堤壩滲漏熱源法及示蹤理論研究.pdf

1、本文提出用熱源法對堤壩滲漏進行定性和定量的研究,借鑒環(huán)境同位素示蹤和人工示蹤理論的研究成果,利用環(huán)境同位素方法對堤壩滲漏問題進行調(diào)查,并提出了人工示蹤廣義稀釋模型.首先,利用溫度在地層和庫水中分布規(guī)律的不同,提出用熱源法定性研究堤壩的滲漏問題.地層溫度的分布規(guī)律是溫度隨深度的增加而升高,而對于庫水而言,通常是溫度隨庫水深度增加而遞減的.而在鉆孔測量溫度時,由于地下水流動的影響,鉆孔溫度曲線將發(fā)生異常變化.據(jù)此,就可以利用熱源法定性地判斷

2、堤壩滲漏的途徑.其次,利用熱源法建立了堤壩滲漏的兩個定量計算模型.1)建立了堤壩管涌滲漏持續(xù)線熱源模型.若在一段時間內(nèi)堤壩的管涌滲漏流速變化相對較小,則滲漏水可以看作是一個持續(xù)作用的線熱源,在這段時間內(nèi)線熱源的強度與滲漏流速有關(guān),通過研究管涌滲漏水對地層溫度的影響,利用熱源法的原理建立管涌滲漏的持續(xù)線熱源法模型.2)建立了堤壩滲漏虛擬熱源法模型.與堤壩管涌滲漏持續(xù)線熱源模型不同的是,虛擬熱源法模型研究的對象是長期較為穩(wěn)定的堤壩管涌滲漏,

3、將堤壩管涌水看作線熱源,假設(shè)存在一個虛擬的熱源,地層溫度是由真實的熱源和虛擬熱源共同作用的結(jié)果.通過對管道流溫度分布的分析,得出由溫度分布計算管涌流速的公式.3)根據(jù)能量守恒原理,利用熱源法對堤壩滲漏進行定量計算.滲漏水與周圍地層將進行熱量的交換.低溫的滲漏水從地層中吸收熱量,而地層則釋放出熱量.根據(jù)能量守恒原理,這兩個熱量是相等的.由此可以推測出可能的滲漏區(qū)域并計算其滲漏量.人工示蹤方法已在堤壩滲漏探測中得到很多應(yīng)用.但是,傳統(tǒng)點稀釋

4、方法由于孔中垂向流的存在以及其它稀釋因素的影響,其應(yīng)用受到限制.針對這一狀況,本文對人工示蹤方法進行了研究,建立了人工示蹤廣義稀釋模型,對各種情況下模型的應(yīng)用進行了探討,并討論了不同情況下流場畸變系數(shù)α的選取.所建立的廣義稀釋模型可以放寬點稀釋方法的限制條件,可以定量地同時測定出地下水的水平流速和垂向流速,擴大了人工示蹤方法的應(yīng)用范圍.溫度和環(huán)境同位素示蹤方法同屬于天然示蹤方法,且前者是后者的重要影響因素.本文利用環(huán)境同位素示蹤方法對堤