李德成
(黑龍江省慶達水利水電工程有限公司,哈爾濱 150080)
現(xiàn)有灌區(qū)在考慮渠道防滲的必要性和選擇防滲方法時,都需要預先知道渠道的滲漏損失。滲漏損失一般通過實測確定,或用理論公式和經驗公式計算。在理論計算公式計算方法下,影響渠道滲漏量的因素復雜,很難全面考慮,因而不得不簡化一些條件,采取某些假設,導致理論公式計算的結果只是一些近似數(shù)值。經驗公式是根據(jù)一些實測數(shù)字統(tǒng)計而得,應用時與某一渠道的具體條件不會完全一樣。實測方法則比較符合實際,各地多采用些方法,只是過去由于儀器設備的限制,成果亦不夠理想;但在近些年這方面的條件已有了明顯改善,實測方法也突現(xiàn)出其實用性和有效性?,F(xiàn)就幾種常用的渠道滲漏損失實測方法分析介紹如下,以供參考。
選定一中間無支流的典型渠段,設置上下兩個斷面進行測流,兩斷面的流量差即為該渠段的滲漏損失量(水面蒸發(fā)損失忽略不計)。常以每公里損失流量占進入該渠段流量的百分數(shù)表示,即:
式中:σ為每km損失的流量占流入該渠段流量的百分數(shù),%;L為渠段長度,km;Q進為流入上斷面的流量,m3/s;Q出流出下斷面的流量,m3/s。
實測斷面流量的方法很多,如采用速儀、量水堰、量水槽等方法,應根據(jù)具體情況選定適宜的測流方法。一般小型渠道可用量水堰測流。選擇典型渠段時,其地質和水文地質條件要有代表性,渠段要順直,斷面要規(guī)則,并有足夠的長度。當正常流量Q<1 m3/s時,渠道測滲段的長度L應≥1 km;當Q=1~10 m3/s時,L應≥3 km;當 Q=10~30 m3/s時,L應≥5 km;當Q=30~100 m3/s時,L應≥10 km。對于透水性弱的土壤或有護面的渠道,L應更長些并注意在觀測時應盡量保持渠道流量的穩(wěn)定。
同一渠道在不同的季節(jié)和通過不同流量時,其滲漏損失不同,因此,必須分別測定不同季節(jié)不同流量下的渠道滲漏損失。些外,渠道放水初期,由于首先需要濕潤渠床干燥的土壤,水量損失較多,隨著渠床土壤漸趨飽和而轉入穩(wěn)定滲漏。由初滲到穩(wěn)滲的時間,一般約需3~5 d,有的5~7 d或更長。因此,需要考慮滲漏強度與時間變化的關系,最好連續(xù)觀測一段時間,繪出滲漏過程線,分析其變化規(guī)律。
在渠道運用過程中,也可以利用上、下兩個樞紐渠系建筑物之間的一段渠道來測定滲漏損失。具體方法是在渠道行水期間,記錄進入上游樞紐的流量、流入各分水渠道的流量以及通過下游樞紐的流量,匯列成表1。
表1 渠道滲漏損失計算示例表
該渠段的滲漏損失計算公式為:
式中:S為該渠段滲漏損失的流量,m3/s;Q出為通過下游樞紐的流量,m3/s;ΣQ分為流入各分水渠道流量的總和,m3/s;σ為每km損失的流量占流入該渠段流量的百分數(shù)/%;L為渠段長度/km。
為了獲得精確成果,在實測過程中必須使進入上游樞紐和流入各分水渠道的流量保持穩(wěn)定;如果上述流量有變化,則各樞紐和分水口觀測流量的時間必須和水的流程時間相適應。
選定有代表性的渠段,長度一般約30~50 m,兩端筑以橫堤,使形成封閉渠段,渠中設立水尺,然后向渠段中充水至正常高水位。每隔一定時段△t,觀測水位降落數(shù)△h,在每次觀測后,隨即加水補充至正常高水位;或每隔一定時段△t,加入水量W,維持其正常高水位。如此反復進行,直至達到穩(wěn)滲階段為止。實測結果顯示,采用實測加入水量W的方法,其成果精度較觀測水位降落數(shù)的方法為高。靜水測定法工作條件較好,可以測得精度較高的成果,適用于渠道水含沙量小、土壤滲透性小,有防滲護面或者是渠段不夠長、不便于用動水法測的渠段。但采用這種方法需要隔斷渠道,故只能在停水時試驗;另外,修筑橫隔堤及試驗時充水等,所需工程量投入較多,在實際運用中常受到某些客觀條件的限制。
這種方法是用不同直徑的兩個鋼環(huán),測定渠床土壤的滲透系數(shù),然后再按公式計算渠段滲漏損失。同心環(huán)測滲法簡易靈便,適用于不同地質與水文地質條件及不同大小的土質渠道。但測試水頭低,側向繞滲很難消除,最好與其他測滲方法(如渠段靜水測滲法等)配合使用,互相驗證。
為了仔細研究某種襯砌護面(包括接縫)的防滲效果,有時采用直接在護面下收集其滲漏量的方法。護面施工前,在測驗段的渠床底部做一不透水層,不透水層的上面鋪透水材科和導水管,然后再在上面鋪設擬觀測的防滲護面。滲漏水由導管引入渠側的量水器,可直接測定在某一時間內該渠段的滲漏損失。這種測滲方法精度高,但費工費料太多,一般只用于科學研究。
除了以上介紹的幾種方法以外,還有鐘罩形測滲儀法、滲漏輪廓法、電阻法、室內滲透儀法等,這幾種方法由于精度較差或局限性較大,一般很少采用。
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