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第8期 广东水利水电 No．8 2014年8月 GUANGDONG WATER RESOURCESAND HYDR0POWER Aug．2014 GeoStudio在水闸渗流计算中的应用 李 飞 (广东省水利水电科学研究院，广东广州 510635) 摘 要：采用GeoStudio有限元软件对水闸渗流进行计算，并与规范推荐的改进阻力系数法计算结果进行比较分析，表 明GeoStudio可以方便准确地应用于求解水闸渗流问题 ，可为水闸设计及安全鉴定中渗流 问题的计算提供便利。 关键词：GeoStudio；水闸渗流；改进 阻力系数法；有限单元法 中图分类号：TV66 文献标志码 ：A 文章编号：1008—0112(2014)08—0021—03 闸基渗流¨问题是水闸工程设计、施工以及安全运 行的关键因素。科学准确的渗流分析为合理选择渗流控 制措施、评价水闸工程 的安全可靠性提供必要的依据， 因此对水闸渗流计算的研究具有十分重要的实际意义 J。 本文采用基于有限单元法的数值计算软件 GeoStu． 水头边界条件 ： dio，对某水闸渗流进行计算分析，验证了其用于水闸 hI丁1= (，Y) (2) 渗流计算的可行性。其可视化的建模及强大的求解功 流量边界条件 ： 能，为水闸在设计和安全鉴定阶段 的渗流计算问题 hf = (，Y) (3) 提供 了一个有效便捷 的途径，对相关工程具有参考和 GeoStudio中的SEEP／W 模块正是基于有限元法， 借鉴价值。 求解以上拉普拉斯边值问题，从而进一步得到相关渗 1 理论依据及计算原理 流要素。 1．1 改进阻力系数法 2 算例分析 改进阻力系数法 是水闸地基恒定渗流的一种近 某水闸地下轮廓线布置如图 1所示，闸前水位为 似计算方法，也是 《水闸设计规范》(SL265--2001)[41 104．75m，闸后水位按 100．00In考虑。闸基土在高程 推荐的计算方法，该法把水闸具有的复杂地下轮廓线 100．00～90．50In之间为砂壤土透水层，渗透系数K= 的渗流区域分成若干简单的段，根据渗流区分段用理 2．4×10一cm／s，90．50133高程 以下为不透水层，板桩 论分析得出的各段渗流阻力系数，进而求出各段水头 深入地基至94．00Ill高程。分别采用改进阻力系数法 损失以及各渗流要素。主要计算步骤为： 和 GeoStudio软件计算闸基渗流。 1)地下轮廓线分段； 2)确定地基有效深度 ； 3)计算各段水头损失； 4)进 出口段水头损失局部修正。 关于改进阻力系数法的详细计算步骤及公式见 《水闸设计规范》(SL265--2001)附录C．2[51。 1．2 基于有限元法的GeoStudio软件实现 闸基渗流可认为是不计粘性的恒定理想势流运 动_6J，归结为拉普拉斯解数学物理 问题的数值解。 闸基稳定渗流基本方程为： 图1 某水闸地下轮廓布置示意 (单位：m) 收稿 日期 ：2014—05—26；修 回 日期 ：2014—06—19 作者简介：李飞 (1988)，男 ，硕士 ，助理工程师，主要从事水利工程安全鉴定和除险加固研究。 · 21 · 2014年8月 第8期