水闸渗透计算
小型水闸—分析水闸防渗排水
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2.2勃莱法计算A点渗透压力水头
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2.3勃莱法绘制闸室底板渗透压力分布图
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粘土要求 K铺盖/K地基≤1/100，K一般为10-7~10-5cm/s。 长度要求 L>(3-5)∆H。
厚度要求 沿水流方向变厚，下游端部加厚，δ= ∆h/[J]上游端0.6-0.8m，下游端
1.0-1.5m。
（1）止水构造 铺盖与底板连接处采用沥青麻袋止水； ①闸底板前端做成斜面；
②铺设油毛毡等止水材料，一端用螺栓固定在斜面 上，另一端埋入粘土铺盖中。 （2）保 护 层 防冲刷，防干裂。砂砾石垫层10-15cm，单层或 双层块石护面。
在池后半部，孔径5~10cm，间距1~2m，梅花型布置。
03
思考与作业
1.思考齿墙结构还可以应用在哪些建筑物以提高建筑物稳定性？ 2.网络搜索实际水闸工程图片或视频，巩固本节课涉及的水闸各类防渗排水设施。 3.借助网络资源，自行学习水闸垂直排水的类型及适用条件。
3.防渗设置—齿墙
位置
闸底板的上、下游端一般都设齿墙。
作用
利于抗滑稳定；可延长渗径。
深度
1.0~2.0m。
02
水闸排水设置
1.排水设置
形式
平铺式排水、垂直排水。
平铺式
水闸实操题目
一、水闸渗透压力计算采用阻力系数法计算某水闸（见图十五）地下轮廓线上的渗透压力，并画出渗透压力分布图（以水柱高度计）。
附：电拟试验值（与计算值可作对比之用）PD =3.93m PL=1.55m PH=2.75m PO=0.65m二、水闸闸室稳定分析实例某水闸闸室建在岩基上，已知闸室自重W1=150000KN,垂直水重W2=65000KN,扬压力U=65000KN，上游水压力P=100000KN,闸底板顺水流方向长度为20米，宽度为18米，闸基抗滑稳定安全系数【KC】=2.5，闸室基底与地基之间的摩擦系数fˊ=0.8,抗剪断粘结力Cˊ=0.5×103KN/m2,求闸室的抗滑稳定安全系数KC，并进行闸室稳定安全判定。
三、请对照下图用CAD画图四、水闸闸孔计算1、资料某水闸采用无坎平底宽顶堰型式，堰顶高程为 1.0 米，与河底同高。
闸室无胸墙并采用钢丝网水泥平面闸门，预制工厂供应相当于闸孔宽度为 6.0 米、7.0 米及 8.0 米三种规格的闸门，闸墩厚 1.0 米，头部为半园形。
上游翼墙为园弧形，其外半径为 15 米，该翼墙上游的两岸边坡均为 1：2.5 。
6.85 4.80 米，此时要求宣泄流量 870 米3/秒；上游正常水位 4.90 4.20 米，此时要求宣泄流量不小于 230 米3/秒。
河床均为粘土，其标准贯入击数为 9，水流通过闸孔后的单宽流量（其值在本习题中用总流量除以闸空总宽度进行计算，闸空总宽度包括闸墩在内）不允许超过24米3/秒。
2、要求：确定闸孔数目及闸孔宽度；五、简述消力池深度的计算步骤。
六、简述侧槽计算步骤。
七、简述改进阻力系数法计算的步骤。
八、如何提高闸室的抗滑稳定。
九、当软土地基上的水闸地基沉降计算不满足规范规定的允许值时，可以考虑采用哪些措施？。
水闸实例——精选推荐
四、防渗设计（一）闸底地下轮廓线的布置1、防渗设计的目的防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。
2、布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
3、地下轮廓线布置 （1）闸基防渗长度的确定。
根据公式(2)计算闸基理论防渗长度为56.24m 。
其中 为渗径系数，因为地基土质为重粉质壤土，查表取8。
L =8×7.03=56.24 m（2）防渗设备 由于闸基土质以粘性土为主，防渗设备采用粘土铺盖，闸底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的粘土结构，不宜设置板桩。
（3）防渗设备尺寸和构造。
1）闸底板顺水流方向长度根据公式(1)计算，根据闸基土质为重粉质壤土A 取2.0。
L 底=A ×H =2×7.03=14.06 m底板长度综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，确定为16m 。
2）闸底板厚度为t =16×9=1.5 m 。
3）齿墙具体尺寸见图1。
图1 闸底板尺寸图 （单位：cm ）4）铺盖长度根据（3 ~5）倍的上、下游水位差，确定为36m 。
铺盖厚度确定为：便于施工上游端取为0.6m ，末端为1.5m 以便和闸底板联接。
为了防止水流冲刷及施工时破坏粘土铺盖，在其上设置30cm 厚的浆砌块石保护层，10cm 厚的砂垫层。
4、校核地下轮廓线的长度根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度，通过校核，满足要求。
铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度= 36+16+6.8=57.8m >L 理=56.24 m（二）排水设备的细部构造1、排水设备的作用采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。
水闸的防渗、排水设计
水闸的防渗、排水设计水闸挡水时，由于上、下游水头差的作用，不仅在闸基土体中会产生渗流，同时还会产生绕过两岸连接建筑物的岸坡绕渗。
渗流对建筑物产生的不利影响主要有：①降低了闸室的抗滑稳定及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；②可能引起地基的渗透变形，严重的渗透变形会使地基受到破坏，甚至导致水闸失事；③损失水量，一般情况下损失数量甚微，可略而不计；④使地基内的可溶物质加速溶解。
闸基防渗设计的要求是：确定最优的地下轮廓及防渗排水措施，使闸基渗透压力适当减小，使闸基不发生渗透变形，并使闸基渗流量控制在允许范围内。
总之，在保证水闸安全的前提下，做到经济合理。
1 水闸的防渗长度及地下轮廓的布置1. 防渗长度当水闸形成上、下游水位差时，上游水经过地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出。
如图7-16所示，沿着铺盖、板桩及闸室底板的这根流线为1—2—…—17，这是闸基渗流的第一根流线。
上述铺盖、板桩及闸室底板等不透水部分（连续）与地基的接触线，称为地下轮廓线（即第一根流线）。
该线的长度称为防渗长度或渗径长度，此时， 12231617L =-+-++-，如进口段设有干砌块石及垫层（图7-16左下方），则12231617L '=-+-++-；如铺盖与闸室之间的止水受到破坏或没有设置，则78891617L =-+-++-。
从图7-16的实例，可以清楚地看出，防渗长度有三个特点：①起点是入土点，即水流进入土基的这一点；②终点是出土点，即水流离开土基的这一点（排水的起点）；③中间是连续线，即起点与终点之间没有间断。
图7-16 水闸地下轮廓(单位：m) （第5版图7-13 图名相同）水闸防渗排水布置应根据闸基地质条件和水闸上、下游水位差等因素，结合闸室、消能防冲和两岸连接布置进行综合分析确定。
SL 265—2016《水闸设计规范》提出，初步拟定的闸基防渗长度应满足下式的要求：=∆（7-11）L C H式中：L为闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，∆为上、下游水位差，m；C为允许渗径系数值，可按表7-2选用。
水闸渗流稳定及闸室稳定分析
水闸渗流稳定及闸室稳定分析◎ 常聪聪 中交四航局港湾工程设计院有限公司摘 要：水闸在水利建设中扮演着重要的角色，本文结合闸坝的具体工程实例，详细介绍了水闸渗流稳定和闸室稳定的计算原理及计算步骤，计算结果表明该项目的结构设计方案较安全但偏保守，可进一步优化方案。
本文中所涉及的相关计算可为相似工程案例提供一定的参考。
关键词：水闸；渗流；闸室稳定1.引言水闸作为一种用来调节水位、控制流量且通常水头差不超过30m的低水头水工建筑物，具备挡水和泄水的两重作用，在水利工程建设中得到广泛应用。
水闸的渗流分析和闸室的稳定分析是水闸设计中两个重要部分，国内外众多学者针对该课题做了丰富的研究。
梁佳铭[1]、王建华[2]运用可靠度理论分析了水闸安全的主要影响因素，申向东[3]分析了单孔水闸的抗滑稳定，也有众多学者结合工程实例对水闸闸室的稳定进行了计算分析[4~7]。
改进阻力系数法是计算水闸闸基渗流稳定的重要方法，适应性广，众多水闸案例以此方法为基础进行设计验算[8~10]。
学者们还将水闸渗流分析的有限元分析法和改进阻力系数法作对比[11~14]，表明两种方法在计算闸基渗流问题上均可靠，有限元分析法则更偏保守。
本文结合具体工程实例，按照现行规范[15]，对水闸的闸基渗流及闸室稳定进行了具体计算分析，对相似案例工程具有一定的借鉴与参考意义。
2.工程概况本工程案例为广东某水闸的重建方案，泄水闸闸孔孔数为12孔，单孔净宽14m，总净宽168m。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）和《渠化工程枢纽总体设计规范》（JTS 181-1-2009），枢纽按库容分等指标，为Ⅲ等中型工程，建筑物级别为4级。
正常蓄水位为35m，中墩厚2.5m，边墩厚2.0m，上游铺盖长15m，闸室长度25.5m，消力池长30m。
地质条件：工程区域地震活动性较弱，区域地质稳定性良好，工程范围内本枢纽的地层主要有第四系填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）及石炭系下统大塘阶石磴子段（C1ds），中风化岩物理力学性质好，岩石强度高，分布较稳定，地基承载力较高。
水闸设计计算
水闸设计计算-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、初步设计兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。
二、设计基本资料1. 概述兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。
