進(jìn)年來(lái)，已有許多水庫大壩采用了土工膜進(jìn)行防滲，尤其是庫區坡度較緩的平原水庫或丘陵，甚至采用了全庫盤(pán)或部分庫盤(pán)土工膜防滲，對于大面積或全庫盤(pán)使用土工膜防滲的水庫，大量學(xué)者都對其進(jìn)行了研究，從鋪蓋和透水地基界面的接觸沖刷概念出發(fā)，研究復合土工膜用作斜墻鋪蓋防滲，導出了極限鋪蓋長(cháng)度和滲流的計算公式，通過(guò)實(shí)驗確定土工膜的滲透特性，計算了土工膜防滲層的滲流量，分析了各相關(guān)因素對滲流量的影響，同時(shí)利用達西定律、水流連續條件和Besel函數推導了土工膜復合防滲層的滲漏量的計算公式，得出了土工膜復合防滲層滲流量的解釋。對于大面積土工膜防滲體滲透特性的分析，無(wú)法采用傳統的分析地層滲透性的方法，而傳統的實(shí)驗方法也無(wú)法模擬大面積土工膜防滲體的滲透特性，國內外在這一方面的研究均很少，土工膜有極強的防滲性能，滲透系數很小，是較好的防滲材料;但土工膜是柔性的，在施工及運行中容易產(chǎn)生破損和孔洞，這些破損孔洞會(huì )成為庫區滲漏的主要通道，因此分析庫盤(pán)土工膜防滲體的滲透特性時(shí)，考慮施工及運行中所造成的破損孔洞對其滲透性的影響顯得尤為重要，從水量平衡角度，采用達西定律對庫盤(pán)大面積土工膜防滲體的滲透特性進(jìn)行研究，分析庫盤(pán)大面積土工膜防滲體產(chǎn)生的破損孔洞對土工膜滲透特性的影響，計算大面積土工膜防滲體的滲透量和滲透系數，從整體上得出大面積土工膜防滲體滲透特性的分析方法。

　　1 土工膜防滲體的滲透分析

　　水庫庫盤(pán)土工膜防滲結構通常由5個(gè)部分構成：防護層、上墊層、土工膜、下墊層和支持層，其中土工膜是防滲結構的主體，因此，土工膜的完整性關(guān)系到整個(gè)庫盤(pán)的防滲效果，土工膜屬于非空隙介質(zhì)，目前對土工膜的水力梯度作用下的滲透機理尚未完全認識清楚，為了便于空隙介質(zhì)比較，仍采用達西定律來(lái)描述在水力梯度作用下液體通過(guò)土工膜的滲透規律，并從水量平衡分析的角度研究土工膜防滲體的滲透特性。

　　2 實(shí)例分析

　　2.1 工程概況

　　新疆勝利水庫是一座壩體、壩基及全庫盤(pán)土工膜防滲的注入式丘陵水庫，最大壩高18.1m,主壩長(cháng)1875m,壩頂寬度為5m，庫區最大水深為21m,庫容為2.0×107m, ,工程位于新疆和田策勒縣恰哈鄉境內,地處策勒河與恰哈河中游之間的丘陵區,該地屬于溫帶干旱性荒漠氣候,日照時(shí)間長(cháng),干旱少雨,年均降水量只有35mm，年蒸發(fā)量在2400mm以上。

　　由于庫盤(pán)中部低凹部分覆有約2m的沖洪積粉質(zhì)壤土，滲透系數為2.17×10-5cm/s;其余復均由含礫粗砂和砂礫石構成，滲透系數為5.41×10-3~1.16×10-2cm/s.下部為半膠結的砂礫石層，但膠結性差且不連續庫區滲漏是該水庫的主要地質(zhì)問(wèn)題，但自采用壩體、壩基及全庫盤(pán)土工膜防滲以來(lái)，庫區滲漏問(wèn)題得到了基本解決。

