透析截潜流工程结构与渗渠水量计算

摘要：潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程，制作截渗墙和布置集水渗渠，是潜流工程设计中的重要内容。土工膜料选择、厚度确定、结构设计、膜料连接及渗渠布置形式等关系到取水量的大小。

关键词：截潜流；土工膜料；渗渠布置

潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程，采用新型防渗技术土工膜料制作截渗墙和科学布置集水渗渠，是潜流工程设计中的重要内容。土工膜料选择、厚度确定、结构设计、膜料连接及渗渠布置形式等关系到取水量的大小。

1.土工膜料

1.1土工膜料选择根据土工膜具体参数指标和工程实际情况，结合防渗工程的工作条件、施工条件，考虑各种膜料性能、单价、产品质量等因素，比较后确定。主要有：聚乙稀薄膜、聚氯乙稀薄膜、PVC复合膜等。

1.2土工膜厚度的确定土工膜厚度与垫层平整度、材料允许拉应力及弹性模量等有关。公式较多，垫层土体粒径d<22mm时，一般采用前苏联水利科学院公式：δ=0.006E1/2Hd1.03［σ］3/2式中：δ——土工膜厚度(mm)；H——铺设薄膜范围内的最大水头(m)；d——垫层土壤最大粒径(mm)；［σ］——膜的允许拉应力(KPa)；E——膜的弹性模量(KPa)。

1.3结构设计。土工膜防渗量以薄膜防渗、上下垫层保护的组合防渗体，它由垫层——防渗层——垫层——保护层——反滤过渡层共同组成防护体系。一定要作为整体性防渗处理，土工膜要与不透水层岸坡严密结合。垫层5~10cm，最大粒径不超过5mm，保护层土质：粘壤土或砂壤土，干容重15KN/m3，含水量约为20%，厚度0.2~0.3m左右。

1.4薄膜连接。土工膜的连接是施工的关键工序，现场连接防渗的方法主要有粘接法、热焊接法。塑料PVC复合膜一般有粘接法，PE复合膜一般用恒温电熨斗加热处理，接缝宽度10cm。

1.5土工膜铺设。土工膜一般不易张拉太紧，预留5%的伸缩长度成波纹状折皱，以适应基本变形。两层膜间不得夹带泥土、杂物，不得有充气现象。从土工膜铺设到上垫层及保护层回填，应避免石块、重物、尖锐物直接砸击和接触土工膜，以免薄膜刺穿破坏。

2.渗渠布置

2.1渗渠作用。渗渠主要用以截取河流渗透水和潜流水其出水量多具有季节性变化的特点，一般枯水期出水量小，富水期出水量大。在计算渗渠的出水量时，应考虑枯水期内的最低流速大于不淤流速，当截取河流渗漏水时，渗渠有一定的净化作用，其净化效果与河水浊度及人工滤层结构有关，一般可除去悬浮物70%以上，除去细菌70~95%，除去大肠菌70%以上。

2.2适用条件。含水层厚度大于2m，最大4-6m，透水性较好，一般渗透系数大于10~20m/d，地下水位埋深不大且变化幅度较小，枯水期地下水位埋深不低于5m，在严寒地区间歇河谷中含水层较薄的地带，靠近岸边的渗渠应布置在河岸稳定、河水较清、水流较急且有一定冲刷力的直线段或凹岸。

2.3工程实例

2.3.1总体布置。截潜流工程布置在细河干流上游101国道杨家荒大桥下575m处,采用非完整式集水管型式，采用土工膜做为截渗墙材料，铺设完整式截渗墙260m。土工膜伸入基岩下0.5m，上部距离河床面0.5m。在截渗墙上游设集水管，集水管垂直于主河道方向布置，集水管长度为120m，集水管两端设集水井。每40m设一个检查井。集水管除底面外均设三层反滤层，集水管坡度2‰。

2.3.2截渗墙。截渗墙采用完整式土工膜截渗墙，防渗土工膜按1:1坡度铺设，土工膜上垫层用20cm厚细砂、下垫层用10cm厚细砂做保护层，土工膜垂直下基岩0.5m后，再水平铺设0.5m；为加强锚固和防止底边渗漏，在土工膜上、下水平伸入的0.5m，土工膜上下垫层采用0.25m厚的粘土做隔渗和压实保护。

2.3.3集水管

2.3.3.1进水孔及集水管。根据下面公式进行计算：F=Q/v式中：F——进水孔的总面积；Q——设计出水量，Q=0.009m3/s；v——进水孔允许流速，一般采用0.01m/s。经计算得F=0.9m2,如按铺设120m长的集水管，每节集水管长2.4m，进水孔内径d=25mm计算，在每节集水管上需有37个孔。选用内径??600，壁厚50mm的混凝土管，每节管长2.4m。进水孔沿上部2/3圆周布置，孔眼为内大外小的楔形，呈梅花状布置，孔眼净距为孔眼直径的10倍。

2.3.3.2集水管水量。根据无压含水层非完整式渗渠水量计算公式：Q=KL(H2-h02)/R?〔(t+0.5r0)/h0〕?4〔(2h0-t)/h0〕充满度为0.4进行分析计算。式中：Q——集水管出水量，m3/d；K——渗透系数，87m/d；L——集水管长度，120m；H——含水层厚度，5.0m（集水管进口）；h0——集水管内水位距含水层底板高度，3.2m（集水管进口）；R——影响半径，33m；t——集水管水深，0.24m；r0——集水管半径，0.3m。经计算得Q=1725.7m3/d??需水量548.5m3/d。