该闸的主要作用有：防洪：当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。
灌溉：灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。
引水冲淤：在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。
河兴化镇闸址位置示意图（单位：m）2.规划数据兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图所示。
渠底高程为，底宽，两岸边坡均为1:2。
该闸的主要设计组合有以下几方面：兴化渠剖面示意图（单位：m）孔口设计水位、流量根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m3/s，此时闸上游水位为，闸下游水位为；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保港，引水流量为100m3/s，此时相应的闸上游水位为，下游为。
闸室稳定计算水位组合（1）设计情况：上游水位，浪高，下游水位。
（2）校核情况：上游水位，浪高，下游水位。
消能防冲设计水位组合（1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300m3/s，相应的上游水位，下游水位为。
（2）下游水位流量关系下游水位流量关系见表3. 地质资料闸基土质分布情况根据钻探报告，闸基土质分布情况见表根据土工试验资料，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角ϕ=190，凝聚力C=；天然孔隙比e=，天然容重γ=m3，比重G=，变形模量E=4104⨯KPa；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角ϕ=260，凝聚力C=0，天然容重γ=18KN/m3；混凝土的弹性模量E h=710.32⨯KPa。
水闸渗流计算
水闸渗流计算
水闸渗流计算是水闸设计和运行中的重要环节，用于评估水闸在不同工况下的渗流情况，确保水闸的安全和稳定。
以下是水闸渗流计算的一般步骤：
1. 确定计算区域：根据水闸的几何形状和地质条件，确定计算区域的边界和范围。
2. 建立渗流模型：根据计算区域的几何形状和边界条件，选择合适的渗流模型，如有限元法、有限差分法等。
3. 输入参数：输入计算所需的参数，如土壤的渗透系数、地下水位、水闸的水位和流量等。
4. 计算渗流场：根据输入的参数和渗流模型，计算水闸在不同工况下的渗流场。
5. 分析计算结果：对计算结果进行分析，评估水闸的渗流情况，如渗流速度、渗流压力、渗流量等。
6. 优化设计：根据计算结果，对水闸的设计进行优化，如调整水闸的几何形状、增加防渗措施等。
水闸渗流计算是一个复杂的过程，需要结合工程实际情况和地质条件进行综合考虑，同时需要进行现场监测和实验验证，以确保计算结果的准确性和可靠性。
水闸水利计算和防渗设计 正文
1基本资料1．1背景资料前进闸建在前进镇以北的红旗渠上，该闸的作用是：1．1．1 防洪：当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵红旗渠下游两岸的低田，保护下游的农田和村镇。
1．1．2 灌溉：灌溉期引胜利河氺北调，以灌溉红旗渠两岸的农田。
1．1．3 引水冲淤：枯水季节，引水北上至下游的红星港，以冲淤保港。
1．2 地质资料1．2．1 闸基土质分布情况如下表所示表1-1闸基土层分布1．2．2 闸基土工试验资料根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘土的各项参数指标为：凝聚力Ｃ=60.0kpa；内摩擦角ϕ=19°；天然孔隙比e=0.6g；天然容重r=20.3KN/ m3。
建闸所用回填土为啥壤土，其内摩擦角ϕ=26°，凝聚力C=0。
天然容前r=18KN/ m3。
1．3 气象资料1．3．1气象资料不全1．4 三材情况1．4．1该地区“三材”供应不足。
闸门采用平面钢闸门，尺寸字定，由工厂设计，加工制造。
1．4．2 该地区地震设计烈度为6度，故不可考虑地震影响。
1．5 基本水文资料1．5．1 孔口设计水位、流量根据规划要求，在灌溉期前进闸自流胜利河水灌溉，引水量为320 m3/s。
此时相应的水位为：闸上游水位为1.86 m；闸下游水位为1.80 m。
枯水季节冬季，由前进闸自流引水送至下游的红星港冲淤保港，引水流量为100m3/s。
此时相应的水位为：闸上游水位为1.44m；闸下游水位为1.38m。
1．5．2 闸身稳定计算水位组合(1)设计情况：上游水位4.3m，浪高0.8m，下游水位1.0m。
(2)校核情况：上游水位4.7m，浪高0.5m，下游水位1.0m。
1．5．3 消能防冲设计水位组合根据分析，消能防冲的不利水位组合是：引水流量300m3/s，相应的上游水位4.7m，下游水位1.78m。
1．5．4 下游水位流量关系表1-2下游水位流量关系1．6 闸的设计标准根据《水闸设计规范》SI265—2001（以下简称SI265—2001），前进闸按III级建筑物设计。
水闸渗流计算方法的探讨
