荆江大堤盐卡险段地下水渗流场模拟研究
荆江-洞庭湖河网水流数值模拟与分析
２ 模型的建立
２ １ 河 网的概 化 【 ． Ｊ
复杂 河网是 由河道 、 湖泊 、 蓄洪区 、 洪区及工程建筑 物（ 行 如 闸、 、 、 堰 堤 桥梁等 ） 组成 ， 水期水 流主要 在河道 、 平 湖泊 中运 动。
流数值模拟 已不能满足 工程实 践和 生产 的需 要 ， 急需拓 展能综
城一藕池 口段 又称 为上 荆 江 ， 池 口以下河 段又 称 为下 荆 江。 藕
洞庭湖位 于长江 中游 荆江南 岸 ， 地跨 湘 、 鄂两省 ， 集水 面积约为
２． ５５万 ， 湖区面积 １８ 万 ｋ ， ．７ 是我 国第 ２大淡水 湖。洞庭 湖北 面有松滋 、 太平 、 藕池 ３口（９８年前为 ４口） １５ 分泄长 江来水 来沙 ， 、 西 南有湘 、 、 、 ４水水沙入湖 ， 资 沅 澧 经湖 区后 由城 陵矶注
荆 江一 洞 庭 湖 河 网水 流 数 值 模 拟 与 分 析
袁 雄 燕
（ 江 水 利 委 员会 水 文局 ， 北 武 汉 ４ ０１ ） 长 湖 ３０ ０
摘要 ： 根据荆 江一 洞庭湖 水 系 １９ 年 实际地形 资料 ， ９８ 对荆江一洞庭湖 区进行 河 网概化 处理 ， 立 了荆 江一洞 庭 建 湖河 网数 学模 型 ； 用 １９ 年 ７月 ２日～８月 ２ 采 ９８ ７日实测 资料 进行 验证计 算 ， 并对荆 江分 洪区假 定 分洪的情 况 进行 模拟 。结果表 明： 型计算值与 实测值吻合较好 ， 模 能模 拟荆江分洪 区启 用对下荆 江河段 的分 洪作 用。对荆 江一 洞庭 湖复杂边界条件的概化 比较符合 实际情况 ， 以模拟边界条件 复杂的河网。 可 关 键 词： 河网；节点 ；分洪 ； 学模型 ；洞庭湖 数
合考虑江湖分合 、 网交错 、 蓄滞泄 、 河 分 堤垸渐溃 、 吐纳交替等复
海水抽水蓄能电站上水库渗漏对地下水环境影响的数值模拟研究
中图分类号： X523
文献标识码： A
文章编号： 1000-0860（ 2020） 增刊 2-0203-06
Numerical simulation for the influence of the upper reservoir leakage on groundwater environment at the seawater pumped storage power station
收稿日期： 2020-08-05 基金项目： 国家重点研发计划 “海水抽水蓄能电站前瞻技术研究” （ 2017YFB0903700） ； 国家重点研发计划 “海水抽水蓄能电站环境影响评
估与生态修复关键技术研究” （ 2017YFB0903703） 作者简介： 詹泽波（ 1966—） ，男，硕士研究生，主要从事岩溶地下水模拟研究。E-mail： 549997376@ qq. com 通信作者： 龚 星（ 1987—） ，女，讲师，博士，主要从事水文环境地质环境研究。E-mail： xing_ g@ gdut. edu. cn
法，分别模拟了无防渗层、防渗层完好、防渗层库盆中心点渗漏、防渗层坝底渗漏四种不同渗漏的场
景，讨论了海水抽水蓄能电站上水库渗漏对地下水环境的影响。结果表明： 当没有防渗层时，入侵海
水所形成的咸水带将污染地下水，渗漏最大深度达到 60 m； 当防渗层完好时，上水库海水几乎不发
生渗漏； 在防渗层中心点渗漏与坝底渗漏时，发生严重海水汇集的区域相对无防渗层有所缩小，但更大。因此在海水抽水蓄能电站的建设及运
营期间，有必要对上水库作防渗处理，防止渗漏海水污染地下淡水； 并对水库区域含水层中地下水盐
分浓度进行实时监测，以便识别发生渗漏的区域，及时进行修复。
荆江_洞庭湖水沙数学模型研究现状_谢作涛
长江干流枝城到城陵矶之间为荆江河段 , 其中枝城到藕池口之间称为上荆江 , 藕池口到城陵矶之间 称为下荆江 。上荆江南侧有松滋 、太平 、藕池三口分泄荆江上游来水 , 通过三口分流河道向南进入洞庭 湖 。洞庭湖又汇合湘 、资 、沅 、澧四水及汨罗河水等 , 在城陵矶处再汇入长江 , 如此形成极其复杂的江湖 关系 。 由于长江中游洪水来量大与河道泄洪能力不足的矛盾十分突出 , 荆江三口分流及洞庭湖的调蓄 作用 , 削减了长江及湘 、资 、沅 、澧四水的洪峰 , 减轻了荆江河段 、洞庭湖区 、城陵矶以下地区防洪压力 , 因 此洞庭湖对洞庭湖区 、荆江及城陵矶以下长江干流的防洪都起着重要作用 。
荆江 -洞庭湖区河床冲淤变化较剧烈 , 河床冲淤亦使得江湖水沙分配调整 , 在针对三峡工程建成后 江湖关系变化趋势研究和湖区综合治理等工作中 , 荆江 -洞庭湖水沙数学模型逐步发展起来 。 由于荆
江 -洞庭湖地区众多河流与湖泊交织在一起 , 形成复杂的河网 。 针对荆江 -洞庭湖建立水沙数学模型 主要为一维河网水沙数学模型 , 模型基本方程包括水流连续方程 、水流运动方程 、泥沙连续方程 、河床变 形方程 、河网汊点连续方程和河网汊点运动方程 。
2 荆江 -洞庭湖水沙数学模型研究现状
荆江 -洞庭湖关系研究是长江中游防洪调度的重要课题 , 亦是荆江干流河道治理和洞庭湖区综合
收稿日期 :2007-10-15 基金项目 :国家十一五科技支撑计划课题三峡工程运用后泥沙与防洪关键技术研究(项目编号 :2006BAB05B05) 作者简介 :谢作涛(1979-), 男 , 湖北洪湖人 , 博士后 , 高级工程师 , 主要从事河流数值模拟研究 。
条河段流
入(或流出)该汊点的流量 ,
Qn+1 m
长江堤防三维随机渗流场研究
第26卷第9期岩石力学与工程学报V ol.26 No.9 2007年9月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2007 长江堤防三维随机渗流场研究王亚军，张我华，陈合龙(浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310027)摘要：给出分析各向异性非均质稳定随机渗流场问题的三维有限元模型；结合实际工程问题，统计分析长江荆南干堤土性参数的分布特征，通过Kolomogorov-Smirnov统计检验表明，渗透系数呈高斯分布假设可以接受。
通过对长江荆南干堤随机渗流场的三维有限元统计模拟的数值分析，研究长江荆南干堤渗流场的各种随机特性，并进一步对随机模拟结果进行统计检验，验证模拟结果的合理性。
在实际的分析研究中把上下游水位的随机波动引入三维有限元的随机分析模型，分析上下游水位的变异性对渗流场矢量的随机干扰和边界条件的随机性对随机渗流场分析结果变异性的影响。
在此基础上进一步考虑施加诸如垂直截渗墙、下游导渗沟等抗渗措施后其作为复杂边界条件的扰动，在与场内土性参数的变异性共同影响下，对渗流场水头势分布的随机干扰特性，并与相应的确定性稳定渗流场问题的结果对比，证实随机渗流场研究的必要性、可行性及实用性，实现对长江荆南干堤的三维渗流场的较为全面的随机场模拟及特性分析，分析得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的，所研制的程序是适用的。
