РАСЧЕТ ФИЛЬТРАЦИИ ПО МЕТОДУ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СЕТКИ

Гидродинамическую сетку движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями можно построить графически.

Если принять равными приращения напорной функции (потенциальной) и функции тока, то гидродинамическая сетка (сетка движения) должна состоять из криволинейных квадратов. Это служит своеобразным контролем правильности ее построения.

Принимая квадратность сетки движения обязательным условием, можно следующим образом сформулировать требования, которые необходимо соблюдать при построении сетки:

а) линии токов и линии равных напоров должны пересекаться под прямыми углами (быть ортогональны);

б) линии равных напоров в точках примыкания к контуру сооружения и к линии водоупора должны быть ортогональны;

в) линии токов в точках примыкания к линиям дна верхнего и нижнего бьефов должны быть также ортогональны;

г) сетка движения должна быть образована криволинейными квадратами.

При соблюдении этих несложных правил легко построить сетку движения для любой схемы подземного контура, причем для каждого отдельного случая сетка будет иметь определенное соотношение числа поясов равных, давлений и лент расходов (модуль сетки). Это свойство сетки движения позволяет без каких-либо пособий решать задачи о фильтрации для подземного контура любой сложности, с точностью такой же, как при аналитическом решении, потому что наведенные от руки линии токов линии равных напоров при соблюдении перечисленных правил являются графиками функций, которые аналитически имели бы сложные выражения.

В соответствии с правилами построения сетки движения следует, что линии равных напоров делят область фильтрации на пояса равных напоров. В пределах каждого из них происходит гашение одинаковой доли напора, если, например, сетка имеет двенадцать поясов равных напоров, то в каждом из них гасится одна двенадцатая часть всего действующего на сооружении напора. Промежутки между двумя соседними линиями токов называются лентами расходов, и по условиям построения через каждую ленту расхода проходит одинаковый расход.

Принято считать, что на некотором расстоянии в глубину и в стороны от сооружения фильтрация почти полностью затухает. В соответствии с этим введено понятие об активной зоне фильтрации, величина которой в глубину такт равна примерно от 1,25В до 0,5В, где В — длина водонепроницаемой части флютбета. Коэффициент при В зависит главным образом от глубины забивки шпунтов: чем больше эта глубина, тем большее значение имеет коэффициент.

Для заданных очертаний флютбета и области проницаемого грунта может быть построена независимо от величины напора и коэффициента фильтрации грунта основания только одна сетка, и модуль ее будет величиной постоянной.

Пользоваться построенной сеткой движения весьма просто. Она не только помогает получить все нужные расчетные величины, но и позволяет проанализировать роль каждого элемента подземного контура в составе всего сооружения.

Если при фильтрационных расчетах нельзя ограничиться решением плоской задачи, а нужно решить пространственную, то пользуются соответствующим прибором ЭГДА. В некоторых случаях, когда гидротехническое сооружение имеет значительное протяжение, можно по нескольким характерным поперечникам решить плоскую задачу и потом подсчитать осредненные значения расчетных величин для перехода к пространственным условиям.

По вопросу об учете разнородности грунта основания теоретические решения предложены академиком П. Я. Кочиной, Р. Дахлером и др. С помощью сеток движения также можно получить решения задачи о фильтрации при грунтах основания с разными коэффициентами фильтрации.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968