水闸渗流计算方法的探讨水闸渗流是水在压力坡降作用下穿过土中连续空隙发生流动的现象。
本文通过水闸渗流的影响及计算方法来曲面探讨。
标签：影响;全截面直线分布法;流网法;渗流;闸基引言：上游的水压力是水工建筑物要承受的主要荷载之一，而且地基和混凝土也不是完全不透水的材料，在水头的长期作用下，水即将会通过地基和坝体向下游流去，因此，在地基内和闸坝体内有一个渗流场的存在。
渗流分析给合理的选择渗流控制方法和对闸坝工程的安全可靠性的评价提供一定的根据，水闸闸基渗流为剖面的平面渗流运动，既有水平的分速度，同时也有垂直的分速度，可以近似的看做为二维流。
闸基渗流经常用到的计算方法包括有限元法、流网法、直线比例法（渗径系数法）、电网络法[1，2]和改进阻力系数法。
改进阻力系数法[3，4]为分段法，把地基渗流沿着地下轮廓线划分成水平的和垂直的几个段，进行单独的解决。
把各分段的阻力系数计算出来，再进一步把渗透流速、渗透压力、渗透坡降及渗流量求出。
这是一种近似的流体力学的解法，有较高的计算精度，对计算复杂的地下轮廓的渗流量也同样有很大的的现实意义，在国内外已经得到广泛的运用，水闸设计规范计算闸基渗流就是运用了这种方法。
把求解的渗流区域划分为有限个互相联系的子区域的方法就是有限单元法，它用子区域内连续的分区近似水头函数来代替待定的水头函数。
随着计算机的发展，其应用于数值计算的有限元法也得到了快速的发展，可以很好的把条件复杂的渗流问题模拟出来。
现在，有很多有限元软件都可以用来计算渗流，包括GEO-SLOPE、MARC、SEEPAGE、ANSYS、ADINA、FLAC、ABQUS等。
一、滲透与渗透影响（一）渗透渗透是水在压力坡降作用下穿过土中连续空隙发生流动的现象。
水利工程中渗流计算的研究对象为岩土，土是具有连续空隙的介质，水在重力作用下可以穿过土的空隙发生运动。
土的渗透性主要研究在重力势能作用下，土空隙中的水的流动过程及其规律性。
水闸工程地基防渗措施探讨
水闸工程地基防渗措施探讨概要：水闸的防渗在我国现阶段的水利工程之中占据着非常重要的地位，并且发挥的作用也不可小视。
要想进一步的确保城市的经济发展，并且保证水闸所在城市的居民生活安全，就需要严格的对水闸防渗工作进行大力的加强。
如果出现操作不当的情况导致水闸防渗出现了质量缺陷，则会进一步的影响当地经济的发展以及人民的生活安全。
水闸的地基防渗可以依靠水闸地基的自然条件防渗，也可以结合水闸地基自身的实际情况，采取工程措施防渗。
在水闸地基防渗工作之中，依据以往防渗的工作经验，对相关线路的布置位置、轮廓的设计等进行组织，确保渗流的坡度在可控制和运行的范围之内，对渗流的稳定性以及渗透水的压力进行准确的计算，选择出最佳的防渗方案进行施工操作。
在现代化的水闸地基防渗工作之中最为常见的工作方式主要有垂直防渗以及水平防渗等两种方式，垂直防渗当中主要是以高压喷射防渗以及地下连续防渗等操作方式为主，而水平防渗之中的主要方式是覆盖层地基防渗。
1. 覆盖层地基防渗覆盖层地基防渗是现阶段广泛运用的一种水闸地基防渗技术方法。
此种技术手段一般在规模较大的、水资源丰富的水闸工程之中比较常见。
覆盖层指的是在水闸之中的堆积物质，一般的来讲堆积物的透水性良好并且颗粒较粗、直径较大，所以是一种组成复杂并且地质条件比较差的地基形式。
现阶段随着地基工程施工建设复杂程度的不断增加，再加上河坝的高度不断升高，对于防渗工作而言也意味着更加严峻的挑战，如果在防渗工作之中将损失降至最低，并且避免渗漏对水坝造成巨大的损害，将是今后研究的重点。
在实践的防渗工作之中需要对工程的特性以及应变方式进行探究，对其中的重要数据进行计算，综合性的得出最佳的防渗方式。
首先是水闸防渗的渗流量数据计算。
在计算之中需要根据水闸地基的渗流状况确定出防渗的措施，同时还需要考虑到泥土的压缩性以及水的压缩性，确定得出渗透系数。
通过单位设计来对水闸渗漏流量断面的计算公式表达如下：△q=∑q。
水闸渗流计算
水闸渗流计算水闸渗流计算是通过计算水闸处的渗透流量来评估水闸工程的渗漏状况及其对工程安全性的影响。
对于水闸工程的设计、施工和运行维护具有重要的意义。
水闸在工程实践中广泛应用，主要用于河流、湖泊和水库等水体的调度、调节和控制。
由于水压力的存在，水闸在关闸状态下往往会出现渗透流，这将对工程的安全性和运行效果产生影响。
因此，进行水闸渗流计算是必不可少的工作。
在进行水闸渗流计算时，需要考虑以下几个因素：1.土壤渗透性：土壤的渗透性是指土壤对水的渗透能力。
不同类型的土壤具有不同的渗透性，如砂质土壤比黏土渗透性更高。
在计算中，需要获取水闸周围土壤的渗透系数，以确定水闸渗透流的大小。
2.水位差：水位差指的是水闸两侧水位的高度差。
水位差越大，水压力也就越大，渗透流量增加。
3.渗透长度：渗透长度指的是水流通过土壤的垂直距离。
渗透长度越长，渗透流量也就越大。
4.水闸结构：水闸的结构特点对渗透流量有着直接的影响。
例如，水闸开度的大小、水闸材料的渗透性等。
水闸渗流计算可以采用数值模拟和经验公式两种方法进行。
数值模拟方法是指通过建立数学模型，运用渗流方程和边界条件来计算水闸的渗透流量。
这种方法需要收集大量的水文、地质等相关数据，并进行复杂的计算，可以考虑不同因素的综合作用，具有较高的准确性。
经验公式方法是指将水闸的渗透流量与某个参数的关系通过实验或经验总结得到的公式进行计算。
