" =="" bdsfid="304" p="" t)(k="">h0(t) = 7-0.0000321th0(t) = 7-0.0000321×54000 = 5.2666 m t = 15h = 54000s3.试算法计算t时刻渗流量q(t)和上游坡出渗点高度he(t)he(t)1 = 3+0.01 = 3.01 m H0+Stephe(t)2 = 3+5.2666 = 8.267 m H0+h0(t)步长Step = 0.01 = 0.01 m精度 = 0.001 = 0.001 mL = 10×3 = 30 m H1×m1试算得到he(t) = 5.34 = 5.34 m 程序计算q/k1 = ((3+5.2666)^2-5.34^2)/(2×(30-3×5.34)) = 1.424 mq/k2 = (5.34-3)/3×(1+ln(5.34/(5.34-3))) = 1.424 m平均q/k = (1.424+1.424)/2 = 1.424 m平均渗流量q = 1.424×0.00001 = 1.42E-05 m3/s/m4.计算t时刻上游段浸润线[H0+h0(t)]2 = (3+5.2666)^2 = 68.3367 m22q/k = 2×1.424 = 2.848 m浸润线方程 y=SQRT(68.3367-2.848x)附录E.7.1 背水侧无限长双层堤基渗流计算和覆盖的计算附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算附录E.7.1 背水侧无限长双层堤基渗流计算和覆盖的计算项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 )下游坡度m2 = 5 = 5 / ( 1:m2 )堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m弱透水地基底高程▽弱 = 7 = 10 m强透水地基底高程▽强 = 7 = 5 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m迎水侧有限长度L = 100 = 100 m堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ( ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d ) 弱透水堤基渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d )2.越流系数A计算k0/k1 = 0.007/0.00005 = 140 / ( 属于双层堤基 )堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 )上游水深H = 24.8-17 = 7.8 m ( ▽1-▽底 )弱透水层厚度T1 = 17-10 = 7 m ( ▽底-▽弱 )强透水层厚度T0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 )堤底宽度b = 6+10×(3+5) = 86 m ( B+Hd×(m1+m2) )越流系数A = SQRT(0.00005/(0.007×7×5)) = 0.014 m-13.弱透水层CD段承压水头计算(x以下游堤脚为原点，向下游为正)计算点坐标x = 10 = 10 m ( x>0 )h = 7.8×e^(-0.014×10)/(1+0.014×86-th(0.014×100)) = 5.142 m4.弱透水层CD段承压水头计算(x’以下游堤脚为原点，向上游为正)计算点坐标x’ = 10 = 10 m ( x’>0 )h = 7.8×(1+0.014×10)/(1+0.014×86-th(0.014×100)) = 6.743 m计算简图参看规范图E.7.1附录E.7.2 透水地基上弱透水层等厚有限长附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算附录E.7.2 透水地基上弱透水层等厚有限长，强透水层无限长双层堤基渗流计算项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 )下游坡度m2 = 3 = 3 / ( 1:m2 )堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m弱透水地基底高程▽弱 = 7 = 10 m强透水地基底高程▽强 = 7 = 5 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m迎水侧有限长度L1 = 30 = 30 m ( 弱透水地基 )背水侧有限长度L2 = 100 = 100 m ( 弱透水地基 )堤身土料渗透系数k = 1.00E-05 = 1.00E-05 m/s ( ＝ 0.001cm/s ＝ 0.864m/d ) 弱透水堤基渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.