黃土地區配水試驗影響因素初探

李　鵬, 焦振華

(陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安　710001)

0　引言

在黃土地區興建水利工程尤其是土壩工程,主要建筑材料為風積黃土,在局部地區如陜北、渭北高原等由于氣候條件特殊性,土料含水率較低,不能滿足填筑要求而需要專門的配水試驗[1-5]。為與施工條件保持一致,配水試驗盡量選擇與施工條件相似的環境實施,試驗中除受配水水量、配水時間影響外,還受水與試坑接觸面積、氣候、降水等多重因素影響[6-7]。為更好地為施工配水提供參考,本文通過分析對配水試驗的影響因素進行研究探討。

1　試驗過程設計及實施

本次研究在咸陽市彬縣附近采用預浸水法開挖4個試坑進行配水。試坑長、寬各5 m,深0.5 m,容積12.5 m3,分別對各試坑采用人工注水配水;注水時,保持試坑水頭0.5 m,待滲期為3 d。對1#、2#試坑分別配以10 m3、15 m3的水量,以分析配水水量對配水結果的影響;為減少蒸發干擾,在3#、4#探坑中部打洛陽鏟孔各4個,深度為6 m,然后按10 m3、8 m3進行配水,以分析增加接觸面積對配水結果的影響。

配水后待滲3 d,造洛陽鏟孔。為減少蒸發干擾,在試坑中部取擾動樣進行含水量測試,孔徑為10 cm,每孔每米取擾動樣一組；取樣過程中樣品應盡量減少空氣暴露時間,裝入皿盒后,在現場用精度0.01 g電子天平稱量,并詳細認真填寫野外記錄表。取樣工作完成后進行烘干,將試樣放入恒溫干燥箱，在105°的恒溫狀態下,經過8 h的不間斷烘干,試樣才滿足規定的失水要求,然后用電子天平稱其干燥后的總質量,同時填寫記錄表,經核對無誤后將試驗數據輸入計算機程序中。經計算可得到單坑配水后各孔各時間段內各深度含水量平均值。

2　配水試驗結果及影響因素分析

2.1　配水時間對配水試驗的影響

試驗表明(圖1-圖4),隨著配水時間的延長,各試驗坑含水率均呈現先增長后下降的趨勢,整體呈下降趨勢。表明隨著配水時間延長,初期下滲作用占主導,不同深度在下滲作用下,含水率總體呈上升趨勢；在不受降雨影響下,經過一定時間下滲飽和后,蒸發作用開始占主導,含水率下降,其節點與配水水量、配水接觸面積等有關。

2.2　配水水量對配水試驗的影響

1#與2#試驗坑試驗結果對比可知,配水水量較小的1#試驗坑含水率在15-20 d附近達到最大值,配水水量較大的2#試驗坑含水率在10-15 d附近達到最大值,此后逐漸降低,對應各深度處含水率較1#數值略大。表明配水水量大小對下滲—蒸發過程有一定影響,配水水量越大,下滲作用強度越大、達到含水率最大值的時間越短。

3#、4#試驗坑差別不大,說明當配水接觸面積達到一定數值時,配水水量對下滲—蒸發過程的影響相應減弱。

2.3　配水接觸面積對配水試驗的影響

通過3#、4#與1#、2#試驗坑試驗結果對比可知,3#、4#試驗坑雖配水量相對較小,且隨著配水時間的延長,各深度含水率在10-15 d附近達到最大值后,整體呈下降趨勢;與未增加接觸面積的試驗坑相比對降雨的敏感程度更強。表明配水面積增大可明顯影響滲水對天氣原因(蒸發及降水)影響的靈敏性,同時使滲透速率變快。

圖1　1#探坑不同時間不同深度含水率變化曲線

圖2　2#探坑不同時間不同深度含水率變化曲線

圖3　3#探坑不同時間不同深度含水率變化曲線

圖4　4#探坑不同時間不同深度含水率變化曲

2.4　降雨對配水試驗的影響

在蒸發作用占主導后,各試驗坑含水率均受降雨影響。1#、2#試驗坑在40 d左右由于較大降雨量的連續降水導致含水率又一次升高,較實際降雨時間滯后5-10 d;配水后3#、4#試坑在30-35 d左右由于較大降雨量的連續降水導致含水率又一次升高,40 d后又一次下降,較實際降水滯后1-2 d左右,且降雨結束后5-10 d可恢復原下滲—蒸發過程。

3　結語

配水試驗效果受配水時間、配水量、降雨及配水接觸面積綜合影響,其中配水量及配水時間對下滲—蒸發過程及其節點具主要影響;降雨通過影響配水量影響下滲—蒸發過程,試驗接觸面積則顯著影響配水效率，并對天氣影響具有更為靈敏的響應。

建議實際配水采取立面開挖方法,視工程需要在不同時間段內開挖,并合理利用天氣情況,根據天氣及工程實際需要決定是否采用人為干擾加快配水過程。

參考文獻：

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