这种方法较为简单快捷，适用于一些简单的工程计算。
但由于其建立在经验基础上，因此精度较低。
在实际工程应用中，为了准确计算水闸的渗透流量，一般会综合采用数值模拟和经验公式两种方法。
首先，根据工程实际情况，选择合适的经验公式进行初步计算。
然后，通过数值模拟方法进行进一步的校正和优化。
这样可以保证计算结果的准确性和可靠性。
水闸渗流计算对于评估工程的渗漏及其对工程安全性影响具有重要意义。
通过合理的渗流计算，可以准确评估工程的运行状态，提供科学依据，为水闸工程的设计、施工和运营提供参考，确保工程的安全稳定运行。
水闸渗流计算
水闸渗流计算我们来了解水闸渗流计算的原理。
水闸渗流主要通过两个途径：底部渗流和闸门渗流。
底部渗流是指水流通过水闸底部的土壤或岩石渗透而出，而闸门渗流是指水流通过闸门的缝隙或裂缝渗透而出。
水闸渗流计算的目的是确定渗流量，以便评估水闸的渗透性能和进行水闸的设计和运行管理。
在水闸渗流计算中，有几个重要的参数需要考虑。
首先是水头差，即水闸两侧水位的高度差。
水头差越大，渗流量也会相应增加。
其次是渗透系数，它是描述土壤或岩石渗透性能的参数。
渗透系数越大，渗流量也会增加。
此外，还需要考虑水闸底部和闸门的尺寸和形状，以及土壤或岩石的渗透能力等因素。
水闸渗流计算的方法有多种，其中常用的方法包括经验公式法、数值模拟法和实测法。
经验公式法是基于实测数据和经验公式进行计算，适用于简单的水闸情况。
数值模拟法是通过建立数学模型，利用计算机进行模拟计算，适用于复杂的水闸情况。
实测法是通过野外观测和实测数据进行计算，可以提供准确的渗流量。
在水闸渗流计算的实际应用中，可以用于水闸的设计、运行管理和水资源管理等方面。
例如，在水闸设计中，需要确定水闸的渗透性能和渗流量，以便合理安排水闸的结构和尺寸。
在水闸的运行管理中，可以通过监测渗流量，及时发现渗漏问题，并采取相应的措施进行修复。
在水资源管理中，可以通过水闸渗流计算来评估水资源的利用效率和合理分配水资源。
水闸渗流计算是水闸工程中重要的一部分，它可以帮助我们了解水闸运行中水流的渗透情况，并进行水资源管理和工程设计。
通过合理选择计算方法和考虑相关参数，可以提高水闸的渗透性能和运行效率，实现对水资源的合理利用。
希望本文能够对水闸渗流计算的原理、方法和应用有所了解。
水闸渗透计算范文
水闸渗透计算范文水闸渗透计算是指通过对水闸的一定参数进行测量和计算，得出水闸的渗透性能指标，用以评估水闸的功能和持久性。
正确评估水闸的渗透性能对于水利工程的设计、施工和维护至关重要。
本文将详细介绍水闸渗透计算的原理、方法和计算公式。
一、水闸渗透计算原理水闸的渗透性能是指水闸在一定时间内受到的渗透流量。
水闸的渗透性能主要受到以下几个方面的影响：1.水闸本身的渗透性能。
水闸在设计和施工过程中，常常会使用一些渗透性能较好的材料，如防水胶带、防水涂料等，以提高水闸的渗透性能。
因此，水闸本身的渗透性能是评估水闸渗透性能的重要指标之一2.水闸周围的渗透条件。
水闸周围的渗透条件通常包括土壤的渗透性、地下水位和地下水流动情况等。
水闸周围的渗透条件对水闸的渗透性能有重要影响。
3.水闸的使用环境。
水闸的使用环境主要包括水压、水温和水质等。
不同的使用环境对水闸的渗透性能有不同程度的影响。
水闸的渗透性能通常通过渗透试验进行评估。
常用的渗透试验方法有静态水压试验和渗透试验。
静态水压试验是指在一定时间内以一定的水压作用于水闸表面，并监测渗透流量的试验方法。
渗透试验是指利用试验装置施加一定的压力差，通过测量流量来计算水闸的渗透性能。
二、水闸渗透计算方法水闸的渗透计算通常采用渗流方程进行计算。
渗流方程是描述渗流现象的方程，根据渗透试验数据可以建立相应的渗流方程。
常用的渗流方程有达西定律、布洛克定律和达范定律等。
其中，达西定律是最常用的定律之一，它建立了渗透速率与渗流剖面水头差之间的关系。
达西定律的数学表达式为：Q=K·A·i其中，Q为单位时间内的渗透流量，K为渗透系数，A为渗透面积，i 为水头差。
根据达西定律的表达式，可以通过实际测量的渗透流量、渗透面积和水头差，来计算水闸的渗透系数。
渗透系数是描述水闸渗透性能的重要指标之一三、水闸渗透计算公式根据达西定律，水闸的渗透系数可以通过以下公式计算：K=Q/(A·i)其中，K为渗透系数，Q为单位时间内的渗透流量，A为渗透面积，i 为水头差。
水闸第五节讲解
渗
流
坡 水 0.05 0.07 0.10 0.13 0.17 0.22 0.15 0.25 0.30 0.40 0.50 降平 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 值 段 0.07 0.10 0.13 0.17 0.22 0.28 0.25 0.35 0.40 0.50 0.60
当渗流出口处有反滤层时，表列数值可加大30%。
（3）多层土质地基
当闸基为较薄的壤土层，其下卧层为深厚的相对透水 层时：
闸室上游---宜设置钢筋混凝土或粘土铺盖，或土工 膜防渗铺盖； 闸底板下游段或消力池底板下---应设反滤层、排水 井（深入相对透水层）
（4）岩石地基
闸基为岩石地基时，根据防渗需要： 在闸室底板上游端：设水泥灌浆帷幕 在闸室底板下游端：设排水孔
壤土
粘土
13～ 9