关键词：渗流力学；各向异性随机渗流场；渗流场的三维有限元分析；Monte Carlo模拟；非均匀稳态渗透系数中图分类号：O 357.3 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)09–1824–08THREE-DIMENSIONAL RANDOM SEEPAGE FIELD ANALYSIS FOR MAIN EMBANKMENT OF YANGTZE RIVERWANG Yajun，ZHANG Wohua，CHEN Helong(Institute of Geotechnical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang310027，China)Abstract：Since the complicacy of practical seepage problem effected by various random factors，the three- dimensional simulation and analysis for stochastic seepage field has an important meaning in engineering applications. The three-dimensional anisotropic heterogeneous steady random seepage model and designed program are developed on the basis of finite element method. A statistical analysis of stratum soil characteristics and geological columns sampled from the main embankment of Yangtze River in southern Jingzhou zone of China is carried based on practical engineering projects. The statistical hypothesis of Gaussian probability distribution for random permeability tensors of soils to be submitted into the stochastic seepage field simulation was verified that this assumption would be accepted by the statistical testing based on Kolomogorov-Smirnov theory. Various statistical characteristics and random natures in random seepage fields of the main embankment of Yangtze River in southern Jingzhou zone of China were investigated by numerical analysis for stochastic seepage fields simulations using three-dimensional finite element method as well as the rationality of simulated stochastic results；and the developed model was also examined through statistical testing. Especially，the random variation of upstream and downstream water levels as a stochastic boundary condition was considered for the three-收稿日期：2007–02–06；修回日期：2007–04–18作者简介：王亚军(1976–)，男，1996年毕业于郑州工学院水利与环境工程系水工结构专业，现为博士研究生，主要从事岩土工程力学方面的研究工作。
长江三峡工程奉节库岸边坡地下水渗流场模拟分析
图
ƒ
计算模型的平面网格剖分
°
裂隙泉水一般长年有水 但随季节变化明显 ∀
模型的水文地质边界条件是指确定模型中各单
第
卷
第
期
魏玉虎 !许模 !曹宁 长江三峡工程奉节库岸边坡地下水渗流场模拟分析
位的进一步抬升而转变为具承压含水层性质的单 元 在这个过程中 模型在计算地下水在这些单元中 的变化时所用的参数也由给水度 Λ 转变为储水系 数 Σ ∀ 因此 , 模型所涉及的参数包括渗透系数 κ(分 水平方向的 κξ !κψ 及垂直方向的 κζ ) 给水度 Λ 和储 水系数 Σ ∀ 研究区地质结构可分为两大类型 即松散堆积
蓄水位之
的三峡水库水位变动带
奉节长江库岸分段表
× √
≥∏
√
ƒ
库岸类型 基岩逆向坡形 下部漫滩 或阶地 上部浅表层坡残积 碎石土型 滑坡型 块碎石土 基岩逆向 横向 坡型 滑坡型 块碎石土 下部阶地 上部基岩逆向坡型 上部崩坡残积 块碎石土 型 下部冲洪积 !泥石流 块碎石土 下部阶地 粉土 上部深厚坠落坡残积型 块碎石土 厚 下部阶地 粉土 上部基岩逆向坡型 下部阶地及冲洪积型 上部坡残积型 下部卵漂石 上部块碎土 下部阶地 粉土 上部坡残积型 !滑坡堆积型及洪积混杂 碎石土 厚 白衣庵古滑坡 陈家湾古滑坡体 属下部阶地 粉土 上部滑坡型 块碎石土
⁄2
• 三维有限差分地下水流模型 ≈ ° ° • × ⁄ × ≈ × ∏ × ⁄ ∏ × 2
图
ƒ √ ×
库水位从
∏
至
∏
时地下水分布
√
≈
∏
朱冬林 李家峡水电站
号滑坡蓄水后长期稳定性平及治理论
结论
通过比较模拟区域的的地下水位分布与地形
荆江大堤堤基渗控的方案设计
荆江大堤堤基渗控的方案设计提纲：一、荆江大堤简介及渗流问题二、渗流控制的主要方案三、加固堤基的方案设计四、堤身加固的方案设计五、多项措施综合实施的方案设计一、荆江大堤简介及渗流问题荆江大堤位于四川省南充市、江苏省邳州市及浙江省慈溪市，堤长超过900公里，被誉为世界最长的人工石堤。
经历多年的水利工程建设和堤坝改造，虽然大堤的安全性和稳定性有了很大的提升，但在长期的使用过程中，渗流问题逐渐成为了大堤面临的一大难题。
渗流问题对于大堤的影响主要表现为：一是渗漏增加了堤坝的稳定性风险，二是大量的渗漏水对地下水资源的破坏，三是渗流加剧了岸线侵蚀等问题。
因此，在大堤建设、改造和维护过程中，如何科学有效地进行堤基渗流控制至关重要。
二、渗流控制的主要方案渗流控制的主要方案包括：屏障式渗透防护、重力式渗透防护、人工反渗透措施、桩柱加固措施等。
屏障式渗透防护是将膨胀土、土工合成材料和混凝土等材料垂直地铺设于黏土层上，形成一条防渗屏障，遮挡渗漏水。
重力式渗透防护是充分利用重力平衡原理，将重物堆积防渗层的顶部，从而达到防水的效果。
人工反渗透措施则是在堤坝内部注入人工反渗透剂，形成收缩性土体，从而防止渗漏的发生。
