[发明专利]一种定量控制寒区季节性输水明渠边坡渗漏水的方法

说明书

本发明提供一种定量控制寒区季节性输水明渠边坡渗漏水的方法。在已设置纵横向排水管的输水明渠沿渠道走向布置若干集水井，集水井间距按渗流汇集流量与抽排量平衡原则确定，集水井与横向排水管联通，放置潜水泵对渠道横向排水管内的渗漏水进行连续抽排作业，同时安装抽排流量计；在集水井间埋设膜后水位观测管以获取膜后水位数据。基于获取的数据构建膜后水位、渠道运行水位、集水井抽排量的拟合模型，结合使边坡稳定的膜后水位阈值、运行期水位和拟合模型确定不同时期集水井的最优日间抽排量，基于确定的最优日间抽排量进行抽水作业。本发明从减灾角度出发，为提升渠道工程运行安全提供了精准量化的解决方案。

技术领域

本发明属于水利工程及长距离引调水工程技术领域，具体涉及一种定量控制寒区季节性输水明渠边坡渗漏水的方法。

背景技术

以输水明渠为主要建筑物的长距离引调水工程，大都存在渠堤渗水现象，导致衬砌裂缝、渠底隆起、渠堤垮塌等通水安全问题。另一方面，位于北方地区的输水明渠，受恶劣气候制约，工程往往仅在每年的春季-秋季运行，渠内冬季不存水，因此，这些渠道除发生渗水现象外，渠堤还将经历一个显著水位上升-下降过程，从工程角度来看，这一过程将进一步削弱渠道边坡的稳定性。

“膜后”是存在于渠道衬砌下防渗膜-膜下砂浆与渠基土间的一个过渡地带，大多是由施工及长期变形形成的。它的厚度并不大，通常只有几厘米，但这一区域对渠道边坡的渗漏水尤其敏感。渠道在无有效排水措施的情况下，渗漏水将首先在这一部位集聚，工程上常用“膜后水位”是一种表征渗漏水的水头。当渠道边坡渗漏严重时，膜后水位将与渠道内行水水位基本持平。当渠道内水位下降时，渠基内的赋存水将首先汇入这一区域进而反渗渠道，造成“内水外渗”的情形，对渠道边坡稳定不利。在运行期内记录膜后水位这一数据，可以较为直观地认识这一渠段的渗漏情况。

设置渠道纵横向排水管，可以有效汇集并排出渠堤渗漏水。通常的做法是在沿渠道通水方向设置一条纵向排水管，利用渠道自然纵坡集聚在短时间内渗入防渗膜后的赋存渗漏水，再在每一定间距内设一横向排水管与纵向排水管连接，既可将渗漏水排至渠堤外侧。然而，这一做法存在一定弊端。一是产生淤堵问题。利用天然纵坡排水时纵向排水管内的自流流速相对较低，而上百公里渠道沿线渠基土性各不相同，不良地质区段内的排水管极易产生结晶从而发生堵塞，导致排水效率下降。二是水资源浪费问题。通常情况下，填方渠道渗漏水经自流排排出后直接流入渠堤外侧，渗漏水并未加以利用，而挖方渠道需要设置更长距离的横排管进行外排，变相增加了沿程损失。三是提升渠道运行安全的程度有限。对于季节性输水渠道，退水时渠内水位下降速度远大于渠堤渗漏水排出速度，导致前述的“内水外渗”情形，一旦抽排不及时或抽排过量，此时产生的扬压力对渠堤、渠底的破坏，以及退水时的“卸荷作用”对边坡稳定是致命的。

当前，新一代信息技术与经济社会的深度融合，为水利工程运行管理提出了新的要求。然而，以渗漏破坏为主要形式的渠道工程安全问题，涉及复杂的土-水-热过程，其灾害征兆更是难以捕捉，各类监测手段在长距离线性调水工程中的覆盖面又十分有限，往往仅是断面监测，在上百公里的渠道中不可能完成全面感知。此外，无人机、探地雷达、电磁法等透彻感知类设备在灾害识别、预警等方面还远未达到智慧水利的精度要求。

随着国内一批长距离调水工程运行的深入，各类因渗漏水引起的工程问题愈发突出，为此，亟需寻找一个能科学提升渠道工程安全，且符合水利信息化建设需要的解决方案，达到以少量经费投入，换取大幅提高渠堤稳定性、提升运行安全，减少维修成本的目的，为工程智慧运维提供发明支撑。

发明内容

本发明目的在于提供一种定量控制寒区季节性输水明渠边坡渗漏水的方法。

基于此，本发明聚焦反映季节性输水明渠边坡稳定性的关键要素换和指标，通过设置一定的工程措施，将长距离的线性渠道人为划分若干区段，分段、有效地汇集渗漏水；进一步地，对这些区段内的渠道边坡在其稳定性中的可量化、易监控的性状表现进行监测，通过对长期监测形成的数据进行分析，结合数值分析方法，最终给出能维持渠道边坡稳定，且大幅提升沿线管理效率的措施。