越流系数A计算k0/k1 = 0.007/0.00005 = 140 / ( >100，属于双层堤基 )弱透水层厚度T1 = 17-10 = 7 m ( ▽底-▽弱 )强透水层厚度T0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 )堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 )上游水面距不透水地基H = 24.8-5 = 19.8 m ( ▽1-▽强 )堤底距不透水地基H1 = 17-5 = 12 m ( ＝▽底-▽强＝ T1+T0 )弱透水层底距不透水地基H0 = 10-5 = 5 m ( ▽弱-▽强 )堤底宽度b = 6+10×(3+3) = 66 m ( B+Hd×(m1+m2) )越流系数A = SQRT(0.00005/(0.007×7×5)) = 0.014 m-1A(0.441T0) = 0.014×0.441×5 = 0.031 / ( <1，公式适用 )d’ 1/0.014×arth(0.031) = 2.215 m ( = 1/Aarth(A(0.441T0)) )3.试算法计算ζ以确定出逸段与非出逸段的分界点，假设ζ的试算范围ζ1～ζ2，计算的步长以及精度ζ 1 = 0.0001 = 0 m ( = precision )ζ 2 = 100 = 100 m ( = L2 )步长STEP = 0.01 = 0.01 m精度precision = 0.0001 = 0.0001 m试算得到ζ = 64.46 = 64.46 m ( 程序计算 )方程左边 = 0.105 = 0.105 m ( 程序计算 )方程右边 = 0.105 = 0.105 m ( 程序计算 )4.出逸段AB透水层水位计算(x以下游堤脚为原点，向下游为正)计算点坐标x = 10 = 10 m ( 0 < x < 35.54 = L2-ζ )h = 1.482 = 1.482 m5.非出逸段BC透水层水位计算(x’以弱透水层最下游点为原点，向上游为正)计算点坐标x’ = 10 = 10 m ( 0 < x’ < 64.46 = ζ )x’/T0 = 10/5 = 2 mΔ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 mΔx’/Δ0 = 0 = 0 mΔx’ = 0.232×0 = 0 mh = 5+(12-5)×(10+0.441×5)/(64.46+0.441×5)-0 = 6.282 m5.非出逸段BC透水层水位计算(x’以弱透水层最下游点为原点，向上游为正)计算点坐标x’ = 2.1 = 2.1 m ( 0 < x’ < 64.46 = ζ )x’/T0 = 2.1/5 = 0.42 mΔ0 = (12-5)×0.441×5/(64.46+0.441×5) = 0.232 mΔx’/Δ0 = 0.246 = 0.246 m ( 查表E.7.2 )Δx’ = 0.232×0.246 = 0.057 mh = 5+(12-5)×(2.1+0.441×5)/(64.46+0.441×5)-0.057 = 5.395 m附录E.7.2 透水地基上弱透水层不等厚或不均质附录E.7 双层堤基渗流计算和覆盖的计算附录E.7.2 透水地基上弱透水层不等厚或不均质，强透水层无限长双层堤基渗流计算项目计算式数值单位备注1.计算参数上游坡度m1 = 3 = 3 / ( 1:m1 )下游坡度m2 = 5 = 5 / ( 1:m2 )堤顶宽度B = 6 = 6 m堤顶高程▽顶 = 27 = 27 m堤底高程▽底 = 17 = 17 m弱透水地基底高程▽弱 = 10 = 10 m强透水地基底高程▽强 = 7 = 7 m上游水位▽1 = 24.8 = 24.8 m下游水位▽2 = 18 = 18 m弱透水层无限长强透水堤基渗透系数k0 = 7.00E-03 = 7.00E-03 m/s ( ＝ 0.7cm/s ＝ 604.8m/d ) 2.