而桩柱加固措施则是将钢筋、水泥等材料混合后，注入地基中央，增加堤坝原有的承载能力和稳定性。
三、加固堤基的方案设计加固大堤的第一步是针对堤基进行加固。
堤基加固是指在黏土层下和堤坝表面之间堆积防渗材料，形成一道墙壁，达到防止渗漏水的目的。
加固材料可以是重力式防渗材料，也可是膨胀土、土工合成材料、混凝土等。
此外，在加固堤基时，还需要考虑摩擦系数等土体学问题。
四、堤身加固的方案设计堤身的加固工作也是不可缺少的。
针对荆江大堤，在设计加固方案时，可以采取篦条网加固、加装防渗板等方案。
同时，在加固工作中还需要考虑水平载荷和垂直载荷的影响、反推向土的强度等问题。
五、多项措施综合实施的方案设计针对荆江大堤的渗透控制，最佳的方案应该是多种方案综合运用，形成一套完整的防渗设计方案。
桂花水库坝址区地下水渗流场模拟及渗漏量计算
桂花水库坝址区地下水渗流场模拟及渗漏量计算摘要：坝址区地质勘察结果显示，桂花水库蓄水后存在坝基及绕坝渗漏问题，为了进一步研究水库渗漏问题，在坝址区工程地质和水文地质勘察基础上，概化出坝址区水文地质概念模型，建立坝址区地下水三维非稳定流数值模型，并采用GMS软件进行模拟水库蓄水前后坝址区三维渗漏场，同时计算水库天然工况、无防渗帷幕正常蓄水和有防渗帷幕正常蓄水3种工况下的渗漏量。
模拟计算结果表明天然条件下过坝轴线流量170.42m3/d，无防渗帷幕正常蓄水工况渗漏量为6740.64 m3/d，有防渗帷幕正常蓄水工况渗漏量为1553.31m3/d。
防渗处理后渗漏减少76.95%，防渗帷幕截渗效果显著。
关键词：水库渗漏；渗流场数值模拟；防渗帷幕；渗漏量The numerical simulation and seepage quantity of groundwater indam of Guihua reservoirLizhong Yang1;Xiaolong Fu1;Luoming1(1、The hydraulic power survey and design co. LTD of Chuxiongxinyuan)Abstract：Geological survey for the dam site area, according tothe results of osmanthus after reservoir dam foundation and seepage around the dam problems, in order to further study the reservoir leakage problem, engineering geology and hydrogeology survey in damsite area, based on the hydrogeological conceptual model generalizedthe dam site area, build dam site area three-dimensional numerical model of unsteady flow of groundwater, and USES the GMS software to simulate the three-dimensional seepage field before and afterreservoir dam site area, at the same time, calculate the reservoiranti-seepage curtain normal impounding and natural conditions, has the anti-seepage curtain under normal working condition of water storage of three leakage. The simulation results show that under natural conditions, the flow rate of the passing dam axis is 170.42m3/d, the leakage amount is 6740.64m3 /d under normal storage condition without seepage curtain, and 1553.31m3/d under normal storage condition with seepage curtain. After the anti-seepage treatment, the leakage was reduced by 76.95%.Key words：reservoirs seepage；numerical simulation；small reservoirs；seepage field；seepage quantity1引言当前，山区中小型水利工程坝址渗漏问题主要勘察方法为在坝址区进行地质水文地质填图，并在坝轴线布置钻孔进行单孔压水试验，在此基础上通过经验公式进行定性半定量评价，易造成坝址区渗漏评价、预测与实际耦合度低，较多类似新建工程蓄水后渗漏量偏大。
洪涝灾害下堤防非稳定渗流的模拟及探究
洪涝灾害下堤防非稳定渗流的模拟及探究作者：陈初阳章茜张海阔夏兵兵来源：《科学与财富》2015年第33期摘要：洪涝灾害自古以来就是人类社会发展不得不面对的一大难题，它是包括中国在内的全世界范围内造成损失最严重、危害最大的自然灾害。
当洪水来临时，江河水位短时间内高涨，堤坝土体的渗流与渗透变形特性发生改变，因此有必要建立合理的模型对大坝的渗流进行监测和预报，以保证大坝的安全运行和人民的生命财产安全。
关键词：非稳定渗流；滞后性；模拟自公元345年始筑荆江大堤以来的1600多年间，洪灾频繁，给人民的生命和财产造成了巨大损失[1]。
2013年夏，黑龙江省嫩江、松花江、黑龙江、乌苏里江四大流域洪水齐发，洪水量级之高，来势之猛，影响范围之广，破坏性之强，受灾程度之重，持续时间之长，历史罕见。
造成黑龙江省916个乡受灾，受灾人口541.59万人；农作物受灾面积2 654千公顷、成灾面积1 850千公顷；多处砂基堤防溃口。
据不完全统计，此次黑龙江省的洪涝灾害共造成直接经济损327.47亿元。
其中，堤防等水利工程水毁的直接经济损失30.73亿元[2]。
显而易见，洪涝灾害给人民的生命健康及财产物资等方面都带来了不可估量的损失，而大范围水库、堤坝等堤防工程的兴起在防洪抗涝，保障人民生命健康、财产安全及维持社会经济的可持续发展方面起到了尤为重大的作用。
水库、堤坝等堤防工程竣工蓄水后，由于地下水渗流的作用，将遭受到一定的安全威胁。
当洪水来临时，江河水位短时间内高涨，作用在堤坝或者地基土体上的水头也随之变动，土体的渗流与渗透变形特性也与静水情况下有所不同，水位和降雨对大坝渗流有一定的滞后效应，汛期的水位和降雨复杂多变，因此，堤防工程安全性的研究工作具有重要的经济和社会意义。
主要在前人的研究上，通过室内试验槽模拟上游水头变动下各类土体中水压力传递的变化；并对其变化规律进行分析研究，得出上游水头变化与土样中各测点的水头反应有一定滞后时间，而且此传递滞后时间与土质及测点的距离有关。
荆江 洞庭湖河网泥沙数学模型研
为过水断面面积
为断面上河床冲淤面积
为床沙干容
重?
