第六节 渠系建筑物倒虹吸管
倒虹吸管
本工程设有一处倒虹吸管。
倒虹管由过河管、闸门井等组成。
（1）施工排水倒虹管过河段施工可在建桥和驳坎施工围堰布置中一并考虑，河道采用断流施工，埋管采用大开挖敞开式埋管。
河道排水采用水泵排水，基坑采用集水坑排水。
（2）施工工艺流程：围堰、排水、降水有效后→基坑开挖→管道基础→骨架钢筋→管道安装→钢筋绑扎→模板及混凝土包方。
闸门井垫层→底板钢筋→井内模→预埋件→井墙钢筋→钢套环就位→井壁模板→井底板、墙浇筑→顶板底模支撑→顶板钢筋预埋件砼浇捣→设备安装及粉刷→回填。
（3）闸门井闸门井为倒虹管安装工程中的土建工程，相对尺寸、预埋件、预留孔及钢套环位置必须正确设置。
模板采用定型木模，内外钢管架支撑体系固定。
砼浇筑必须两侧对称同时浇捣，以避免井室偏位。
基坑采用挖集水坑排水；模板采用定型木模配钢管架支撑体系紧固；钢筋现场预制、就地帮扎；砼采用串筒下料机械振捣。
各类预留洞、套管预埋件埋设位置是否正确，直接影响到工程的整体质量，故在施工过程中设立专人负责进行控制。
预留孔、洞由现场木工组专人负责定制，并且与砼接触面采用刨光上油。
预埋钢套管使用前要检验直径，几何尺寸是否正确，止水翼环宽度是否标准，以及焊缝是否饱满，有否漏焊、夹渣等现象。
预留洞施工中要密切配合主导工种施工，一般在钢筋绑扎完成后立即着手安装，不可延误，影响模板等工种施工，更不允许在模板完成后再拆模安装。
A、预留孔洞的施工方法：预留孔洞前先测量其轴线位置及标高控制线，然后将木盒放入预留孔中，沿木盒四周焊接固定钢筋，并且要求，内外双层网片均焊接固定，并其外侧固定上用3mm小钻头钻孔，用铁钉将木盒四角固定，以防止移位。
B、预留钢制套管的施工方法钢制套管采用短钢筋直接焊接在主筋上进行固定。
并且按设计要求进行加强钢筋的绑扎。
C、预埋铁件的施工方法：①在砼侧面上的预埋铁件采取在铁件上焊φ4—φ6螺栓固定在木模上或者采用预埋铁件后面用短钢筋（同壁板厚度）支撑，并焊接在主筋上固定。
水工建筑物——倒虹吸
水工建筑物——倒虹吸倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一般在下列情况时采用：1、渠道跨越宽深河谷，修建渡槽、填方渠道或绕线方案困难或造价高时；2、渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽、涵洞时；3、修建填方渠道影响原有河道泄流等。
一、倒虹吸管的布置（一）管路布置倒虹吸管一般由进口、管身和出口三部分组成。
管路布置应根据地形、地质、施工、水力条件等分析确定。
总体布置的一般原则是：管身最短、岸坡稳定、管基密实，进出口连接平顺，结构合理。
根据流量大小及运用要求，可采用单管、双管或多管。
根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种。
竖井式多用于压力水头较小（H＜3～5m），穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其他形式。
竖井式水力条件差，但施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
斜管式多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况（图8－67）。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
竖井式倒虹吸斜管式倒虹吸曲线式当岸坡较缓（土坡m＞1.5～2.0，岩石坡m≥1.0）时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
当管径较小且土基很坚实时，也可直接设在土基上。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止温度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
从已建倒虹吸管工程运行情况看，不少工程因温度影响或土基不均匀沉陷，造成管身裂缝，有的渗漏严重，危及工程安全。
农业渠系建筑物
农业渠系建筑物为了安全合理地输配水量以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要,在渠道(渠系)上修建的水工建筑物,统称渠系建筑物。
渠系建筑物按其作用可划分如下:(1)渠道。
是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。
灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。
干、支渠主要起输水作用,称为输水渠道;斗农渠主要起配水作用,称为配水渠道。
各级渠道构成渠道系统,简称渠系。
(2)调节及配水建筑物。
用以调节水位和分配流量,如节制闸、分水闸等。
(3)交叉建筑物。
渠道与山谷、河流、道路、山岭等相交时所修建的建筑物,如渡槽、倒虹吸管、涵洞等。
(4)落差建筑物。
在渠道落差集中处修建的建筑物,如跌水、陡坡等。
(5)泄水建筑物。
为保护渠道及建筑物安全或进行维修,用以放空渠水的建筑物,如泄水闸、虹吸泄洪道等。
(6)冲沙和沉沙建筑物。
为防止和减少渠道淤积,在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施,如冲沙闸、沉沙池等。
(7)量水建筑物。
用以计量输配水量的设施,如量水堰等。
渠系中的建筑物,一般规模不大,但数量多,总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。
为此,应尽量简化结构。
改进设计和施工,以节约原材料和劳力、降低工程造价。
以下仅就灌溉渠道、渡槽、隧洞、倒虹吸管、跌水与陡坡、农桥等作简要介绍。
第一节灌溉渠道一、灌溉渠道系统及分类从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统称为灌溉渠道系统。
在现代灌区建设中,灌溉渠道系统和排水沟道系统是并存的,两者互相配合,协调运行,共同构成完整的灌区灌溉排水系统。
(1)灌溉渠道按其使用寿命分为固定渠道和临时渠道两种:固定渠道:多年使用的永久性渠道;临时渠道:使用寿命小于1年的季节性渠道。
