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(duì)堤壩滲漏進(jìn)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(duì)堤壩滲漏問(wèn)題進(jìn)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(kù)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(wèn)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(duì)于庫(kù)水而言,通常是溫度隨庫(kù)水深度增加而遞減的.而在鉆孔測(cè)量溫度時(shí),由于地下水流動(dòng)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(gè)定量計(jì)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(shí)間內(nèi)堤壩的管涌滲漏流速變化相對(duì)較小,則滲漏水可以看作是一個(gè)持續(xù)作用的線熱源,在這段時(shí)間內(nèi)線熱源的強(qiáng)度與滲漏流速有關(guān),通過(guò)研究管涌滲漏水對(duì)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(duì)象是長(zhǎng)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(gè)虛擬的熱源,地層溫度是由真實(shí)的熱源和虛擬熱源共同作用的結(jié)果.通過(guò)對(duì)管道流溫度分布的分析,得出由溫度分布計(jì)算管涌流速的公式.3)根據(jù)能量守恒原理,利用熱源法對(duì)堤壩滲漏進(jìn)行定量計(jì)算.滲漏水與周?chē)貙訉⑦M(jìn)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(gè)熱量是相等的.由此可以推測(cè)出可能的滲漏區(qū)域并計(jì)算其滲漏量.人工示蹤方法已在堤壩滲漏探測(cè)中得到很多應(yīng)用.但是,傳統(tǒng)點(diǎn)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(duì)這一狀況,本文對(duì)人工示蹤方法進(jìn)行了研究,建立了人工示蹤廣義稀釋模型,對(duì)各種情況下模型的應(yīng)用進(jìn)行了探討,并討論了不同情況下流場(chǎng)畸變系數(shù)α的選取.所建立的廣義稀釋模型可以放寬點(diǎn)稀釋方法的限制條件,可以定量地同時(shí)測(cè)定出地下水的水平流速和垂向流速,擴(kuò)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(duì)堤