为河网中汊点总数
为与汊点 相连接的入流河段总数
为与汊点 相连接的
出流河段总数 为与流量相对应的第 组泥沙粒径含沙量
为第 粒径组的悬移质引起的汊点
河床冲淤厚度 为汊点 的平面面积
对于水流方程 运用线性化普列斯曼四点隐式差分格式对圣维南方程组进行离散 采用三级算法求
与水流分级解法类似 未知数集中到与汊点相连接的分流河段首断面含沙量
汊点分沙模式
汊点是河网中水流 泥沙的分汇点 流出汊点的河段之间存在水量 沙量的分配比例问题 一般来 说 在糙率确定的情况下 分流比可以通过水流模拟得到 但沙量的分配要复杂的多 汊点分沙模式欠 合理 将难以保证进入主 支汊泥沙总量 具体数值过程为若某一支流分沙模拟偏大 泥沙落淤 河床抬 高 河床抬高又使得该支流过流能力减小 河道持续淤积 而与该汊点联结的另一支流分沙模拟偏小 河 床冲刷 分流增大 进而导致模拟失真 因此 汊点分沙模式对河网水沙计算精度尤为关键
水流连续方程
水流运动方程 泥沙连续方程
河床变形方程
汊点输沙平衡方程
式中 为流程
为时间
为水位
为流量 ?
为水力坡度 为单位流程上
的侧向出流量 ? 负值表示流入 为单位流程上的侧向出流流速在主流方向的分量
为动
量修正系数 为恢复饱和系数 为含沙量分布修正系数 为单位流程上的侧向输沙率 ?
为断面平均含沙量 ?
年月
泥沙研究
第期
荆江 洞庭湖河网泥沙数学模型研究
浙江省水利河口研究院 浙江 杭州
穆锦斌 张小峰
武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室 湖北 武汉
摘要 荆江 洞庭湖河网泥沙模型是准确描述江湖水沙输移规律的核心技术与基础 本文在河网水流三级解
第六章堤防除险加固的工程实例
第六章堤防除险加固的工程实例一、渗控：（一）截渗墙实例1. 河南武陟县沁河大樊堤水泥粘土连续截渗墙实例2. 湖北黄石市长江干堤青山湖堤段射水法截渗墙实例3. 江西赣东大堤樟树市祖孙洲射水法截渗墙实例4. 江西鄱阳县饶河联圩马墩高喷截渗墙实例5. 江苏宿豫县骆马湖南堤垂直铺膜截渗墙（二）排渗沟和压浸：实例6. 荆江大堤闵家潭排渗沟和填塘（三）减压井：实例7. 山东东平湖围堤减压井和抽槽换土实例8. 湖北黄冈市长孙堤减压井（四）防渗体—土工膜：实例9. 河南武陟县沁河新右堤用土工膜处理堤身裂缝二、滑坡：实例10. 山东历城黄河后张庄堤段滑坡处理实例11. 河南黄河长垣县太行堤滑坡处理三、堤身护坡：实例12. 江苏靖江市长江大堤堤坡防浪四、护岸：实例13. 湖北鄂州市郑家湾护岸实例14. 河南开封市黄河黑岗口崩岸处理实例15. 山东济南历城区黄河王家梨行崩岸处理五、复堤：实例16. 江西新建县朱港农场鄱阳湖堤复堤实例17. 江西长江堤彭泽县马湖段退堤实例1 渗控·截渗墙河南武陟县沁河大樊堤段水泥粘土连续截渗墙沁河系黄河一级支流。
武陟县大樊堤段位于历史决口老口门处，该段堤防从乾隆二十二年（1757年）至1947年，共发生决口11次。
该段堤防背河堤脚外常年渗水，堤坡潮湿。
堤防临河堤高约7m，背河堤高约9m。
1982年沁河小董站出现4280m3/s洪水期间，渗水更为严重。
经地质勘探，该段老口门宽200m，堤身土质为粉质壤土。
堤基为第四纪全新统冲积堆积，层状结构：第一层为粉沙，有腐烂秸料，层厚10m；第二层为细沙，层厚6.6m；第三层为中沙，含有少量姜石，层厚3.4m；第四层为壤土，含有姜石，层厚5m。
见图1。
经分析论证，对该段堤防采用水泥粘土混凝土墙垂直截渗技术进行加固处理。
设计墙深26m，深入相对不透水层0.5~1.0m，墙体厚0.4~0.45m，墙体采用50号水泥土，渗透系数为10-7cm/s，并安设测压管、渗压计3组。
北江大堤的瞬态渗流分析与减压井防渗效果模拟
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｅｅｐａｇｅｏｆＢｅｉｊｉａｎｇｄｉｋｅ，ａｎｄａｎｔｉｓｅｅｐａｇｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄＦｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａ ｔａｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｕｇｅｔｕｂｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｉｎａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａＴｈｅｎ，ｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｅｅｐａｇｅｆｉｅｌｄａｆｔｅｒｔｈｅｓｕｄｄｅｎｒｉｓｅ ｏｆｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄＦｉｎａｌｌｙ，ｒｅｌｉｅｆｗｅｌｌｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｓｅｅｐａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｉｇｈｅｒｓａｆｅｔｙｍｅａｓｕｒｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｍａｄｅｆｏｒｔｒａｎｓｉｅｎｔａｔｔｈｅｓａｍｅｌｅｖ ｅｌａｓｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅＷｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｓ１５７８ｍ，ｔｈｅｓｌｏｐｅｒｅａｃｈｅｓ０５，ａｎｄｔｈｅｅｍｂａｎｋｍｅｎｔｉｓｄａｍ ａｇｅｄＴｈｅｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｌｉｅｆｗｅｌｌｓｉｓｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｓａｍｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏｅｆ ｆｉｃｉｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆ３／５ ａｎｄ４／５ｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｄｕｅｔｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｉｐｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓａｍｅ ｒｅｌｉｅｆｗｅｌｌｓａｒｅｐｌａｃｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈａｗｉｄｅｇａｐｉｎｅｆｆｅｃｔ．，ｔｈｅａｎｔｉｓｅｅｐａｇｅｅｆｆｅｃｔｉｓｔｈｅｂｅｓｔ ｗｈｅｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｉｓ９５ｍ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｓｔｈｅｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｄｅｐｔｈｉｓ１６５ｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｋｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｓｅｅｐａｇｅａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｅｌｉｅｆｗｅｌｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
