本工具用于设计填埋场最终覆盖系统内的地表水导排层。该层位于防渗层(土工膜)之上,用于排走从植被覆盖土层渗透下来的水分。适当的排水可以防止孔隙水压力的积聚,对于维持覆盖层的长期稳定性至关重要。计算将根据覆盖土的渗透性和边坡几何形状,确定土工合成排水层所需的导水率。
表层水分渗流通过植被层后,会在防水层上方积聚,若未及时排出可能导致危险的孔隙水压力。在横向排水系统设计过程中,最大渗透水量的准确预测具有较高的不确定性。由于厄尔尼诺现象引发的异常气候,可以合理假设封盖植被层在其设计寿命期内至少经历一次完全饱和。当上覆土体达到饱和状态时,水力梯度 i 可取1,此时渗流速度等同于土体渗透系数。
渗透到土工合成材料排水层的水流速率可在单位梯度条件下直接依据植被土壤的渗透系数计算。植被系统常见的渗透系数范围为1x10-3 至 1x10-5 cm/sec。过于密实的土壤不利于植被根系入土,而过于松软的土壤则难以有效储存水分

应用达西定律,进入复合排水网的流量为:
Qin=ks·i·A=ks·1·Lh·1=ks·Lh
从坡址处复合排水网排出的水量为:
Qout=kg·ig·A=kg·sinβ·t·1=θr·sinβ
式中 ks=覆盖保护土层的渗透系数,m/s;
kg=复合排水网的渗透系数,m/s;
Lh=土工复合排水网排水方向的水平长度,m;
θr=复合排水网要求的导水率,m2/s;
t为复合排水网的厚度,mm。
当进入复合排水网的流量等于排出的流量,可求得必须的导水率:

考虑到复合排水网的蠕变折减系数,嵌入折减系数生物和化学淤堵系数等影响,选用的复合排水网的导水率要求达到的数值为:

式中FSd为复合排水网设计安全系数,一般取2。
根据计算得到的值,再考虑排水体的水力梯度和上覆压力p(主要为覆盖土层及表层土压力,见图1)以及复合排水网的等效替代因素,选择不同厚度和不同水力梯度下的导水率,据此选择相应的材料。
符号含义
符号 |
说明 |
定义 |
Lh |
坡上排水管的水平间距 |
Length |
kveg |
上层覆盖土的渗透系数 |
Length/Time |
S |
衬垫坡度, S = tan β |
- |
FSslope |
土/土工复合材料或土工复合材料/土工膜界面最小滑动安全系数 |
- |
FSd |
排水安全系数 |
RFin |
入渗折减系数r |
RFcr |
蠕变折减系数 |
RFcc |
化学淤堵折减系数 |
RFbc |
生物淤堵折减系数 |
数据输入
|