渠道渗漏所处的阶段不同,其渗漏边界条件有差别,因此不同渗漏阶段就应采用相应的渗漏量计算公式。
8.2.3.1 竖向渗漏阶段
此阶段多采用半经验半理论计算公式。
(1)当均质透水层厚度很大,透水性较强,且地下水埋深相当大时,自渠道中渗出的水流似一竖直垂线(图8-5),它的水力梯度接近于1。此时稳定渗漏量计算公式为:
式中:q——渠道单位时间单位长度渗漏量(m3/s·m);
K——岩土体渗透系数(m/s);
B——渠道水面宽度(m);
H0——渠水深度(m);
C1——与B/H0比值有关的系数,由图8-6确定或查表8-1获得。
考虑渠道水力要素,稳定渗漏量计算公式为:
图8-5 均质土层中渠道竖向渗漏示意图
图8-6 C1与B/H0关系曲线
表8-1 C1值与水面宽度、水深及渠坡关系表
注:1.表中m为边坡系数,即边坡角的余切值;
2.实用时,中间值可内插。
式中:b——渠底宽度(m);
a——考虑到侧渗所加的修正系数,a=1.1~1.4;
m——渠道边坡系数,即边坡角的余切值;
其他符号意义同前。
(2)当距渠道深为T处有强透水层,且其中有埋藏不深的地下水时,该强透水层成为良好的排水通道(图8-7)。其稳定渗漏量计算公式为:
式中:C2——与B/H0及T/H0有关的系数(图8-8);其他符号意义同前。
以上计算公式适用于无防渗措施或采用渠槽翻松夯实、黏土护面或浆砌石护坡等简单的防渗形式的渠道。
图8-7 下部有强透水层情况下渠道渗漏
图8-8 C2与B/H0及T/H0的关系曲线
8.2.3.2 回水渗漏阶段
当出现地下水峰后,即可按下式计算:
式中:Qh——回水渗漏稳定阶段的渗漏量(m3/s);
Qj——竖向渗漏稳定阶段的渗漏量(m3/s);
β——校正系数,与渠道流量及地下水埋深有关,按表8-2确定。
表8-2 回水渗漏阶段渗漏量校正系数β值
注:实用时中间值可内插。
8.2.3.3 侧向渗漏阶段(www.daowen.com)
此阶段一般采用地下水动力学公式按下面两种情况进行计算:
(1)在斜坡地段,当排水点隔水层顶板低于河水位时[图8-9(a)],渗漏量可按下式计算:
式中:h1、h2——分别为渠道及排水点处潜水含水层厚度(m);
H1、H2——分别为渠道及排水点处潜水位(m);
L——渠道至排水点的水平距离(m)。
(2)在斜坡地段,当排水点隔水层顶板高于河水位时[图8-9(b)],渗漏量可按下式计算:
图8-9 渠道侧向渗漏计算图解
上述各渗漏阶段,除了用公式计算外,还可采用实测流量的方法计算渗漏量。此法即对某一计算长度l的渠道,分别测定流入断面及流出断面的流量,并用渗漏强度这一指标来表征该测段渗漏量的大小。所谓渗漏强度,即是每千米的流量损耗与入流量之比值,用下式表示:
式中:δl——渠道渗漏强度(m-1);
l——渠段长度(m);
Q入——流入断面的渠道流量(m3/s);
Q出——流出断面的渠道流量(m3/s)。
测定计算工作应在一定时间内不同的季节多次进行,且划分为不同的渠段,计算结果可对比多段的渗漏强度。
为了确切地评价渠道所发挥的效益,引入“渠系有效利用系数”这一指标,其含义即是渠尾流量与渠道设计流量之比值,以百分数表示:
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