堤防渗流计算若干问题的探讨
堤防渗流计算若干问题的探讨殷素娟;张立;田大永;雷崇方【摘要】维护堤防的渗透稳定性是确保堤防建设与运行安全的关键.归纳总结了河道管理范围内不同建设项目对堤防渗流稳定影响的形式、原因.并以某取水工程管道穿越堤防渗流稳定计算为例,对管道穿堤前后堤防的渗流场进行对比分析,评价施工前后堤防土体的渗透稳定性影响,并提出相应补偿措施.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】2页(P100-101)【关键词】堤防渗流;稳定;计算【作者】殷素娟;张立;田大永;雷崇方【作者单位】河南省周口市节约用水办公室,河南周口466001;黄河流域水资源保护局,河南郑州 450053;河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院,河南郑州 450003;河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院,河南郑州 450003【正文语种】中文【中图分类】TV314渗透破坏是堤防最主要的破坏形式之一，因此维护堤防的渗透稳定性是确保堤防建设与运行安全的关键[1]。
如果在河道堤防附近建设跨堤、穿堤等建筑物，将会对堤防的渗流稳定产生一定的影响。
根据《堤防工程设计规范》中的规定“:桥梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、构筑物，其支墩不应布置在堤身设计断面以内。
当需要布置在堤身背水坡时，必须满足堤身抗滑和渗流稳定的要求”[2]。
在编制防洪影响评价报告时，如果建设项目可能影响现有的堤防渗流稳定安全，则需要进行渗流稳定计算，通过计算求出渗流场内的水头、压力、坡降等水利因素，并根据计算结果进行渗透稳定性影响分析并提出保证堤防渗流安全稳定的预防措施。
穿堤建筑物对堤防的破坏主要原因是沿堤防基础或者穿堤建筑物与堤防周边填土接触面产生，形成一个扰动范围。
穿堤建筑物形成的扰动范围是冲刷最先发生的地方。
在冲刷影响初期，扰动范围内的土体颗粒被水冲出堤防，进从而形成一个关键渗流通道，从而引起堤防沉降、变形，随着扰动范围逐渐增加，堤防因渗流冲刷而溃堤[3]。
荆江大堤堤基渗控的方案设计.doc
荆江大堤堤基渗控的方案设计摘要:针对荆江大堤堤基状况进行分析研究,确定合理的渗控方案。
对大堤历年险情资料进行收集、分类及归纳；采用有限元方法进行现状渗流计算分析，结合堤防运行、地形地质条件等提出防渗方案;进行加固后渗流计算，评价防渗效果。
本文重点阐述荆江大堤堤基防渗方案的思路及方法，研究成果对于同类工程具有参考和指导意义。
ﻭ关键词:堤基防渗；有限元计算；混凝土防渗墙;深层搅拌桩水泥土防渗墙ﻭ一、引言荆江大堤位于省境内，地处荆江北岸,西起荆州区枣林岗（桩号8１0３50)，迄监利城南(桩号62８000)接监利长江干堤,全长１82．35ｋm，为１级堤防,是江汉平原的重要防洪屏障。
荆江大堤“肇于晋、拓于宋、成于明"，自１，60０年前的晋时始筑堤防水,围XX殖场云梦大泽，至明代北岸荆江大堤，由于泥沙不断沉积,河床已高出平原.由于荆江大堤历史悠久，系由历代零星堤垸和若干分散堤段逐步连接加培而成，在漫长历史中，修而溃、溃而修，堤身断面不一、填土复杂、堤内渊塘众多，加之堤基土层均具二元结构、结构松散，加大了堤防加固工程的难度和复杂程度。
,党和府对荆江大堤的建设极为重视，实施了荆江大堤一、二期加固工程,但由于加固工程设计时间较早,受当时建设条件和国家尚无堤防设计规范的限制,基本上围绕依险治险的指导思想进行,未对大堤进行全面、系统、规范化的整治，虽经过一、二期整险加固,三大险情有所减轻,但仍未根除,散浸、清水漏洞和管涌仍存在；此外二十世纪七十年代初期,荆江河段裁弯取直,荆南四口分流分沙逐年减少，长江干流洪峰、洪量增加，加之下游受洞庭湖来水顶托影响，汛期高水位持续时间延长，三峡水库运行后,清水下泄，河道冲刷、河床下切、岸坡淘刷,危及堤防安全。
为提高荆江大堤防洪能力，确保保护区安澜，国家启动了荆江大堤综合整治工程,对重点对堤身堤基进行防渗处理。
根据运管部门提供的险情资料，19９8年出现重点险情７7处,１999～２0１2年，有8年出现７2处堤身堤基重点险情，对荆江大堤进行整治加固是十分必要和迫切的。
荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法
荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法夏军强;邓珊珊;周美蓉【摘要】三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全.荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌.以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定.将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程.将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好.提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2017(048)019【总页数】11页(P1-11)【关键词】二元结构河岸;崩岸机理;河岸稳定性;模拟技术;荆江河段【作者】夏军强;邓珊珊;周美蓉【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TV147长江中游荆江河段位于三峡大坝下游，是我国重要的冲积通航河段，也是中下游的重点防洪河段，两岸生命财产全靠堤防保护，素有“万里长江，险在荆江”之说。
三峡水库及其上游水库群的调度运用改变了荆江河段的水沙过程，来沙量减少了90%，来水量虽然只减少了7%，但出现了流量变幅减小、中水持续时间增加、汛后退水加快等现象。
这种新水沙条件导致荆江河段出现河床大幅下切、滩岸崩退、滩槽格局调整等显著变化，并引起险工失守、航槽移位等不利状况。
盐锅峡黑方台黄土塬塬坡地下水浸润带研究
盐锅峡黑方台黄土塬塬坡地下水浸润带研究王念秦;杨盼盼;王得楷;魏精瑞【摘要】The irrigation activity is often occurred in loess "yuan" region. This activity not only keeps changing the underground water infiltration area,but also obviously affects the stability of the slope at the edge of loess"yuan"("yuan"slope for short) ,and often causes landslide disaster. Taking a typical slope at the edge of loess "yuan" inHeifangtai,Yanguoxia,Yongjing county,Gansu province as an example, we put forward a concept called "Infiltration ratio of slope mass". For exploring the function of the evolvement feature of underground water phreatic stripe and