9～7
7～5
5～4
4～3
3～ 2.5
11～ 7
9～5
5～3
3～2
— — — — — — — — 7～4 4～3
2、 地下轮廓布置 总的布置原则：防渗与导渗（即排水）相结合
防渗：上游侧采用水平防渗、垂直防渗--延长渗径 减小作用在底板上的渗透压力，降低闸基平均渗透坡 降 导渗：下游侧设置排水反滤设施--防止在渗流出口 附近发生渗透变形。
一、地下轮廓线的拟定
1. 防渗长度（渗径长度） 指地下轮廓线的长度，即闸基渗流第一根流线长度。 第一根流线长度：不透水的铺盖、板桩及底板与地基 的接触线。 起点：入土点；终点：出土点；中间：连续直线。
《水闸设计规范》(SL265-2001)：闸基防渗长度拟定公式
规划和可研阶段，防渗长度初拟值：
Pf 一一小于 d f 的土粒百分数含量，% ；
水闸底板、闸墩、渗径计算
已知条件 1、闸室分为几孔 2、每孔闸室孔径 3、顺水流方向闸室宽度 4、闸墩材料的容重 5、闸墩宽度 6、闸墩高度 7、闸墩圆头半径 8、底板厚度 9、底板材料容重 10、地基承载力 11、上游水深 12、闸门螺杆距闸墩末端距离 13、交通桥顺水流方向宽度 14、交通桥中心距闸墩末端距离 15、交通桥厚度 16、交通桥材料容重 17、计算单元宽度 内力计算表 重量（KN） 245.94 328.32 70 24.48 668.74 单位 孔 m m KN/m3 m m m m KN/m KN/m3 m m m m m m m
3
数量 2 3 6 24 0.8 3.2 0.4 0.6 24 300 2 3.375 1.7 0.75 0.2 24 3.8
名称 闸墩自重 底板自重 工作桥、支墩 闸门、启闭机 交通桥 合计
符号 W1 W2 W3 W4
力臂(m) 0 0 -0.375 2.25
力距(KN/m) 0 0 -26.25 55.08 28.83
地基反力计算表 28.07 上 ∑W/LB±6*∑M/LB2 30.60 下 名称 单位（KN） 渗透压力和力 -222.3 浮托力 -136.8 闸门前水重 157.5 齿墙重 25.536 齿墙间土重 69.12 σ σ 总垂直力W 水平力P 地基基础材料 砂质粘土 561.80 171
-271.93 -269.40
水闸稳定计算填入黄色数据查表粉红色数据已知条件单位数量062430038内力计算表名称符号闸墩自重w124594底板自重w232832工作桥支墩w37003752625闸门启闭机交通桥w424482255508合计668742883地基反力计算表280727193306026940名称渗透压力和力22231368闸门前水重1575691256180171地基基础材料砂质粘土04稳定系数2251闸室分为几孔3顺水流方向闸室宽度4闸墩材料的容重knm5闸墩宽度6闸墩高度8底板厚度9底板材料容重knm10地基承载力knm11上游水深12闸门螺杆距闸墩末端距离13交通桥顺水流方向宽度14交通桥中心距闸墩末端距离15交通桥厚度16交通桥材料容重17计算单元宽度重量kn力臂m力距knm单位kn总垂直力w水平力pwcap125安全
改进阻力系数法(水闸渗流)
C.2 改进阻力系数法C.2.1土基上水闸的地基有效深度可按公式(C.2.1-1)或(C.2.1-2)计算： 当500≥S L 时, 05.0L T e = (C.2.1-1) 当500 S L 时, 26.15000+=S L L T e (C.2.1-2) 式中 T e ---土基上水闸的地基有效深度(m)；L 0 ---地下轮廓的水平投影长度(m)；S 0 ---地下轮廓的垂直投影长度(m).当计算的T e 值大于地基实际深度时,T e 值应按地基实际深度采用.C.2.2 分段阻力系数可按公式(C.2.2-1)~(C.2.2-3)计算：1 进,出口段(见图C.2.2-1)：441.05.1230+⎭⎬⎫⎩⎨⎧=T S ξ (C.2.2-1)式中 a 0 ---进,出口段的阻力系数；S---板桩或齿墙的入土深度(m)；T---地基透水层深度(m).2 内部垂直段(见图C.2.2-2)：(C.2.2-2)式中 a y ---内部垂直段的阻力系数. 图C.2.2-1 图C.2.2-2图C.2.2-33 水平段(见图C.2.2-3)：()TS S L x x 217.0+-=ξ (C.2.2-3) 式中 a x ---水平段的阻力系数；L x ---水平段长度(m)；S 1 ,S 2 ---进,出口段板桩或齿墙的入土深度(m).C.2.3 各分段水头损失值可按公式(C.2.3)计算：∑=∆=n i ii i H h 1ξξ (C.2.3) 式中 h χ ---各分段水头损失值(m)；a i ---各分段的阻力系数；n---总分段数.