　　2.2 土工膜滲透特性的分析

　　勝利水庫庫盤(pán)采用0.5mm的聚乙烯光面土工膜及200g/0.5mm/200g規格的的復合土工膜進(jìn)行全庫盤(pán)防滲，庫盤(pán)防滲膜鋪設面積達3.853×106 ㎡，復合土工膜鋪設面積為2.64×105㎡，勝利水庫全庫盤(pán)土工膜鋪設面積居國內外同類(lèi)型工程之首，經(jīng)詳細調查，勝利水庫自第一次蓄水以來(lái)土工膜的運行情況為：聚乙烯光面土工膜出現孔洞1 155出，復合土工膜出現孔洞84處，這些孔洞的出現，一部分是在施工中產(chǎn)生的，未及時(shí)發(fā)現修補，從而形成了滲漏的通道;還有一部分是因為上墊層中存在棱角尖銳的土體，在水壓作用下，刺穿土工膜形成孔洞，從而形成了滲漏通道，為比較庫盤(pán)土工膜防滲體滲透特性影響的基礎上，計算不同時(shí)期庫盤(pán)土工膜防滲體的滲透量何滲透系數，進(jìn)而從整體上比較土工膜防滲體的滲透規律，庫區蒸發(fā)水量的大小與庫區水面蒸發(fā)量和平均水面面積的大小有關(guān)，庫區各年逐月平均水面面積的計算方法是：用實(shí)測的同一來(lái)水量各斷面的水寬和斷面間距，采用梯形面積公式求出個(gè)斷面的水面面積，累加得出該水量級實(shí)測的庫區水面面積，并建立水量與水面面積的關(guān)系曲線(xiàn)，再根據歷年逐月平均流量插補求得歷年逐月和全年的水面面積，計算出庫區逐年平均水面面積后，即可計算水庫庫面蒸發(fā)水量。

　　勝利水庫是一座壩體、壩基及全庫盤(pán)土工膜防滲的丘陵水庫，這里計算出的滲透量，也即土工膜防滲體的滲透量;由于勝利水庫采用了光面土工膜和復合土工膜進(jìn)行防滲，所以計算出的滲透量是2種土工膜的總滲透量，文中根據土工膜鋪設面積和出現破碎孔洞的百分比，將總滲透量乘以該百分比，即可分別得出光面土工膜和復合土工膜的滲透量。

　　在鋪設土工膜之前，庫區的滲透系數為2.17×10-5~1.16×10-2cm/s.在蓄水的第一年(2003年)，土工膜防滲體的滲透系數在1×10-9~1×10-8cm/s之間，說(shuō)明土工膜防滲體在水壓力梯度作用下具有較好的滲透性;經(jīng)過(guò)1年的運行，在2004年其滲透量和滲透系數都有所增大，這是由于土工膜防滲體在水壓力作用下產(chǎn)生了漏水的孔洞，增大了土工膜防滲體的滲透量;2004年以后，在對土工膜防滲體進(jìn)行檢查及修補以后，土工膜防滲體的滲透量和滲透系數有所減小，因而相當未鋪設土工膜防滲體，庫區滲漏問(wèn)題得到了明顯改善。

　　需要說(shuō)明的是，土工膜滲透量和滲透系數是在宏觀(guān)考慮了施工中和水庫運行時(shí)產(chǎn)生是破損孔洞影響而得出的計算結果，采用的是逐年平均水深，因此，該方法只能從宏觀(guān)整體方面評價(jià)土工膜防滲體的滲透性。

　　3 結 語(yǔ)

　　1. 庫盤(pán)大面積土工膜防滲體的滲透特性分析，無(wú)法用傳統的分析土層滲透特性的方法來(lái)解決，本文從水量平衡角度對大面積土工膜防滲體的滲透特性進(jìn)行了分析。

　　2.通過(guò)對勝利水庫庫盤(pán)土工膜防滲體滲透特性的分析，得出蓄水初期(2003年)土工膜防滲體的滲透系數是比較小的，一般量級在10-9~1~10-8cm/s，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行后，土工膜防滲體的滲透系數有所增大，而后逐漸穩定，相比未鋪設土工膜防滲體，庫區滲透特性得到了明顯的改善。

　　3.完整無(wú)損土工膜的滲透系數量級在10-13~10-12cm/s，考慮了土工膜破損孔洞對其滲透性的影響后，其滲透系數量大至10-8~10-7cm/s，這是由于土工膜在施工和使用中所產(chǎn)生的破損孔洞加大了土工膜的滲透量，因此，在施工中要注意對土工膜的保護，在水庫維修期間，要對土工膜防滲體進(jìn)行檢修。