analysing the relationship between groundw-ater phreatic stripe and the stability of slope,we investigated the characteristics of slope shape and un-derground water. We also carried out experimental analysis and numerical simulation. Two important con-clusions have been drawn:①there is an quadric relationship between the change of the frontal surface of the underground water infiltration area and the rise-fall of underground water level,i. e.,the rise of the frontal surface of the underground water infiltration area is related to the rising velocity of the under-ground water level,which presents positive correlation with time. The expression is s( x,t) =vtM( x,t) .②The "Infiltration ratio of slope mass"(ζ) is closely related to the stability of slope,and the'ζ' has an knee point:when ζ≤0. 170,the stability coefficient decreases slowly and has little influence on slope;when ζ≥0. 170,the stability coefficient decreases sharply and hasobviously influence on slope.%黄土塬区灌溉是一种常见的人类活动,这种活动不仅会引起塬区地下水浸润带的变化,而且对黄土塬边斜坡(简称塬坡)稳定性影响显著,常常形成斜坡灾害(滑坡).以甘肃省永靖县盐锅峡黑方台黄土塬边典型斜坡为例,首次提出"坡体浸润比"的概念,并利用边界调查、实验分析、数值模拟等方法探寻地下水浸润带的演化特征,定量分析了地下水浸润带与塬坡稳定性的关系,得到2点重要结论:①地下水浸润带锋面位置变化与地下水位升降为函数关系.即,地下水浸润带锋面位置随时间的上升幅度与塬区地下水位上升速度有关,呈时间正相关,表达式为s(x,t)=vtM(x,t);②"坡体浸润比"(ζ)与塬坡稳定性密切相关,ζ存在拐点,当ζ≤0.170时,塬坡稳定系数缓慢降低,对塬坡稳性影响不明显;当ζ≤0.170时,塬坡稳定系数急剧降低,对塬坡稳定性影响显著.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】6页(P51-56)【关键词】坡体浸润比;塬坡;地下水浸润带;数值模拟【作者】王念秦;杨盼盼;王得楷;魏精瑞【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所,甘肃兰州730000;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD12中国西部黄土台塬地区引水灌溉工程十分普遍。
污染场地地下水渗流场模拟与评价——以柘城县为例
污染场地地下水渗流场模拟与评价——以柘城县为例吴以中;朱沁园;刘宁;陆根法;戴明忠;夏晶【摘要】地下水数值模拟技术可以定性、定量描述地下水系统中大量的不确定性和模糊因素.由于不合理的开发利用水资源,拓城县土壤和地表水受到污染严重.以拓城县作为研究区,通过探讨研究区的水文地质概念模型、地下水流运动的数学模型,求解该模型,确定研究方法.同时,结合地下水各类监测因子,对研究区的污染场场地地下水进行模拟评价,包括了参数率定和模型预测两部分,从而确定最合理的地下水开采方案.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】10页(P1283-1292)【关键词】污染场地;地下水渗流场;模拟评价;拓城县【作者】吴以中;朱沁园;刘宁;陆根法;戴明忠;夏晶【作者单位】南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;南京农业大学,南京210095;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093【正文语种】中文随着计算机技术的发展，地下水数值模拟技术也逐渐发展起来，并已成为地下水定量评估的有效工具。
目前，国外该领域的研究主要针对数值模拟法的薄弱环节，采用新的数学工具，并开发了大量软件，定性、定量描述地下水系统中大量的不确定性和模糊因素。
Anderson等[1]提出了数值分析的一般工作程序，要建立一个正确且有意义的地下水系统数值模型，应进行以下工作：确定模型目标，建立水文地质概念模型，建立数学模型，模型设计及模型求解，模型校正，校正灵敏度分析，模型验证和预报，预报灵敏度分析，模型设计与模型结果的给出，模型后续检查以及模型的再设计。
荆江大堤堤基渗控方案设计
荆江大堤堤基渗控方案设计
杨冬军;董忠萍;何承香;胡冬湘
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2018(018)005
【摘要】针对荆江大堤堤基状况进行分析研究,确定合理的渗控方案.对大堤历年险情资料进行收集、分类及归纳;采用有限元方法进行现状渗流计算分析,结合堤防运行、地形地质条件等提出防渗方案;进行加固后渗流计算,评价防渗效果.本文重点阐述荆江大堤堤基防渗方案形成的思路及方法,研究成果对于同类工程具有参考和指导意义.
【总页数】3页(P159-161)
【作者】杨冬军;董忠萍;何承香;胡冬湘
【作者单位】湖北省水利水电勘测设计院,湖北武汉430064;湖北省水利水电勘测设计院,湖北武汉430064;湖北省水利水电勘测设计院,湖北武汉430064;湖北省水利水电勘测设计院,湖北武汉430064
【正文语种】中文
【中图分类】TV871
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上荆江河段河岸土体组成分析及岸坡稳定性计算
第2期
宗全利等：上荆江河段河岸土体组成分析及岸坡稳定性计算
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at low water level and lower stability at high level, but the safety factor is much lower at the recession stage. The trend of decrease first and then increase in the safety factor during water level rising, indicates an important effect of water level variation on riverbank stability. Key words：river sedimentation engineering; riverbank stability; soil composition analysis; composite riverbank; bankfailure; upper Jingjiang reach
