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水 　　利 　　学 　　报 　2009 年 4 月 SHUIL I 　　XUEBAO 第 40 卷 　第 4 期 文章编号 :055929350 (2009) 0420486206 基于温度场反分析的堤坝多个集中渗漏通道探测方法 1 2 3 4 王新建 , 曾长女 ,许保 田 ,陈建生 (11 华北水利水电学院 ,河南 郑州 　450011 ;2 1 河南工业大学 土木建筑学院 ,河南 郑州 　450052 ; 31 南京大学 ,江苏 南京 　2 10023 ;41 河海大学 ,江苏 南京 　2 10098) 摘要 :在作者已提出的初始温度均匀堤坝中形成单个渗漏通道的温度场解析解的基础上 ,运用 叠加原理建立 了多 个渗漏通道 的温度场解析 式 ,随后通过六参数 Burs 2Wolf 模型进行坐标变换 ,运用反分析建立出基 于温度场探 测多 个集中渗漏通道的模型 。将该模型用于分析陡河水库的渗漏问题 。分析中将模型简化 ,建立圆柱状多个渗漏通道 温度探 测平 面模 型 ,先进行单个集中渗漏通道数据拟合 ,再计算 各测 点相对于该拟合曲线 的残差 ,对残差作三 次样 条插值 曲线 ,从而直观地判断集中渗漏通道的数量 。计算结果表明 ,该工程存在 3 个明显 的温度 波谷 。最后用优 化方法计算出左坝肩的 3 个渗漏通道的确切位置 ,与实地调查结果一致 ,较同位素等综合方法定性分析更为精确 。 关键词 :温度场探测 ;集中渗漏 ;计算模型 ;反分析 ; 陡河水库 中图分类号 : TU69811 文献标识码 :A 1 　研究背景 [ 1] 对堤防 、土石坝破坏实例的调查结果表明 , 由于渗透造成 的破坏与失事 占该类事故的 40 % 以上 。 堤坝渗漏会造成库水流失并危及坝体安全 ,渗漏进一步发展会形成集 中渗漏通道 ,将可能导致坝体或坝 基的塌陷或坍滑 ,甚至酿成决堤 ,造成灾害 。渗漏通道往往呈强弱不 同的多个 出现 ,美 国 Teton 坝溃决 过程就是连续出现多处渗漏 。如果未能探测 出全部 的集中渗漏 ,在主要和部分渗漏通道治理后 ,次要渗 漏就会发展成主要渗漏通道 ,继续危及堤坝安全 ,因此有必要对堤坝 中所有渗漏通道进行完全探测 ,进 行彻底整治 。 存在于地质体中的温度场是一种天然物理场 ,温度探漏不需要人工形成特定的物理场及相应 的设 备和装备 ,减少了探测工序 的环节 。同位素测定则成本 昂贵 ,人工 同位素对环境也会造成一定的污染 , 对投放人员产生一定的辐射等 。地震和 电法 的复杂 的信号处理和多解性一直是 困扰其发展 的症结 。采 用温度场探漏不会对地质体产生附加效应 ,温度还可 以穿透地下水渗流不连续 的地带 。因此运用温度 场对渗漏通道探测具有成本低 、效率高 、无污染及较高的广泛性等优点 。 目前堤坝渗漏温度场示踪法基本上是定性分析[2 - 7 ] ,或主要作为其他示踪法 的一种辅助手段[8 ] ,其 模型严重依赖其他方法 的测试数据 ,对勘测孔要求严格 ,参数难以确定[9 ] 。国外最相近的研究是利用测 井水温通过作图法估计局部裂隙处地下水流速[10 - 11 ] 。同时绝大多数研究借助于热源法[ 9] ,缺乏对堤坝 中多个集中渗漏通道 的温度场探测研究 。文献[ 12 ]利用热传导理论建立 了单个集 中渗漏通道 的稳定温 度场探漏模型 。本文在此基础上建立 了多个集 中渗漏通道温度场探漏模型 , 以达到利用温度场探测多 个集中渗漏通道 的目的 ,为整治堤坝提供渗漏通道 的精确位置 。 收稿 日期 :2007210215 ( )