【摘要】現(xiàn)階段，在我國的水利工程建設(shè)中，已經(jīng)廣泛的運(yùn)用了防滲帷幕技術(shù)，并通過該技術(shù)，來全面提高壩基的防滲能力，該技術(shù)施工便捷，經(jīng)濟(jì)效益較高，同時(shí)環(huán)保、安全。為了深入研究該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)其帷幕，本文進(jìn)行了相關(guān)研究與分析，望對相關(guān)水利建設(shè)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】軟基重力壩；防滲帷幕；設(shè)計(jì)

目前，隨著我國水利工程的建設(shè)與發(fā)展，工程的滲流問題也越來越嚴(yán)重，經(jīng)常會導(dǎo)致其出現(xiàn)多種水庫失事事件，因此，怎樣才能做好地基的防滲工作是水利部門研究的熱點(diǎn)。在防滲工程中，防滲帷幕應(yīng)用較為廣泛，本文對此研究分析了其模型理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，并從帷幕的位置、厚度、深度和灌漿流程等方面探討了優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，現(xiàn)將研究內(nèi)容論述如下。

一、計(jì)算方法與理論基礎(chǔ)

（一）敏感性分析

簡單來說，我們所說的額敏感性分析，指的就是通過對下面幾項(xiàng)內(nèi)容的研究分析，即：下游壩趾處的滲透水力梯度和壩基滲漏量依照各種巖性滲透性變化和滲墻長度、深度的規(guī)律，這組規(guī)律是滲墻帷幕設(shè)計(jì)方案的主要依據(jù)。

（二）滲流場數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)

在本論文中，我們在進(jìn)行滲透率試驗(yàn)研究時(shí)，所采用的主要是達(dá)西定律。所謂達(dá)西定律是指以下公式：

式中：A表示過水?dāng)嗝婷娣e；υ表示流速；Q表示滲流量；K表示滲透系數(shù)，而h表示測壓管水頭。該定律應(yīng)用過程中，臨界雷諾數(shù)Re通常選為5，它的應(yīng)用下限是終止于粘性土中微小流速的滲流。在工程中，只要細(xì)裂隙巖體的滲流符合層流規(guī)律，就可采用這個(gè)定律。

（三）灌漿設(shè)計(jì)采用的遺傳算法

所謂的遺傳算法，是目前一種比較新型的測算方法，它屬于一種智能化的運(yùn)算方式，可模擬自然界進(jìn)化過程。這種算法的編碼精度公式為：

這個(gè)式子中l(wèi)表示為編碼串的長度，而Umin表示最小值，Umax表示最大值求解目標(biāo)函數(shù)的最大值的公式如下：

這個(gè)式中，Cmin表示的是群體方差的函數(shù)。以往的帷幕灌漿設(shè)計(jì)主要采用半經(jīng)驗(yàn)公式，但是這種遺傳算法能夠更加優(yōu)化上述設(shè)計(jì)，將帷幕灌漿的造價(jià)定位最優(yōu)函數(shù)，主要是目標(biāo)是減輕滲透壓力，降低滲漏量，在水力梯度得以保持的前提下，通過滲透壓力和滲漏量來建模。最終得到帷幕灌漿設(shè)計(jì)的模型如下：

上式中，P表示的是帷幕灌漿的工程造價(jià)；Q表示總滲透量；而kc表示的是滲透系數(shù)，tc表示帷幕灌漿的厚度；hc表示深度，F(xiàn)表示總滲透壓力，G表示壩基的最大水利梯度。

（四）Fluent數(shù)值模擬程序

簡單來說，在這種模擬程序當(dāng)中，所運(yùn)用的主要是有限體積法，來進(jìn)行離散方程的建立，與此同時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。在本文中，這個(gè)數(shù)值模擬程序設(shè)置情況如下：①利用其絕對速度公式、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)以及分離式求解器。②層流模型由粘性模型設(shè)置得出。期間對多相流的耦合不予考慮。③采用SIMPLE算法。④計(jì)算的收斂精度為1.0×10-4。

二、防滲帷幕優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)研究

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)帷幕深度

我們在進(jìn)行帷幕深度的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)帷幕深度首先要探討帷幕深度和壩基滲流場的關(guān)系。首先，建立數(shù)值模擬物理模型，主要的測算區(qū)域選為河床中央垂直壩軸線的剖面區(qū)域，此時(shí)的深隔水層為T=100m，區(qū)域長度為壩建基面長（60m）加壩前水深的2倍（80m×2），最終長度為220m。坐標(biāo)系為壩踵位置。將水流方向定為x軸，y軸為正向鉛直向上。本文設(shè)定壩基的滲透系數(shù)和帷幕的滲透系數(shù)之比為w，文中對比探討w=10，w=50，w=100時(shí)的情況，最后經(jīng)由計(jì)算得出該區(qū)域的具體參數(shù)。

（二）帷幕厚度的優(yōu)化設(shè)計(jì)

同上述一樣，選取帷幕深度40m，然后將帷幕的位置選定為距壩踵10m處，最終測算出區(qū)域滲流量示意圖。帷幕的厚度由3m逐漸增加后，滲流量逐漸降低，所以增加帷幕厚度可以控制滲流量，帷幕厚度增加后速度矢量明顯減少，這表明帷幕厚度影響壩基的滲流量，厚度越厚，壩基滲流量越小.帷幕厚度增加之后，壩基揚(yáng)壓力的變化不大，說明二者作用關(guān)系不明顯，這也就說明了盲目增加帷幕厚度對防滲效果的作用不明顯，本次研究依照工程實(shí)際需要建議設(shè)定其厚度為6m，而其他工程要依實(shí)際情況而定。

（三）帷幕位置的優(yōu)化設(shè)置

根據(jù)上述的討論結(jié)果，我們將重力壩的壩基深度設(shè)置為100m，而帷幕深度選為40m，厚度選為6m，在此基礎(chǔ)之上模擬帷幕的位置，位置選為0、5、10、15和20m，計(jì)算并分析其區(qū)域內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，帷幕位置和滲流量、揚(yáng)壓力的關(guān)系如圖1所示。

（1）帷幕位置與建基面上揚(yáng)壓力之間的關(guān)系

（2）帷幕位置與垂直剖面上滲流量的關(guān)系

三、結(jié)語

總而言之，在長期的社會發(fā)展過程中，我國的科學(xué)技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展與進(jìn)步，水利工程對防滲技術(shù)的要求越來越高，因此本研究從防滲設(shè)計(jì)中帷幕的厚度、深度和位置等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)做研究。但是該項(xiàng)技術(shù)目前仍然不夠完善，仍需要相關(guān)部門進(jìn)行深入的研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)。力求綜合提高帷幕應(yīng)用價(jià)值，提升防滲能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永爽.重力壩在軟基環(huán)境下的施工問題及防范[J]. 科技致富向?qū)В?014，17：182.