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引言
上荆江河段河弯平顺且分汊特性明显，为典型微弯分汊河型；河道平面变形不大，但分汊微弯段主流
摆动频繁，局部河势不断调整 [1~3]。特别是 1998 和 1999 年大水后，重点河弯演变剧烈，汊道段主流易汊， 崩岸时有发生。例如 2002 年沙市文村夹河段发生了长 550m 的崩岸， 2005 年再次发生了长 300m 的崩岸， 因此崩岸仍然是上荆江河床演变的一个重要方面，尤其在三峡水库蓄水后 [4]。崩岸发生不仅与近岸水流动 力作用相关，而且还与河岸土体的组成及力学特性等密切相关。余文畴等 [5]对影响长江中下游河道崩岸的 两大自然因素（河床边界条件和水流泥沙运动条件）分别进行了研究，指出近岸河床的冲刷是崩岸发生的 根本原因。杨怀仁，唐日长等 [6]研究了河床边界条件与上荆江河型形成及荆江变迁的关系，指出随着河岸 上部黏性土层的不断淤厚，河岸抗冲性增强，使得上荆江河段能长期保持微弯形态。张兴农等 [7]分析了长 江中下游 4 种崩岸特征和形成条件，并通过概化模型试验对坡体崩塌破坏机理进行了研究。高志斌等 [8]分 析了荆江河段的边界条件，研究了边界条件对荆江河段河床演变的影响。上述研究表明：上荆江河岸组成 为土 -沙二元结构，下部沙土层抗冲力较弱；上部黏性土层抗冲力远大于沙土层，且厚度较大，在大部分河 岸超过沙土层厚度，所以上部黏性土层的抗剪强度是崩岸强度的直接影响因素 [9]。黏性土层的厚度、组成 及力学特性等影响崩岸速度，但现有研究仅局限于河岸土体组成类型对崩岸影响的定性分析，缺少河岸土 体力学特性等对崩岸影响的定量研究。现有河岸稳定性研究成果较多，主要集中在岸坡稳定性分析方面。 黄本胜等 [10]针对黏性土河岸提出了河岸崩塌的理论模式，并进行了稳定性分析。王延贵等 [11]以河岸稳定分 析为基础，推导了折线河岸初次崩塌及二次崩塌的临界崩塌高度计算公式。夏军强等 [12]对黄河下游滩岸土 体组成及力学特性进行了分析，定量地分析了近期下游滩岸侵蚀严重的两个原因。唐金武等 [13]用稳定岸坡 作为崩岸判别指标，分析了长江中下游不同河型、不同河岸地质的稳定坡比等。Osman 和 Thorne[14~15]从床 面冲深与河岸侵蚀两个方面进行分析，利用安全系数的大小来判断河岸是否崩塌。Darby [16] 通过建立岸坡 稳定理论模型，提出了相应安全系数的表达式。以往研究都是将崩塌形式考虑为平面滑动，并分别从河流 动力学或土力学角度分析河岸稳定性，但没有将两者结合进行研究。实际崩岸过程既离不开近岸水流冲刷 作用，也与河岸土体组成及力学特性密切相关，因此在河岸稳定性分析中应同时考虑这两方面的影响。 以上分析表明， 虽然目前已经确知上荆江河岸为上部较厚黏性土和下部较薄非黏性土组成的二元结构， 但对河岸土体力学特性的研究成果较少， 缺乏系统的崩岸土体组成资料，对崩岸发生原因也缺少定量解释； 以往河岸稳定性分析也很少将近岸水流作用与不同时期河岸土体力学特性变化相结合进行研究。为此开展 上荆江河段崩岸土体力学特性分析和河岸稳定性计算，不仅能从机理上分析上荆江河段这种典型二元结构 河岸的稳定性，同时也利于较为全面地掌握荆江河段的演变规律。故 2011 年 11 月对上荆江沙市、公安和 郝穴河段典型断面的崩岸土体进行了现场取样及室内土工试验。本文将重点分析上荆江崩岸土体组成和力 学特性，提出典型二元结构河岸在枯水期、高水期和退水期的河岸崩塌计算模式；并综合考虑水流侧向冲 刷作用和河流水位变化等因素，同时结合上荆江典型崩岸的河岸形态，对不同坡脚横向冲刷距离以及退水 与涨水过程中的河岸稳定性进行计算分析。
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第23卷第8期岩石力学与工程学报23(8)：1285～1290 2004年4月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April，2004 荆江大堤盐卡险段地下水渗流场模拟研究*易朝路1汪丙国2郭志高3杨洪4徐贵来5(1南京大学城市与资源学系南京 210093) (2中国地质大学工程学院武汉 430074)(3湖北省水利厅武汉 430072) (4中国科学院测量与地球物理研究所武汉 430077) (5湖北省地质勘探设计院武汉 430065)摘要采用美国地质调查局(USGS)的Visual Modflow软件，通过对荆江大堤荆沙市盐卡险段不同水位条件下以及在高水位下(10和13 m水头差)不同处理模式(存在天窗模式、改变人工填土渗透系数模式、减压井模式和防渗墙模式) 的模拟，结果表明：(1) 在高水位下，减小人工填土的渗透系数可明显减少渗透破坏。
(2) 当存在渊塘或天窗时，减压井对防止管涌发生有更为明显的效果。
(3) 防渗墙对防止渗流破坏也有一定的作用，防渗墙深度达到中间的粘土层(20 m的深度)，能达到彻底治理险情的效果。
关键词水利工程，地下水渗流场模拟，荆江大堤，盐卡险段，管涌分类号O 357.3 文献标识码 A 文章编号1000-6915(2004)08-1285-06SIMULATION ON SEEPAGE FIELD OF UNDERGROUND WATER IN YANKA DANGER SECTION OF JINGJIANG GREAT EMBANKMENT Yi Chaolu1，Wang Binguo2，Guo Zhigao3，Yang Hong4，Xu Guilai5(1Department of Urban and Natural Resources，Nanjing Univiersity，Nanjing 210093 China)(2Engineering Faculty，China University of Geosciences，Wuhan 430074 China)(3Bureau of Water Conservancy of Hubei Province，Wuhan 430072 China)(4Institute of Geodesy and Geophysics，The Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430077 China)(5Hubei Geological Exploration and Design Institute，Wuhan 430065 China)Abstract The Yanka section of the Jingjiang Great Embankment on the north bank of the Yangtze River is one of the zones with piping hazard in flooding seasons. Seepage fields of ground water at different river water levels are simulated by using the software of Visual Modflow developed by US geological survey. Different treatment models，such as models of presence of scuttle，seepage-proof walls，pressure-reducing wells and chaning the seepage coefficiency of artificial filling，are studied at high water levels. The results show that (1) a decrease in seepage coefficiency of artificial filling will reduce the seepage damage significantly in the high water level，(2) reducing of pressure wells has significant effect on preventing piping if ponds or scuttles are present，and (3) seepage-proof walls are effective against seepage damage if the walls reach the clay layer in the middle (about 20m in depth).Key words hydraulic engineering，simulation of underground seepage，Jingjiang Great Embankment，Yanka danger section，piping2002年7月17日收到初稿，2002年10月30日收到修改稿。
