由于渗透损失为暂时性渗漏,其水量较小,一般情况下可忽略不计。K按加权法求得[6]:10.1.4.2 绕坝渗漏量Q绕坝的估算绕坝渗漏水流有潜水类型和承压水类型两种,计算方法稍有不同。图10-10单层岩土体分水岭渗漏量计算剖面无坡积层;有坡积层2.单层透水层分水岭、隔水层倾斜时(图10-......
2023-09-18
如何估算渠道渗漏量-水文地质勘察
【摘要】：10.5.4.5 利用入渗强度与入渗时间的关系式计算渠道单位湿润面积的入渗量根据式,采用数值计算法就可算出渠
当渠基为可透水层、渠道的设计水位高于地下水位时,渠道就存在渗漏问题。此时,需要对渠道的漏水量进行计算。
10.5.4.1 类比法
类比法就是选择地质条件相似的邻区老渠道,根据它在未防渗前的多年实测渗漏资料,推算新建渠道的渗漏量[7]。
例如陕西宝鸡峡塬边渠道,1971年竣工。根据其邻近土质相近的泾、洛、渭三个老灌区多年的实测资料,未防渗前,三个老灌区渠道的“每公里渗漏损失率”(即渠水从首端流至末端,因渗漏而减少的流量百分数再除以渠长)为0.4%～0.5%,因此可按0.4%来估算新建的塬边渠道的渗漏损失量。具体算法如下[7]:
塬边渠道设计流量为50m3/s,干渠长89.5km,则其每公里渗漏损失量为:
50×0.4%=0.2(m3/s)
故该渠道总损失流量为: 0.2×89.5=17.9(m3/s)
渠道的利用系数为: (50-17.9)÷50=0.64
10.5.4.2 根据规范法计算渠道渗漏量
据SL 373—2007《水利水电工程水文地质勘察规范》附录Ⅰ,可按照下面情况选择相应的公式计算渠道的渗漏量。
(1)当地层均质、厚度大,深部无潜水时,渠道的渗漏量为[54]:
图10-22 C1与B/H0关系曲线 图(据SL 373—2007《水利水电工程水文地质勘察规范》)
式中:q为渠道单位长度的渗流量,m3/d;K为地层的渗透系数,m/d;B为梯形断面渠道的水面宽度,m;H0为渠道内水深,m;C1为系数,根据B/H0和边坡m值查图10-22求得。
(2)当渠道下深处埋藏有透水性好的地层,且地下水位于此层,未造成壅水(图10-23)。此时,渠道的渗漏量为[54]:
式中:C2为系数,根据H/H0查图10-24求得;其他符号意义同式(10-66)。
(3)按每公里渠道损失率计算法[54]:
图10-23 地下水埋深较大的渠道渗漏示意图(SL 373—2007《水利水电工程水文地质勘察规范》附录Ⅰ)
图10-24 C2与B/H0关系 曲线图(SL 373—2007《水利水电工程水文地质勘察规范》附录Ⅰ)
式中:Q净为渠道的净流量,m3/s;A、m分别为系数和指数,根据相似地区实测资料选用。无实测资料时,可近似地采用表10-5的数值[54]。
表10-5 A、m的值(据SL 373—2007《水利水电工程水文地质勘察规范》)
或[54] 
式中:K为地层的渗透系数,m/d;Q净的意义同式(10-68)。
10.5.4.3 根据测流法计算渗漏量和渗漏强度
选择渠道顺直、出入口相对较少的渠段,利用测流仪分别测定出上、下两个断面的流速,再根据渠道流水断面的面积分别计算出上、下断面的流量。根据测流计算结果,按最小二乘法原理,作上、下断面流量的关系图。
则上、下断面流量Q上-Q下的相关直线在纵轴上的截距为上下断面间的渗漏量ΔQ;而ΔQ与上下断面间的距离之比即可得到渠道单位长度的渗漏强度q0[7]。
10.5.4.4 利用动态观测法计算渗漏量
选取井水位变化与渠水关联性好的水井或钻孔的水位动态进行历时观测。若含水层均质,各向同性,隔水底板水平,则渠水的一次涨水过程,含水层中的水位变化可近似视为一维非稳定渗透。
令与渠道距离为x处地下水位在t时刻的变化量为:u(x,t)=hx,t-h0,0。据图10-25,河渠附近地下水位的变化可用微分方程表示[55]:
图10-25 渠道一维非稳定渗漏数学模型示意图(据 薛禹群,1986)
初始条件:u(x,0)=0 (0＜x＜∞)
河渠边界:u(0,t)=Δh0,t(t＞0)
无限边界:u(∞,t)=0(t＞0)
其中 a=Khm/μ
hm=(hx,t+hx,0)/2
式(10-70)中,a为压力传导系数。
当渠水位迅速上升Δh0,t=h0,t-h0,0并基本不变时,式(10-70)的解为[55]:
即
hx,t=h0,0+h0,tF(λ)
其 中: 
而
故
据式(10-71),有:
Δhx,t=hx,t-h0,0=u(x,t)=Δh0,t F(λ)
两边取对数后得:
把式(10-73)两边取对数得:
对同一钻孔而言,上式中的
为常数。式(10-74)和式(10-75)表明在双对数坐标纸上,
曲线和F(λ)_
曲线的图形是相同的,只是坐标平移了
而已。因此可利用实际资料曲线
与标准曲线
进行配线,求出相关参数[55]。
以黄河下游冲积平原渠村引黄主干渠之一的丰收渠为例,选取其中的典型河段。其渗漏量计算步骤如下[56]:
(1)绘制F(λ)-1/λ2标准曲线。根据式(10-72)绘制,或根据λ与F(λ)的关系表绘制(可查薛禹群主编《地下水动力学》中表2-1)[55]。
(2)绘制Δhx,t/Δhx,0-t曲线。Δhx,t是水井的水位升幅,Δh0,t是渠道的水位升幅(恒定不变)。再使Δhx,t/Δh0,t t曲线与标准曲线拟合,取任一点A(图10-26),可得到如下数据[56]:
1/λ2=4, t=900min
图10-26 根据水位动态配线法计算压力传导系数(据 张连胜,2005)
利用式(10-73)可计算出丰收渠的压力传导系数为[56]:a=38440m2/d。
(3)计算渠道单宽渗漏量。渠道单宽渗漏量(q0)可利用式(10-76)计算[55]:)
式中:T为导水系数(事先已用多孔抽水试验求取),T=Khm 1451m2/d;Δh0,t为河水位变幅;a为压力传导系数(前面已求得);ti-1为计算时段。
利用式(10-76)求得丰收渠单侧单宽的渗漏水量为[56]:q0=0.0345m3/(s·km)。
(4)渠道总的渗漏量的计算。丰收渠道两侧地形平坦,且渠水位高于地面,可近似认为渠水向两侧均匀补给地下水,渠道总的渗漏量(Q)应为两倍的单侧渗漏量。即为0.069m3/(s·km)。
丰收渠用测流法和动态观测法求取渠道的渗漏强度分别为0.083m3/(s·km)和0.069m3/(s·km)。两种方法结果较相近,但动态观测法具有人员投入少、设备简单、工作周期短、工作量少、经济等优点[56]。
10.5.4.5 利用入渗强度与入渗时间的关系式计算渠道单位湿润面积的入渗量
根据式(10-64),采用数值计算法就可算出渠道单位湿润面积的入渗量QT[53]:
式中:QT为渠道单位湿润面积的入渗量,L/m2;其余符号意义同式(10-64)。
另外也可用一种较粗略较简便的方法估算[53]:
式中:T为渠道的入渗时间,h;A为回归经验系数,由式(10-64)求得;其余符号同前。
在计算时,T的取值可按渠道行水初期的入渗时间为0.5小时、中期为1小时、终期为2.0小时,然后利用上式分别求出各时期相应的QT值。
对于渠长L(m)、湿周X(m)的渠道在时间T内的入渗总量WT(L)为[53]:
10.5.4.6 对有防渗层渠道的渗漏量计算
对具有土质防渗层的渠道,其渗漏量的计算式为[52,57,58]:
式中:qs为渠道防渗后单位渠长的渗漏流量,m3/s;C1为系数,由渠道过水断面参数B/H0和m查图10-22求得;K为原渠床土壤的渗透系数,m/s;K1为土质防渗层的渗透系数,m/s;B为渠道水面宽度,m;δ1为黏土质防渗层的厚度,m;H0为渠道水深,m;m为渠道边坡系数,m=cotα,α为边坡角。
该公式的适用条件为:整个过水断面都铺设防渗层,且防渗层为土质防渗层,渗流状态为自由渗漏。若为顶托渗漏,则先按自由渗漏计算公式计算渗漏量,再乘以γ2(校正系数)。
若防渗层为土工膜或混凝土等非土质防渗层,可按照渗漏量相等的原则,先把非土质防渗层的厚度换算成相应厚度的黏土防渗层,再用式(10-80)计算渠水的渗漏量,换算式为[58]:
式中:δ1为等效黏土质防渗层的厚度,m;K1为等效黏土质防渗层的渗透系数,m/s;δ2为非土质防渗层的厚度,m;K2为非土质防渗层的渗透系数,m/s。
如聚乙烯(PE)土工膜的渗透系数为1×10-13 m/s,膜的厚度为3×10-4 m,可将其换算成渗透系数为1×10-8 m/s的黏土层厚度为30m[58]。
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