堤壩管涌滲漏流場(chǎng)擬合法理論及應(yīng)用研究.pdf

1、地球物理勘探技術(shù)在堤壩管涌滲漏無(wú)損探測(cè)中所發(fā)揮的作用越來(lái)越重要,但由于地球物理探測(cè)技術(shù)是一種間接勘探方法,有其應(yīng)用的條件性、局限性和多解性,尤其是對(duì)埋深較大而空間尺寸相對(duì)較小的管涌滲漏通道的探查,現(xiàn)有勘探方法在可靠性和時(shí)效性等方面存在不足,很難用于汛期緊急搶險(xiǎn)中。本文選題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與長(zhǎng)江水利委員會(huì)聯(lián)合資助重大項(xiàng)目《洪水特性與減災(zāi)方法研究》(項(xiàng)目編號(hào)：50099620)以及科技部項(xiàng)目《堤壩隱患快速探測(cè)技術(shù)及裝備研究》(項(xiàng)

2、目編號(hào)：2000年科學(xué)事業(yè)費(fèi)農(nóng)業(yè)與社會(huì)公益專項(xiàng)),基于何繼善院士提出的堤壩管涌滲漏流場(chǎng)擬合探測(cè)法基礎(chǔ)上,論文對(duì)流場(chǎng)擬合法理論和工程應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,為流場(chǎng)擬合法探測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。全文主要研究?jī)?nèi)容包括水流場(chǎng)與電流場(chǎng)擬合理論研究、堤壩管涌滲漏流場(chǎng)擬合法探測(cè)數(shù)值模擬、流場(chǎng)擬合法物理模擬研究以及流場(chǎng)擬合法在復(fù)雜條件下的工程應(yīng)用研究。
　　 在水流場(chǎng)與電流場(chǎng)擬合理論研究中,通過(guò)對(duì)流場(chǎng)擬合法基本原理的推導(dǎo),從理論上分析確認(rèn)

3、了水流場(chǎng)和電流場(chǎng)的相似性。通過(guò)解析分析,論證了通過(guò)固定點(diǎn)源電流場(chǎng)擬合管涌滲漏水流場(chǎng)的合理性,根據(jù)這一結(jié)果,從理論上證明了幾種理想情況下電流密度與水流場(chǎng)速度分布的擬合關(guān)系,這是數(shù)值模擬計(jì)算和堤壩管涌滲漏擬流場(chǎng)探測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。
　　 在堤壩管涌滲漏流場(chǎng)擬合法探測(cè)數(shù)值模擬中,提出基于ANSYS平臺(tái)溫度場(chǎng)來(lái)模擬電流場(chǎng),算例結(jié)果表明ANSYS溫度場(chǎng)計(jì)算精度完全達(dá)到模擬要求。通過(guò)對(duì)堤防大壩管涌滲漏的擬流場(chǎng)法探測(cè)數(shù)值模擬,討論了電流密度三分量

4、和矢量場(chǎng)異常形態(tài)特點(diǎn),得出了如下特征：X分量在滲漏入水口部位會(huì)產(chǎn)生一個(gè)雙極性異常；Y分量和Z分量存在極值；在水底測(cè)量靈敏度最好,測(cè)量效果最好；Z分量區(qū)分滲漏異常的效果最好；電流密度矢量匯聚于滲漏入水口部位。在此基礎(chǔ)上,分析了水底局部低阻體、傳感器傾斜、遠(yuǎn)極距離以及滲漏通道電性參數(shù)對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響,為野外實(shí)際查漏工作提供了理論支撐。
　　 在堤壩管涌滲漏流場(chǎng)擬合法探測(cè)物理模擬研究中,通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)完成了電流密度的三分量測(cè)量試驗(yàn)分

5、析,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果相一致。通過(guò)野外試驗(yàn)場(chǎng)地模擬試驗(yàn),獲得了電流密度Z分量的空間分布特征,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果相吻合。從而通過(guò)物理模擬試驗(yàn)進(jìn)一步證明了水流場(chǎng)異常和電流密度異常的相關(guān)關(guān)系,為方法技術(shù)的生產(chǎn)試驗(yàn)和儀器裝備的研發(fā)升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。
　　 復(fù)雜條件下流場(chǎng)擬合法工程應(yīng)用研究選取了瀏陽(yáng)市株樹橋水庫(kù)滲漏、漢壽縣閣金口閘特大管涌以及洪澤湖大堤管涌等三個(gè)典型案例,應(yīng)用DB系列堤壩管涌滲漏探測(cè)儀準(zhǔn)確地探查出了管涌滲漏的入水

6、口部位,為這些工程的及時(shí)治理提供了依據(jù)。眾多成功應(yīng)用的工程實(shí)例,表明流場(chǎng)擬合法能夠用于地質(zhì)地球物理?xiàng)l件復(fù)雜的水庫(kù)查漏、汛期惡劣條件下江河堤防管涌滲漏的快速探測(cè),同時(shí)也為儀器的定型及批量生產(chǎn)提供了依據(jù)。
　　 通過(guò)對(duì)流場(chǎng)擬合法的理論研究、數(shù)值模擬、物理模擬試驗(yàn)以及工程應(yīng)用研究,表明流場(chǎng)擬合法是一種抗干擾能力強(qiáng)、工作效率高、分辨率高的堤壩管涌滲漏探測(cè)方法,根據(jù)流暢擬合法研制生產(chǎn)的儀器裝備適用于各種工作條件下堤壩管涌滲漏的快速探查任務(wù)