[发明专利]一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法

权利要求书

1.一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法，其特征在于：首先铺设盲沟排气系统，所述盲沟排气系统包括棋盘式盲沟和由盲沟分割成的多个土体单元；盲沟排气系统中的气体由土体单元向盲沟的排气过程1与气体通过盲沟向大气的排气过程2中的气体重量相同，排气时间相同，且土工膜下气压≦气压临界值；

所述排气过程1包含步骤(1)～(3)；所述排气过程2包含步骤(4)～(6)；具体步骤如下：

(1)根据水库的中心处的盲沟间距、地下水位设计埋深、土体孔隙比、气体饱和度求得排气过程1中的排气体积量V₁；

V₁＝[(1-S_r)*H*S²*e]/2 (1)

其中：e为土工膜下土体平均孔隙比；S_r为气体饱和度；S为盲沟间距；H为地下水位设计埋深；

(2)设定土工膜下气压临界值为p_t，且p_t≦土工膜上压力荷载；同时设定水库的中心处的土体单元与盲沟的气压差为Δp₁；由式(2)得出土体单元与盲沟之间的平均气压p₁；由式(3)得出土体单元内的气体密度ρ_p1；由式(4)得出气体重度γ_p1；由式(5)得出由水库的中心处的土体单元向盲沟排出的气体重量Q₁：

γ_p1＝ρ_p1g (4)

Q₁＝V₁*γ_p1 (5)

其中，Δp_t为设定的土工膜下气压临界值，Δp₁为水库的中心处的土体单元与盲沟的气压差；为在压力p₁条件下气体的密度；p₁为水库的中心处的土体单元至盲沟的平均气压；T为土工膜下气体温度，单位为摄氏度；μ为土工膜下气体分子的摩尔质量，对于空气取值为29；γ_p1为在压力p₁条件下气体重度；g为重力换算系数，取9.832N/kg；Q₁为由水库的中心处的土体单元向盲沟排出的气体重量；

(3)由公式(6)和公式(7)得出排气过程1中，水库的中心处的土体单元向盲沟的排气时间t₁：

其中，k_a1为土体单元的渗气系数；L₁为土体单元向盲沟的渗流路径长度；A₁为土体单元与盲沟的接触面积；v₁为土体单元向盲沟排气时的气体流速；t₁为水库的中心处的土体单元向盲沟的排气时间；

(4)由公式(8)得出盲沟从水库中心向大气排气的气压Δp₂：

Δp₂＝p_t-Δp₁ (8)

其中，p_t为设定的土工膜下气压临界值，Δp₁为水库的中心处的土体单元与盲沟的气压差；

(5)设定盲沟从水库中心向大气排出的气体重量Q₂

Q₂＝Q₁

(6)由公式(10)得出盲沟从水库中心向大气排气的时间t₂：

其中，k_a2为盲沟的渗气系数；L₂为水库短边方向的盲沟从水库中心向大气排气的渗流路径长度；A₂为盲沟的横截面积；v₂为盲沟从水库中心向大气排气时的气体流速；t₂为水库短边方向的中心至围堤边的盲沟排气所持续时间；Q₂为盲沟从水库中心向大气排出的气体重量；

(7)通过调整水库的中心处的土体单元与盲沟的气压差Δp₁，重复步骤(2)～步骤(6)计算，直至满足t₁＝t₂；

(8)得出水库的中心处的土体单元土工膜下的排气总时间t₁₂为2t₁。