递推计算下游等效长度S下下游弱透水层分段数N = 3 = 3 段 ( 以不等厚或不均质分 )2.1递推计算段次 = 0 = 0强透水层厚度T0 = 10-7 = 3 m ( ▽弱-▽强 )等效长度S0 = 0 = 0 m ( 取0 )D0 = (1/0.022+0)/(1/0.022-0) = 1 /段次 = 1第1段渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d )第1段厚度t1 = 5 = 5 m第1段长度L1 = 6 = 6 m越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×5)) = 0.022 m-1β1 = 2×0.022×6 = 0.264 / ( 2AiLi )等效长度S1 = 1/0.022×(1×e^0.264-1)/(1×e^0.264+1) = 5.965 mD1 = (1/0.028+5.965)/(1/0.028-5.965) = 1.401 m段次 = 2第2段渗透系数k2 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d )第2段厚度t2 = 3 = 3 m第2段长度L2 = 10 = 10 m越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×3)) = 0.028 m-1β2 = 2×0.028×10 = 0.56 / ( 2AiLi )等效长度S2 = 1/0.028×(1.401×e^0.56-1)/(1.401×e^0.56+1) = 15.026 m D2 = (1/0.035+15.026)/(1/0.035-15.026) = 3.219 m ( ▽底-▽弱 )段次 = 3第3段渗透系数k3 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第3段厚度t3 = 2 = 2 m第3段长度L3 = 30 = 30 m越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×2)) = 0.035 m-1β3 = 2×0.035×30 = 2.1 / ( 2AiLi )等效长度S3 = 1/0.035×(3.219×e^2.1-1)/(3.219×e^2.1+1) = 26.477 m2.2下游等效长度S下 = 26.477 = 26.477 m ( 即等效长度S3 )3.递推计算下游等效长度S上上游弱透水层分段数N = 3 = 3 段 ( 以不等厚或不均质分 )3.1 递推计算段次 = 0 = 0强透水层厚度T0 = 15.026-3.219 = 11.807 m ( ▽弱-▽强 )等效长度S0 = 0 = 0 m ( 取0 )D0 = (1/0.018+0)/(1/0.018-0) = 1 /段次 = 1第1段渗透系数k1 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d ) 第1段厚度t1 = 7 = 7 m第1段长度L1 = 10 = 10 m越流系数A1 = SQRT(0.00005/(0.007×3×7)) = 0.018 m-1β1 = 2×0.018×10 = 0.36 / ( 2AiLi )等效长度S1 = 1/0.018×(1×e^0.36-1)/(1×e^0.36+1) = 9.893 mD1 = (1/0.022+9.893)/(1/0.022-9.893) = 1.556 m段次 = 2第2段渗透系数k2 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d )第2段厚度t2 = 5 = 5 m第2段长度L2 = 6 = 6 m越流系数A2 = SQRT(0.00005/(0.007×3×5)) = 0.022 m-1β2 = 2×0.022×6 = 0.264 / ( 2AiLi )等效长度S2 = 1/0.022×(1.556×e^0.264-1)/(1.556×e^0.264+1) = 15.413 mD2 = (1/0.028+15.413)/(1/0.028-15.413) = 2.518 m ( ▽底-▽弱 ) 段次 = 3第3段渗透系数k3 = 5.00E-05 = 5.00E-05 m/s ( ＝ 0.005cm/s ＝ 4.32m/d )第3段厚度t3 = 3 = 3 m第3段长度L3 = 50 = 50 m越流系数A3 = SQRT(0.00005/(0.007×3×3)) = 0.028 m-1β3 = 2×0.028×50 = 2.8 / ( 2AiLi )等效长度S3 = 1/0.028×(2.518×e^2.8-1)/(2.518×e^2.8+1) = 34.03 m3.2 上游等效长度S上 = 34.03 = 34.03 m ( 即等效长度S3 )4. 背水侧弱透水层下各点的承压水头计算(x以下游堤脚原点，向下游为正)计算点坐标x = 10 = 10 m ( x > 0 )上下游水头差H = 24.8-18 = 6.8 m堤身高度Hd = 27-17 = 10 m ( ▽顶-▽底 )堤底宽度b = 6+10×(3+5) = 86 m ( B+Hd×(m1+m2) )计算点的承压水头h = (26.477-10)×6.8/(34.03+86+26.477) = 0.765 m ( x = 10m )。

