土壤水分监测系统在堤防安全监测中的应用实例
来源： http://www.soil17.net 更新时间：2012-11-13 17:28:51 阅读次
荆南长江干堤位于长江中游荆江河段南岸,长189.32 km,为长江二级堤防,历史上曾发生过50多次溃口,管涌及沙眼群不计其数,为历年防汛的重中之重,自古有“万里长江,险在荆江”之说。2000年开始对荆南干堤进行全面整治,主要采取垂直截渗措施。为检验水泥土防渗墙的截渗效果,采用孔隙压力计及土壤水分监测系统对堤身渗流情况进行监测。荆南长江干堤1～6标段(公安斗湖堤-荆州弥市)长达70余km,堤段上布置有34个中子水分仪监测孔,最大孔深7 m,测孔均位于堤肩的人工填土层内,主要采用?50 mm镀锌钢管作观测导管,仪器选用L520型智能中子土壤水分仪。测管埋设及仪器标定工作随防渗工程同时展开,于同年5月全部完成,转入永久性观测阶段。
从大量的资料分析中可以看出:
(1)曲线在空间上多呈“S”形态,地表以下1 m左右的范围内主要受气候的影响,孔底主要受地下水位的影响。
(2)一般情况下,当容积含水量>30%时,可以认为土已经饱和,对应的高程相当于地下水位的高程。
(3)人工填土层(主要为黄色、粉质粘土)由于渗透系数小,在汛期高水位情况下含水量变化不大。以布置于670+398断面的两个测孔为例,2000年7月实测空间分布曲线如图2所示。曲线上的数字为该部位的容积含水量。从图中可以看出,水分含量沿垂直方向分布不均匀,从地表到孔底呈S形态,浸润线距孔底1 m左右,表现为水分含量迅速增大。该部位的深度与附近的渗压计测值换算水位高程基本一致,浸润线表现出较好的规律性。以布置于687+794断面的测孔W3-7为例,2000年6,7月实测含水量-深度分布曲线如图3所示。可以看出,降雨对堤身含水量变化的影响范围在地表以下1 m以内,而在长江高水位的情况下,1 m深处至孔底在两个月内平均变化幅度<2%,说明堤身和防渗墙的隔渗效果比较显著。
从空间分布曲线及时间变化规律,多点土壤水分监测系统部署并结合长江水位、降雨进行综合分析,可以看出:在人工填土层内水分含量沿深度变化不显著;含水量受江水位的变化较小;含水量的变化及空间分布特性主要受地下水位及大气降雨的影响。综合分析认为,防渗墙的隔渗效果比较显著,该部位巡视检查中也没有发现散浸现象。
由于中子水分仪的探头不能浸泡在水中,而地下埋设的导管难以避免水分(包括凝结水分)进入,对此可以采用几种方法:
(1)将导管底端及接头部位完全密封,顶端设密封盖,仅在观测时打开,此法可以保证短期内导管内无积水;
(2)将导管完全按照测压管的方法进行加工及埋设,并配置一套电测水位计,这样既可以精确地测得地下水位资料,又可以获得地下水位以上至孔口的堤身含水量,做到一孔多用;
(3)对中子水分仪探头进行防水处理。中子水分仪是一种全新的用于堤防渗流监测的仪器,其采用的技术手段完全有别于常规的渗流渗压测量方法,所获取的也不仅仅是地下水位这样一个简单的数据。因此,不论是对其测试方法、标定手段,还是资料的处理分析,都需要进行深入研究。
从大量的资料分析中可以看出:
(1)曲线在空间上多呈“S”形态,地表以下1 m左右的范围内主要受气候的影响,孔底主要受地下水位的影响。
(2)一般情况下,当容积含水量>30%时,可以认为土已经饱和,对应的高程相当于地下水位的高程。
(3)人工填土层(主要为黄色、粉质粘土)由于渗透系数小,在汛期高水位情况下含水量变化不大。以布置于670+398断面的两个测孔为例,2000年7月实测空间分布曲线如图2所示。曲线上的数字为该部位的容积含水量。从图中可以看出,水分含量沿垂直方向分布不均匀,从地表到孔底呈S形态,浸润线距孔底1 m左右,表现为水分含量迅速增大。该部位的深度与附近的渗压计测值换算水位高程基本一致,浸润线表现出较好的规律性。以布置于687+794断面的测孔W3-7为例,2000年6,7月实测含水量-深度分布曲线如图3所示。可以看出,降雨对堤身含水量变化的影响范围在地表以下1 m以内,而在长江高水位的情况下,1 m深处至孔底在两个月内平均变化幅度<2%,说明堤身和防渗墙的隔渗效果比较显著。
从空间分布曲线及时间变化规律,多点土壤水分监测系统部署并结合长江水位、降雨进行综合分析,可以看出:在人工填土层内水分含量沿深度变化不显著;含水量受江水位的变化较小;含水量的变化及空间分布特性主要受地下水位及大气降雨的影响。综合分析认为,防渗墙的隔渗效果比较显著,该部位巡视检查中也没有发现散浸现象。
由于中子水分仪的探头不能浸泡在水中,而地下埋设的导管难以避免水分(包括凝结水分)进入,对此可以采用几种方法:
(1)将导管底端及接头部位完全密封,顶端设密封盖,仅在观测时打开,此法可以保证短期内导管内无积水;
(2)将导管完全按照测压管的方法进行加工及埋设,并配置一套电测水位计,这样既可以精确地测得地下水位资料,又可以获得地下水位以上至孔口的堤身含水量,做到一孔多用;
(3)对中子水分仪探头进行防水处理。中子水分仪是一种全新的用于堤防渗流监测的仪器,其采用的技术手段完全有别于常规的渗流渗压测量方法,所获取的也不仅仅是地下水位这样一个简单的数据。因此,不论是对其测试方法、标定手段,还是资料的处理分析,都需要进行深入研究。
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