由于就地取材方便、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，土石壩在中國(guó)數(shù)量已占到大壩總數(shù)的93%，但土石壩存在滲流現(xiàn)象，不僅會(huì)造成水量損失，易引起管涌、流土等滲透變形，甚至造成較為嚴(yán)重的潰堤。應(yīng)對(duì)土石壩滲流的發(fā)展進(jìn)行判斷，進(jìn)行滲流分析。本文通過(guò)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比，證明了滲透分析對(duì)現(xiàn)實(shí)滲流情況的符合程度較為滿意，數(shù)學(xué)模型分析可以推廣應(yīng)用。
　　1. 滲流分析方法的確定
　　滲流分析方法多樣，各有特點(diǎn)，分兩類：
　　1.1 數(shù)學(xué)模型模擬計(jì)算主要分為流體力學(xué)法、水力學(xué)法和數(shù)值解法，由于是數(shù)值模擬，均為近似解析，且均需進(jìn)行一定假設(shè)。雖然為近似解，但有些解法可以滿足一般的土石壩工程要求。
　　1.2試驗(yàn)繪圖法主要分為流網(wǎng)法和試驗(yàn)法。
　　流網(wǎng)法是一種圖解法，一般采用試?yán)L、修正的方法，試?yán)L時(shí)首先按類比或憑經(jīng)驗(yàn)初定浸潤(rùn)線位置，確定等水頭差的間隔，通過(guò)分割點(diǎn)畫(huà)出等勢(shì)線；試驗(yàn)法常用的試驗(yàn)法有電模擬法、電網(wǎng)絡(luò)等模擬試驗(yàn)法。通過(guò)土石壩滲流和電流數(shù)學(xué)上的相似性，對(duì)應(yīng)物理量之間相互比擬，從而繪出流網(wǎng)圖。
　　流體力學(xué)法、水力學(xué)法、數(shù)值解法、流網(wǎng)法和試驗(yàn)法存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)：
　　總結(jié)上述五種滲流的分析方法，我們可以看出水力學(xué)法和有限元法(數(shù)值解法)使用數(shù)學(xué)模型分析的方法更加科學(xué)、可操作性強(qiáng)，且準(zhǔn)確性較高，便于對(duì)實(shí)際水流進(jìn)行滲透分析。它不像物理模擬那樣需要復(fù)雜而專門(mén)的設(shè)備，修改模型比較方便，可以程序化等優(yōu)點(diǎn)。因此，我們使用數(shù)學(xué)模型分析的方法對(duì)土石壩滲流問(wèn)題進(jìn)行求解，尤其是水力學(xué)法和有限元法。
　　2. 土石壩的滲流分析模型
　　2.1 壩體內(nèi)有排水設(shè)置的滲流。
　　根據(jù)Аравин В.И.和Нумеров С.Н.的推導(dǎo)結(jié)果［3］，對(duì)具有自由面的緩變滲流，當(dāng)坐標(biāo)軸位于不透水層面時(shí)，其方程形式為：
　　不穩(wěn)定滲流時(shí)
　　Σi=x,y2H2i2=2×Hnekt(1)
　　穩(wěn)定滲流時(shí)
　　Hnekt=0 (2)
　　其中H、ne、t分別為水深函數(shù)、有效孔隙率和時(shí)間。
　　根據(jù)對(duì)滲流支配方程的推導(dǎo)，當(dāng)滲流場(chǎng)固定時(shí)，各點(diǎn)的位勢(shì)應(yīng)不隨時(shí)間而變，位勢(shì)為：
　　Φi= Hi -H1 H1-H2 +1(3)
　　其中Hi 、H1、H2分別為測(cè)壓管、上游和下游水位。
　　對(duì)壩體有壓滲流問(wèn)題，通?？刹捎梦粍?shì)法來(lái)分析其壩體滲流情況。
　　對(duì)基本不透水壩基上土石壩的有壓滲流而言，由于滲流不外溢出，故滲流中某固定點(diǎn)的位勢(shì)Φ與上下游水位變化無(wú)關(guān)。對(duì)有壓滲流來(lái)說(shuō)，根據(jù)滲流計(jì)算方法，在已設(shè)置減壓管情況下，測(cè)壓管位勢(shì)與排水減壓管位勢(shì)之間存在線性關(guān)系，且根據(jù)測(cè)壓管位勢(shì)變化可以推斷出壩體土體的損壞程度。
　　如：測(cè)壓管位勢(shì)呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，則說(shuō)明壩體受到?jīng)_刷損壞，內(nèi)部也存在較為嚴(yán)重的滲透變形，要對(duì)相應(yīng)位置采取有效措施進(jìn)行防滲透；測(cè)壓管位勢(shì)呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，則說(shuō)明壩體內(nèi)部可能有淤泥阻塞原本壩體上的水流通道。
　　因此對(duì)壩基有壓滲流問(wèn)題，通?？刹捎梦粍?shì)法來(lái)分析其壩基滲流情況。
　　2.2 壩體內(nèi)無(wú)排水設(shè)置的滲流。
　　對(duì)無(wú)壓滲流來(lái)說(shuō)，根據(jù)梁國(guó)錢(qián)等專家的分析［4］，可得出，測(cè)壓管水位與其所處的位置、上下游水位變化幅度、降雨量強(qiáng)度和筑壩材料的滲透性等因素有關(guān)。
　　由于滲流在壩體內(nèi)部傳遞存在阻力，從壩前水位到測(cè)壓管、滲透至壩后水位都需要一定時(shí)間，在考慮公式推導(dǎo)時(shí)還需要考慮測(cè)量時(shí)間前的壩前水位變化。
　　影響測(cè)壓管水位的因素主要包括庫(kù)水位、降雨量和時(shí)間系數(shù)三個(gè)方面。根據(jù)無(wú)壓滲流支配方程的基本特性，可以推導(dǎo)出，壩前水位與測(cè)壓管水位(以相對(duì)不透水層面為基面)之間合理的回歸方程型式可表示為：
　　H=fh(huán)(H20,H2i-j)+fR(R0,Ri-j)+fθ(θ,In(1+θ)) (4)
　　其中H 、H０、Hi-j 、R0、Ri-j、θ分別為測(cè)壓管水位、當(dāng)日壩前水位、前期壩
　　前水位均值、當(dāng)日降雨量、前期平均降雨量和時(shí)效。
　　2.3 忽略降雨量的滲流情況。
　　在實(shí)際情況中，即存在有壓滲流又存在無(wú)壓滲流，且影響滲流量的主要因素是降雨量，其次是壩前水位和時(shí)間系數(shù)，由于壩頂兩側(cè)設(shè)置有排水溝，而一般降雨對(duì)水位影響不是很大，為了方便計(jì)算，考慮到降雨量在一個(gè)月以內(nèi)較均衡，理想狀態(tài)下可以忽略。在現(xiàn)實(shí)操作中，為了提高計(jì)算的精度，觀測(cè)資料應(yīng)該每天記錄一次，每周計(jì)算一次平均值。
　　一個(gè)月內(nèi)的滲流量計(jì)算為：
　　 Q=a0 +a1H0 (1+a2H0)+a3H1(1+a4H1)+a5H2(1+a6H2)+ a7H3(1+a8H3) +a9H4(1+a10H4)+a11θ+ a12θ2+ a13θ 3 +a14 In (1+θ)(5)