以直线连接各分段计算点的水头值,即得渗透压力的分布图形.C.2.4 进,出口段水头损失值和渗透压力分布图形可按下列方法进行局部修正： 1 进,出口段修正后的水头损失值可按公式(C.2.4-1)~(C.2.4-3)计算(见图C.2.4-1)：0''0h h β= (C.2.4-1)∑==ni i h h 10 (C.2.4-2)⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=059.0212121.1'2''T S T T β (C.2.4-3) 图C.2.4-1式中 h '0 ---进,出口段修正后的水头损失值(m)；h 0 ---进,出口段水头损失值(m)；β'---阻力修正系数,当计算的β′≥1.0时,采用β′＝1.0；S ' ---底板埋深与板桩入土深度之和(m)；T '---板桩另一侧地基透水层深度(m).2 修正后水头损失的减小值,可按公式(C.2.4-4)计算：()0'1h h β-=∆ (C.2.4-4)式中 Δh---修正后水头损失的减小值(m).3 水力坡降呈急变形式的长度可按公式(C.2.4-5)计算：T I HhL N i X ∑=∆∆=ξ1'(C.2.4-5)式中 L'x ---水力坡降呈急变形式的长度(m).4 出口段渗透压力分布图形可按下列方法进行修正如图C.2.4-2所示,图C.2.4-2中的QP ′为原有水力坡降线,根据公式(C.2.4-3)和(C.2.4-4)和公式(C.2.4-5)计算的⑽h 和L'x 值,分别定出P 点和O 点,连接QOP,即为修正后的水力坡降线.图C.2.4-2C.2.5 进,出口段齿墙不规则部位可按下列方法进行修正(见图C.2.5-1和图C.2.5-2)： 图C.2.5-1 图C.2.5-21 当h x ≥Δh 时,可按公式(C.2.5-1)进行修正：h h h x x ∆+=' (C.2.5-1)式中 h x ---水平段的水头损失值(m)；h'x ---修正后的水平段水头损失值(m).2 当h x ＜Δh 时,可按下列两种情况分别进行修正：1)若h x +h y ≥Δh,可按公式(C.2.5-2)和公式(C.2.5-3)进行修正：x x h h 2'= (C.2.5-2)h h h h y y -∆+='(C.2.5-3)式中 h y ---内部垂直段的水头损失失值(m)；h'y ---修正后的内部垂直段水头损失值(m).2)若h x +h y ＜Δh,可按公式(C.2.5-2),公式(C.2.5-4)和公式(C.2.5-5)进行修正：y y h h 2'= (C.2.5-4)()y x cd cd h h h h h +-∆+=' (C.2.5-5)式中 h cd ---图C.2.5-1和图C.2.5-2中CD 段的水头损失值(m)；h'cd ---修正后的C Ρ段水头损失值(m).以直线连接修正后的各分段计算点的水头值,即得修正后的渗透压力分布图形.C.2.6 出口段渗流坡降值可按公式(C.2.6)计算：''0Sh J = (C.2.6) 式中 J---出口段渗流坡降值.。
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。
水闸渗透压力计算例题
选择题在进行水闸渗透压力计算时，以下哪个参数是不需要考虑的？A. 上下游水位差B. 水闸底板厚度C. 土壤的渗透系数D. 水闸的建筑材料密度（正确答案）渗透压力的计算公式中，通常与哪项因素成正比？A. 土壤颗粒大小B. 水头高度（正确答案）C. 渗流路径长度D. 土壤含水量在确定水闸底板的渗透压力时，应首先明确哪个条件？A. 水闸的设计流量B. 上下游的水位关系（正确答案）C. 水闸的开启频率D. 水闸的建造年代下列哪项不是影响水闸渗透压力计算准确性的因素？A. 土壤层的地质构造B. 地下水位的变化C. 水闸附近的植被类型（正确答案）D. 渗流路径上的土质变化在进行渗透压力分析时，采用哪种方法可以更准确地反映实际情况？A. 忽略土壤的非均质性B. 仅考虑静水压力C. 进行现场渗透试验（正确答案）D. 使用统一的标准渗透系数水闸渗透压力的增大可能导致哪种后果？A. 水闸稳定性增强B. 水闸底板受力减小C. 水闸上下游水位差减小D. 水闸结构安全风险增加（正确答案）在计算水闸渗透压力时，若上下游水位差增大，则渗透压力会如何变化？A. 减小B. 保持不变C. 增大（正确答案）D. 无法确定下列哪项措施可以有效减小水闸的渗透压力？A. 增加水闸的开启次数B. 降低水闸的底板高程C. 在水闸周围设置截渗墙（正确答案）D. 提高上下游的水位差在进行水闸渗透压力计算前，需要收集哪些基础数据？A. 水闸的设计图纸和上下游水位历史记录（正确答案）B. 水闸附近的气温和降雨量数据C. 水闸建造时的施工日志D. 水闸周边地区的植被覆盖情况。
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【例4-1】某水闸地下轮廓布置及尺寸如图4-28所示。
混凝土铺盖长10.50m，底板顺水流方向长10.50m，板桩入土深度4.4m。
闸前设计洪水位104.75m，闸底板堰顶高程100.00m。
闸基土质在高程100.00～90.50m之间为砂壤土，渗透系数K砂=2.4×10-4cm/s，可视为透水层，90.50m以下为粘壤土不透水层。
试用渗径系数法验算其防渗长度，并用直线比例法计算闸底板底面所受的渗透压力。
（一）验算地下轮廓不透水部分的总长度（即防渗长度）。
上游设计洪水位104.75m，关门挡水，下游水位按100.00m考虑，排水设施工作正常。
C，作用水头为
根据表4-2，可知砂壤土的渗径系数0.5=
()m
104=
-
∆H
.
=
.
.4
00
75
100
75
故最小防渗长度为
()m
=
∆
C
L
⨯
=H
.
