水库岸坡滑坡灾害开发型治理同步排水技术及其性能研究

论文摘要

三峡水库是全国滑坡最发育的地区之一,水库正常运行期间,水位在145m~175m之间以年为周期变动,产生的两条巨型消落带是库区内生态最为脆弱的地区。剧烈变动的水位,导致土体渗透系数较低的滑坡体内地下水变化滞后于库水位变化,巨大的孔隙水压力差可能引起岸坡滑坡。目前常用的边坡排水方法中,水平排水孔存在水力梯度不够,长期使用可能堵塞的问题;仰斜式排水孔又会增大打孔长度,降低排水点深度;排水隧洞工程量过大;集水井配合电动气动泵的方式又需要大量外加动力和经常性地维护。虹吸排水管钻孔深度小,排水效果优良,适用于岸坡排水,但受物理规律的限制,扬程无法满足三峡水库高达30m的水位变幅。本文提出使用多级虹吸排水系统,每一级均使用虹吸管进行排水降压,排出的水由坡面截排水系统流入水库水体,实现三峡水库岸坡滑坡的同步排水,降低渗透压差。通过用多级虹吸排水系统对一个假设的三峡水库均质粉质粘土岸坡的治理,进行理论分析与数值模拟计算研究,得出多级虹吸排水系统合理的级数为4级,虹吸管扬程应取7m,管径应取4mm,集水管顶部应分别位于145m、155m、165m、175m,水平长度应为20m,管径应为10cm。进行多级虹吸排水模型实验,验证了多级虹吸排水系统实现库岸滑坡同步排水的优越性能。提出开发型治理同步排水技术,将多级虹吸管溢流口接入的截水沟改造为小型基塘,并在基塘以及坡面选用经济作物藻类、菱角、塘藕、狗牙根、大豆、桑树进行种植,将排出的水加以利用,实现排水维护岸坡稳定性的同时,修复岸坡的生态系统,并获取经济价值。为应对虹吸管长期不运行时可能导致的断流,使用自动控制系统对虹吸管两端的启闭进行操控,研究了控制程序及仪器的流程,选用了适合自动控制的仪器。最后对系统的施工工艺进行了探讨,选取了合理的作物种植间距、基塘开挖深度、防渗的工程措施等。

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摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.2.1 地下水排水设施的研究

1.2.2 虹吸排水的研究

1.2.3 消落带生态系统的研究

1.2.4 当前研究存在的问题

1.3 研究内容与创新点

1.3.1 研究内容与目标

1.3.2 创新点

第二章水库岸坡稳定性及虹吸排水理论研究

2.1 岸坡滑坡的稳定性分析

2.1.1 极限平衡法

2.1.2 强度折减法

2.2 岸坡滑坡的地下水运动分析

2.2.1 无排水设施的浸润面

2.2.2 使用虹吸排水的浸润面

2.3 虹吸排水原理分析

2.4 本章小结

第三章多级虹吸排水技术研究

3.1 不虹吸排水边坡状态分析

3.2 单级虹吸排水系统研究

3.2.1 虹吸集水孔等价渗透系数分析

3.2.2 虹吸管设立位置分析

3.2.3 虹吸管设立角度分析

3.3 多级虹吸排水系统研究

3.4 本章小结

第四章多级虹吸排水系统模型实验研究

4.1 模型实验设计

4.1.1 模型实验设计原理

4.1.2 岸坡多级虹吸排水系统模型实验设计

4.2 模型实验运行

4.2.1 实验所用设备

4.2.2 实验运行流程

4.2.3 实验运行结果

4.3 本章小结

第五章开发型治理同步排水技术研究

5.1 虹吸实现同步排水技术研究

5.2 消落带开发型治理研究

5.2.1 适用于三峡水库小型基塘的植物研究

5.2.2 适用于三峡水库消落带坡面的植物研究

5.3 开发型治理同步排水设施研究

5.3.1 同步排水集水管及虹吸管设施研究

5.3.2 虹吸管自动控制仪器研究

5.3.3 消落带开发型治理工程研究

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 :攻读学位期间参加的科研项目及取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘宽

导师: 陈洪凯

关键词: 滑坡,三峡水库,同步排水技术,虹吸排水,生态修复,自动控制

来源: 重庆交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,水利水电工程

单位: 重庆交通大学

分类号: TV697.3;P642.22

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000042

总页数: 82

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