防洪工程渗流及渗透稳定计算5.6.1渗流及渗透稳定计算1）渗流分析的目的（1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。

（2）估算堤身、堤基的渗透量。

（3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。

概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。

2）渗流分析计算的原则（1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。

（2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。

3）渗流分析计算的内容（1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。

（2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。

（3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。

4）堤防渗流分析计算的水位组合（1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。

（2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。

（3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。

5）渗透计算方法堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。

6）土堤渗流分析计算计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高 6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。

采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式：T H LT H H D88.0m k q q11210）（（E.3.1）Hm m b 121）（H HL （E2.1-3）11112m m H L（E2.1-4）当K ≤ｋ0时h 0=a+H 2=q ÷TH am T K H am H m mK 44.0)(5.0)5.0()5.0(122022222+H 2……………（E.3.2-2）对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定X=k ·T'0q h y+k'2202q h y……………（E.3.2-6）式中：q'= ）（021112211m 2m 2kh m H Lh H +0211010m k h m H Lh H T（E.3.2-7）k ——堤身渗透系数；k 0——堤基渗透系数；H 1——水位到坝脚的距离（m ）；H 2——下游水位（m ）；H ——堤防高度（m ）；q ——单位宽度渗流量（m 3/s ·m ）；m 1——上游坡坡率，m 1=3.0；m2——下游坡坡率，m2=3.0；b——坝体顶部宽度 6.0m；h0——下游出逸点高度（m）；锡伯河采用数据列表如下：物理特性筑堤土料单层堤基土质低液限粉土圆砾渗透系数（cm/s） 2.7×10-4 3.2×10-1摩擦角（度）26 32粘结力（kpa）35 0半支箭采用数据列表如下：物理特性筑堤土料双层堤基土质低液限粉土4m段粉土6m段圆砾渗透系数（cm/s） 2.7×10-44m段 3.16m段 1.8×10-1摩擦角（度）26 4m段26.36m段31 粘结力（kpa）35 4m段216m段0 渗流计算结果正常工况锡伯河渗流计算结果表工况H1（m）q（m3/d·m）q'（m3/d·m）设计深 2.08 146.84 168锡伯河浸润线计算结果：X 6.240 8.562 20.175 29.465 Y 2.080 1.557 0.847 0.278锡伯河防洪堤筑堤土为低液限粉土，基础为砂砾基础，强透水地基，堤身部分为相对不透水层，基础和堤身渗透系数相差100倍以上，下游无水，经计算堤身和堤脚无无出逸点，渗流稳定。

堤防渗流稳定计算的探讨及应用摘要：渗透变形是造成堤防在洪水期间险情的主要原因之一，要确保堤防建设的安全运行，就要维护且保障堤防的渗流稳定性。

本文针对堤防渗流稳定计算展开分析探讨，分析了不同的建设工程对堤防渗流稳定性的影响，并以某工程为例，进行应用的探析。

关键词：堤防渗流；渗流稳定；计算；应用；达西定律前言渗流问题会出现在多种工程中，影响着工程的质量，比如土建工程、水利工程、地质工程等，其中水利工程中研究的渗流，主要针对地表下的土壤以及地表人工堆砌的土体建筑物中的渗流情况。

普遍都是在河道或者渠道上面修建水工建筑物，以土石坝，堤防最为常见，当建筑物修建完成之后，由于某些原因会造成渗流问题，建筑物或者土质地基会受到不良影响。

因此，务必要重视渗流稳定的计算。

1.影响堤防渗流稳定的因素⑴堤防渗流稳定受到穿堤建筑物的影响穿堤建筑物的修建一般都伴随着堤防局部的开挖回填，且穿堤建筑物施工结束后，建筑物与堤防之间的接触面往往最易产生渗漏通道，渗流沿着接触面逐渐将土体颗粒冲出堤防外，最终造成渗透破坏，堤防就会出现沉降和变形的情况，并且接触冲刷的发展速度往往较快，对堤防的威胁很大，严重时会造成堤防溃堤。

⑵堤防渗流稳定受到跨河堤建筑物影响在跨河桥梁建筑工程中，要跨越河流两侧的堤防，因为桥墩所埋的桩基基础相对较深，土体会受到其扰动影响而导致易透水层的出现，且桩基施工的过程中所出现的震动，也会影响到土体的结构稳定性，因此桩周容易发生绕桩渗流，特别在土质较为松软的区域受到跨河建筑物的影响更加明显，要引起重视。

⑶堤防渗流稳定受到挖掘堤防后基坑的影响建设取水泵房及取水井等建筑物的时候，普遍情况下都会在堤后挖掘基坑降水。

在汛期的时候，基坑内的低水位和堤防迎水面的水位之间所出现的水头差较大，明显提高了堤防两侧的水力坡度，使堤防的稳定性受到影响[3]。

所以，针对堤防后进行基坑挖掘的时候，要分析堤防和堤基的渗流情况，及堤防边坡的稳定性，并采取相应的工程防治措施。