75
23
75
.4
0.5=
地下轮廓不透水部分的实际长度为
+
⨯
+
+
+
+
+
=
L
9.0⨯
+
⨯
+
5.0
7.0
6.0
5.1
2
4.4
414
6.0
.1
414
8.7
5.0
.1
实
1. 将地下轮廓不透水部分的总长度展开，并按一定的比例画成一条线，将各角隅点1、
2、3 ……、17 依次按实际间距标于线上。
2. 在此直线的起点作一长度为作用水头 4.75m 的垂线 1-1′, 并用直线连接垂线的顶点 1′与水平线的终点17 。
1′~17 即为渗流平均坡降线。
3. 在各点作水平线的垂线与平均坡降线相交，即得各点的渗透压力水头值。
准确的渗压水头值可用比例公式计算求得。
4. 将1、2、3、……、17 各点的渗压水头值垂直地画在地下轮廓不透水部分的水平投影上，用直线连接各水头线的顶点，即可求出铺盖和底板的渗压水头分布图[ 图 4-28 (c ) ] 。
【例4-2】 用改进阻力系数法计算例4-1中各渗流要素。
（一）阻力系数的计算
1.有效深度的确定
由于
)m (5.205.10100=+=L ，
)m (0.600.9400.1000=-=S ，故
542.30
.65
.2000<==S L ，按式（4-19）计算e T
)m (5.95.9000.100m 72.13242.36.15
.20526.150
00=-=>=+⨯⨯=+=
T S L L T e
故按实际透水层深度m 5.9=T 进行计算。
2.简化地下轮廓 将地下轮廓划分成十个段，如图4-29（a ）所示。
3.计算阻力系数[ 图4-29（b ）]
（1）进口段：将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为0.5m ，铺盖厚度为0.4m ，故)(9.04.05.0m S =+=，m T 5.9=。
按表（4-3）计算进口段阻力系数01ξ为
48.044.05.99.05.144.05.12
/32
/301=+⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=+⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=T S ξ
（2）齿墙水平段：021==S S ，m 6.0=L ，m 6.8=T ，按表（4-3）计算齿墙水
平段阻力系数1x ξ为
()07.06
.86
.07.0211==+-=
T S S L x ξ
（3）齿墙垂直段：m 5.0=S
，m 1.9=T 。
按表（4-3）计算齿墙垂直段的阻力系数
1y ξ为
06.01.95.014ctg ln 214ctg ln 2
1
=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=
ππππξT S y （4）铺盖水平段：m 5.01
=S ，m 6.52=S ，m 75.10=L ，按表（4-3）计算铺盖
水平段阻力系数2x ξ为
()()71.01
.96.55.07.075.107.0212=+⨯-=+-=
T S S L x ξ
（5）板桩垂直段：m 6.5=S ，m 1.9=T ，根据表（4-3）
，板桩垂直段阻力系数2y ξ为
74.01.96.514ln 2
2=⎪⎭
⎫
⎝⎛
-=ππ
ξctg
y （6）板桩垂直段：m 9.4=S ，m 4.8=T ，根据表（4-3）
，板桩垂直段阻力系数3y ξ为
69.04.89.414ln 2
3=⎪⎭
⎫
⎝⎛
-=
ππ
ξctg
y （7）底板水平段：m 9.41
=S ，m 5.02=S ，m 75.8=L ，m 4.8=T ，故底板水
平段阻力系数3x ξ为
()59.04
.85.09.47.075.83=+-=
x ξ
（8）齿墙垂直段：m 5.0=S ，m 4.8=T ，根据表（4-3）
，则齿墙垂直段的阻力系数4y ξ为
06.04.85.014ln 2
4=⎪⎭
⎫
⎝⎛
-=
ππ
ξctg
y （9）齿墙水平段：021==S S ，m 0.1=L ，m 9.7=T ，按表（4-3）计算齿墙水
平段阻力系数4x ξ为
13.09
.70
.14==
x ξ （10）出口段：出口段中m 55.0=S ，m 45.8=T ，按表（4-3）计算其阻力系数02
ξ为
46.044.045.855.05.12
/302
=+⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯=ξ
（二）渗透压力计算 1.求各分段的渗压水头损失值 根据式（4-18） ∆H ∑=
i
i
i h ξξ，其中m 75.4=∆H ，且 99.346.013.006.059.069.074.071.006.007.048.07
1
=+++++++++=∑=i i ξ
（1）进口段 )m (57.048.019.148.099
.375.411=⨯=⨯=∆H ∑=
ξξh （2）齿墙水平段 )m (08.007.019.12
=⨯=h （3）齿墙垂直段 )m (07.006.019.13=⨯=h （4）铺盖水平段
)m (85.071.019.14
=⨯=h （5）板桩垂直段 )m (88.074.019.15=⨯=h （6）板桩垂直段 )m (82.069.019.16
=⨯=h
（7）底板水平段
)m (70.059.019.17=⨯=h
（8）齿墙垂直段 )m (07.006.019.18=⨯=h （9）齿墙水平段 )m (16.013.019.19=⨯=h （10）出口段 )m (55.046.019.110=⨯=h
2. 进出口水头损失值的修正
（1）进口处按式（4-20）计算修正系数1β'为
⎥
⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛'⨯-
='059.02121
21.12
1T
S T T β
66.0059.05
.99.025.96.8121
21.12
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫
⎝⎛⨯-
= 0.166.01<='β，应予修正。
进口段水头损失应修正为
)m (38.057.066.011'1=⨯='=h h β
进口段水头损失减小值1h ∆为
)(15.0)(19.038.057.0321m h h m h =+>=-=∆ 故应按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水头损失值为
)m (16.008.0222'2=⨯==h h
)m (14.007.0223'3=⨯==h h
()())
m (89.007.008.019.085.03214'4=+-+=+-∆+=h h h h h
（2）出口处亦按式（4-20）计算修正系数2
β'为 156.0059.045
.855.0245.89.7121
21.12
2
<=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫
⎝⎛⨯-='β
出口段水头损失应修正为
)m (31.055.056.0102
'
10=⨯='=h h β
)m (23.0)(24.031.055.098m 10=+>=-=∆h h h
图 4-29 改进阻力系数法计算图 （单位：m ）
（a ）渗流场分段图；（b ）阻力系数计算图；（c ）渗压水头分布图
故应按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水头损失值为
)m (32.016.0229'9=⨯==h h
)m (14.007.0228'
8=⨯==h h ()())m (71.007.016.024.070.089107'7=+-+=+-∆+=h h h h h。