* 国家自然科学基金(49971081)资助项目。
作者易朝路简介：男，42岁，1992年于北京大学城市与环境学系地貌与第四纪地质专业获博士学位，现任南京大学教授，主要从事第四纪地质环境和沉积方面的研究工作。
E-mail：clyi@。
• 1286 • 岩石力学与工程学报 2004年1 前言管涌是危害堤防安全的重要险情，研究管涌的成因对于防治管涌具有重要的现实意义。
农业灌溉引起地下水位上升可以导致管涌[1，2]，工程建设中的开挖也可以导致管涌[3]，但最常见的、且危害性最大的管涌是在江河持续高水位下土层发生渗透变形引起的管涌[4～8]。
对于管涌形成的机制，有许多文献进行了讨论，如文[4]认为，1998年长江防讯期间堤坝及其附近出现管涌的原因是坝身结构和地基构造存在缺陷；文[6]详细研究了黄河中游的河床覆盖层渗透变形特征，也有学者认为管涌是一种地貌过程[9～11]。
荆江大堤盐卡和杨家湾险段的管涌险情与水情要素有密切关系[9]。
了解高水位条件下大堤附近的地下渗流场状况更具有实际意义。
文[12]从理论上讨论了应用有限元法分析地下渗流场的方法。
文[5]用有限元方法模拟了长江安庆城市防洪堤典型地段地下水渗流场，并由此提出了恢复减压井效力的工程建议。
文[12]从理论上讨论了有限元方法在分析地下渗流场的方法。
文[13]对荆江大堤杨家湾险段地下水渗流场进行了模拟后发现，在高水位下，减小人工填土的渗透性质可以显著减小渗透破坏，可以通过减压处理防止渊塘及其周边可能出现的渗透破坏。
盐卡险段是荆江大堤上的又一著名堤防险段，本文通过盐卡险段地下水渗流场特征的模拟，并与杨家湾险段的模拟结果进行比较，提出了在不同的堤基条件下的大堤防渗处理的差异，为工程处理提供了理论及方法上的指导。
2 模拟地段概况盐卡险段(桩号：740 + 000～748 + 000段)位于荆沙市河弯的下段，滨临长江，堤外无滩，江水直接冲刷堤角，堤内为广阔的平原，地面高程29～32.50 m。
堤内有面积6.64×105 m2的木沉渊，为荆江大堤内最大的渊塘，渍水深度6.1 m(图1)。
该堤段堤基土层上部为全新统壤土层，厚度7～10 m，该层底部为砂壤土层，中部为上更新统老粘土层，厚度5～7 m，为良好的隔水层。
该层底部有断续分布的壤土层，厚3～5 m，下部为砂层，木沉渊观音寺一带较厚，田家台月堤湾一带较薄，底层为砂砾石卵石层。
顶部标高11～15 m。
观音寺渠附近为獐卜穴，老粘土之上覆盖着细砂层或砂壤土图1 盐卡险段的地理位置Fig.1 Geographic location of Y anka section with piping hazard与细砂土互层。
据湖北省水利勘测设计院钻探发现，堤身钻孔在5～6 m深的位置发生缩孔严重，土质软弱，达到软塑～流塑状态，部分钻孔在堤身上、中部发现砂壤土夹层。
堤基土质量差，局部地段堤基直接筑于砂壤土或粘细砂之上，加上堤内木沉渊切割较深，达到砂壤土或细砂层，地下水含水层局部在堤内直接与地表渊塘水体相通。
据历史记载，此段大堤发生管涌，以至溃堤几十次，木沉渊就是溃堤冲刷所至。
1998，1999年的洪水中，此段更是管涌频繁。
3 研究方法采用美国地质调查局(USGS)的Visual Modflow 软件进行模拟。
通过收集荆江大堤钻孔剖面资料，在综合考虑各剖面的工程地质及水文地质性质的基础上，选择荆沙市盐卡险段的086横剖面作为模拟对象，建立稳定流条件下剖面二维流模拟模型。
3.1横剖面特征该剖面(图2，图中，H为水平剖分点位置，V 为垂直剖分点位置，Hi和Vi分别为水平向和垂直向流速，下同)上层分布着不等厚度(1～11 m)的人工填土(K1)，下伏的细砂(K5)与壤土(K3和K4)呈互层状分布，厚度约为6 m，江水通过其下伏的壤土和砂壤土与该层的细砂发生水力联系，再往下为5 m厚左右的粘土层(K2)，最下面为细砂层(K5)和砂砾层模拟地点第23卷第8期易朝路等. 荆江大堤盐卡险段地下水渗流场模拟研究 • 1287 • (K6)，其中细砂层的厚度为4.5～9 m。
堤身是人工填土。
图2 模拟剖面的土层分布图Fig.2 Vertical section of strata for simulation3.2边界的处理定水头边界。
将江水与其下伏地层的地形交切线处理为定水头边界，下边界处理为零流量边界，横剖面江水位的分水岭处亦处理为零流量边界，在洪水期，由于地下水位可达到地表，堤内侧上边界亦处理为定水头边界。
堤内上边界水头的确定。
以堤内侧最低点的地面标高作为基准面，赋零水头值，同理，其他各点的水头值可用线性插值的方法来估算。
堤外上边界水头的确定。
以江水位(或设计水位)相对于基准面的水头差来确定。
在模拟过程中，根据长江水位的变化对水头差进行调整，模拟不同水头差下(3，7，10和13 m)堤下地下水渗流场的特征。
3.3模型的剖分剖面的基本剖分单元为43行147列，中间粘土层以上的行进行加密剖分。
根据渗流等效原理，通过改变渗透系数的办法来解决纵横比例尺不一致的问题。
3.4参数的确定和输入渗透系数值和孔隙度值为实测值，有效孔隙度、各向异性系数以及重力给水度等参数根据经验数据确定(表1)，根据岩性分区输入参数。
3.5模拟模式不同剖面的模拟模式的处理方式见表2。
4 模拟结果与讨论根据该剖面不同模拟模式下边界流速及流网分布图(图3～7)可以获得以下结果：在改变水头差(3，7和13 m)模式下(图3)，从等水头线的分布情况可以看出，水头主要损失于长江定水头与主堤堤脚之间，从以箭头大小表示的流表1 剖面模拟参数表Table 1 Stratum parameters in simulation section序号代号岩性渗透系数/m·d－1重力给水度S y孔隙度有效孔隙度各向异性系数1 K1人工填土9.62×10－40.07 0.47 0.1 82 K2粘土 1.38×10－40.05 0.50 0.08 103 K3壤土 1.60×10－20.10 0.47 0.12 54 K4砂壤土0.238 0.120.440.12 5 5 K5细砂 4 0.180.350.2 1 6 K6砂砾20 0.250.400.25 17 K7防渗墙 5.00×10－70.05 0.50 0.05 1008 K8减压井10 0.200.450.22 1表2 模拟模式的处理方式Table 2 Processing modes of simulation models模拟模式处理方式改变水头差改变江水定水头改变人工填土的渗透系数考虑参数的敏感性减压井处理用较大的渗透系数来代替防渗墙处理用极小的渗透系数来代替存在天窗假定上层人工填土的薄弱处开挖揭露下部含水层速分布情况来看，位于中间粘土层上部的细砂层流速较大，下部虽然存在较强的含水层——细砂层和砂砾层，但由于上部弱透水层——粘土层的存在，只能通过越流进行极有限的补给，故其流速较小。