[发明专利]一种岩溶地区防渗体渗透性评价水文地球化学模型

说明书

本发明公开了一种岩溶地区防渗体渗透性评价水文地球化学模型，对岩溶区多个工程的防渗体进行现场调查、取样，获得各渗水样的水化学类型和pH；根据防渗体厚度，帷幕前后水位，幕后渗流量、渗水面积等计算渗透系数，再统计各水样水化学类型、pH与渗透系数之间的对应关系，根据对应关系建立不同水化学类型与防渗体渗透性分级对应简表和不同渗透强度下的水文地球化学过程对应的水文地球化学模型。对目标工程待检防渗体进行渗透性评价时，将幕后水样的水化学类型和pH，对照建立的防渗体渗透性分级对应简表和水文地球化学模型，可快速获知待检防渗体的渗透系数区间、渗透性等级、渗流条件、渗漏介质特征及初步处理意见等，有效评价防渗帷幕的防渗效果。

技术领域

本发明涉及一种防渗体渗透性评价水文地球化学模型,特别是一种岩溶地区水库大坝防渗帷幕渗漏评价水文地球化学模型。

背景技术

防渗体是水库、矿井和市政工程等地下堵漏、防渗或隔水的重要工程设施，包括防渗帷幕、防渗墙等。例如：水库所在库岸分水岭单薄，在坝基、坝肩及地下厂房等洞室周边的渗流敏感地段，通常需要设置灌浆防渗帷幕，以有效减少库水渗漏，降低对大坝及地下厂房等建筑运行带来的不利影响。防渗帷幕设计的渗透系数一般为10^-5cm/s量级，建成后的防渗帷幕仍具有一定渗透性，受地质体结构特征、灌浆工艺、防渗材料(主要为水泥)等的影响，尤其是岩溶地区发育岩溶管道、溶蚀裂隙等防渗处理难度大，防渗帷幕施工往往存在一定缺陷，成为帷幕的薄弱环节，后期存在渗漏可能。

经过帷幕体的渗透水流具有特殊的水文地球化学响应过程,防渗帷幕水泥灌浆材料形成的水泥结石中富含Ca(OH)₂，在具有较强溶解性且持续不断的地下水(库水)渗透作用下，帷幕浆液结石中的Ca(OH)₂将发生溶出型侵蚀，并与地下水中的HCO₃^-等离子成分发生反应，造成幕后地下水的水质相比幕前地下水水质发生部分离子减少，部分离子成分集聚，即发生水质改变，不同程度的水质类型可以反映帷幕的不同渗透性特征。

目前，防渗体的防渗效果(渗透性)评价主要依据渗透系数(透水率)指标来进行。采用压水试验、振荡试验等方式获取渗透系数的方式较为直接、可靠，但耗费巨大，勘探测试孔的数量较少，控制范围有限，且工期较长。采用化学动力学可以计算帷幕的渗透系数，即幕后渗水点取样检测后，对水样的离子成分饱和指数进行分析计算，从而获得相应渗透系数，其数据易获取，缺点是渗透水水化学成分中的化学离子众多、络合物成分结构复杂，计算过程较为复杂且影响因素众多，往往导致结果不稳定。因此，找到一种可综合利用现有渗流渗压监测成果、水化学分析测试成果，形成一套以水化学类型为主要判据的岩溶地区防渗体渗透性分析评价方法，将具有重要的应用意义。

在现有理论及技术体系中，针对水化学类型及地下水循环条件，不同研究人员及高校、科研院所建立了多种针对开启或封闭条件下的天然地质条件下的水文地球化学模型，但针对天然地质条件叠加人工防渗体系的地下水渗流体系，例如水库大坝防渗帷幕等的有限渗流场范围内的水文地球化学模型，目前未见有系统的研究成果，亦未见在防渗体渗透性评价中的应用。

发明内容