渠道排水管的位置对减小渠道扬压力的影响

降低渠底和两侧地下水位对保证大型明渠边坡稳定和渠道安全具有重要意义。以山东省胶东引黄调水工程莱州段为研究对象,建立了二维水文地质模型及渠道边坡渗流模型,定量分析渠道两侧不同高度和不同水平距离的排水管降压效果;根据不同排水管位置下总水头和孔隙水压的变化规律,确定渠道排水降压的最佳位置。研究表明:渠底排水降压效果最佳位置是到渠道两侧水平距离0.1~0.125 m;排水管到渠道两侧边坡和渠底的距离越小,渠道两侧排水降压效果越好。另外对不同水流挟沙能力渠段的排水管位置进行研究,为不同渠段合理布置排水管,保证渠道排水降压效果最大化和渠道防扬压破坏提供依据。

高地下水位渠段管、井相结合的复合排水及减压效果研究

在高地下水位渠段,明渠边坡容易产生扬压力破坏,造成衬砌板破坏、滑坡,甚至停水等严重事故。为降低地下水水位,提出在高地下水位地区采用纵向排水管与渠道内减压井相结合的复合排水方式。在常规条件下单纯采用纵向排水管排水,而在高地下水位情况下,启动减压井,使管、井同时运行,迅速降低地下水水位,避免造成扬压力破坏。针对山东省胶东引黄调水工程莱州趴埠段扬压力破坏问题,构建了三维有限元模型,解决了二维模型中难以同时模拟排水管与排水井的问题。采用数值计算方法对比了单纯采用纵向排水管、单纯采用减压井、管与井相结合3种模式下的排水减压效果,研究了减压井位置、井间距、井内抽水高程等对渠底及边坡的减压效果。结果表明,单纯采用排水暗管可以满足常规条件下的排水减压要求,而在高地下水位条件下无法满足。管、井相结合的复合排水方式,可满足排水减压要求,对长距离输水明渠高地下水位渠段的设计与运行提供理论支撑。