(2)按控制面积大小和水量分配层次又可把灌溉渠道分为若干等级:大、中型灌区的固定渠道一般分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级;农渠以下的小渠道一般为季节性的临时渠道。
倒虹吸 Microsoft PowerPoint 演示文稿
（2）斜管式Biblioteka （3）曲线式（4）桥式
三、倒虹吸管的布置要求
（1）管身长度最短。 （2）岸坡稳定性好。 （3）开挖工程量少。 （4）进、出口平顺。
（5）管理运用方便。
四、进口段布置和构造
1．进口段的组成：渐变段、进水口、拦污栅、闸门、工
作桥、沉沙池及退水闸等
2.进口段的布置和构造
（1）进口渐变段 长度一般采用3～5倍的渠道设计水深。 （2）进水口 通过挡水墙与管身相连接而成。应妥善与
管身衔接好 。
（3）闸门 单管倒虹吸，其进口一般可不设置闸门，有
时仅在侧墙留闸门槽，以便在检修和清淤时使用，需要时 临时安装插板挡水。双管或多管道虹吸，在其进口应设置 闸门。
（4）拦污栅 栅条可用扁钢做成，其间距一般为20～
25cm。
（5）工作桥 工作桥或启闭台面应高出闸墩顶足够的高
度，通常为闸门高再加1.0～1.5m。
3.适用条件：
渠道跨越宽深河谷，修建渡槽、填方渠道 或 绕线方案困难或造价较高时； 渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能 修建渡槽、涵洞时； 修建填方渠道，影响原有河道泄流时； 渠道流量较小，水头富裕，含沙量小； 渠道与田间道路相交时。
二、倒虹吸管的组成和类型
1.组成：进口段、管身段、出口段 2.类型： （1）竖井式
（2）支墩
鞍形支墩
（3）镇墩
七、倒虹吸管的水力计算
任务：根据上游渠底高程、水位、流量和允许的水头损失，确 定倒虹吸管的断面尺寸、水头损失、下游渠底高程及进出口的 水面衔接型式。
序 号 1 2 3 4 公式名称 管道直径 倒虹吸管的流量 流量系数 沿程水头损失 计算公式 式中符号说明 D——倒虹吸的管径，m； Q——倒虹吸的设计流量，m3/s； v——初选流速，m/s。
渠系建筑物
第七章
渠系建形、地质条件：地形平坦、槽高不大时，一般采 用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的 山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳 定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩 架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
• 1、简支梁式： • 优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造 简单。缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防 渗不利。常用跨度是8～15m，其经济跨度大约为墩 架高度的0.8～1.2倍。
第七章
渠系建筑物
• 2、双悬臂梁式： • 根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和 等弯矩双悬臂式。等跨双悬臂式，在纵向受力时， 其跨中弯矩为零,底板承受压力，有利于抗渗。等 弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯矩相等，结构受 力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配筋量 常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不 等，对墩架工作不利，故应用不多。双悬臂梁式渡 槽因跨中弯矩较简支梁小，每节槽身长度可为25-4 0m，但其重量大，整体预制吊装困难，当悬臂顶端 变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止水容易被 拉裂。
• 2、建筑材料： • 建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原 则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济 合理的结构型式。 • 3、施工条件： • 应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以 加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽 时，应尽量采用同一种结构型式。
第七章
渠系建筑物
• （四）进出口段布置 • 1、平流段： • 进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽 进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要 避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水， 造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽， 尤其要注意这一问题。
《水工建筑物》第八章：渡槽、倒虹吸管、涵洞、桥梁等区系建筑物的构造特点
中国浙江天台红旗渡槽 aqueduct
宝马渡槽
第二节 倒虹吸管
倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山谷、道 路等障碍物的压力输水建筑物。
唐河倒虹吸工程
交叉型式为渠穿河倒虹 吸。设计流量为135立 方米／秒；加大流量为 160立方米／秒
倒虹吸枢纽由退水闸、 倒虹吸、节制闸和导流 堤等部分组成
失值ΔZ，若ΔZ≤[ΔZ]，则可确定i、b和h值，进
而确定相关高程。
当槽身长度L≥（15～20）h（h为槽内设计 水深）时，按明渠均匀流公式计算；
当L＜（15～20）h时， 按淹没宽顶堰公式 计算。
初拟b、h时，一般按h/b比
值来拟定，
梁式渡槽的矩形槽身：
h/b=0.6～0.8，
U形槽身：h/b=0.7～0.9;
广东江门南北渠上的渡槽
广东江门南北渠上的渡槽
南渠最后一段的架空渡槽，气势 恢弘宛如巨龙，无论站在哪个角度， 都能感受到她的壮丽，每次走到这个 地方，都能找到新的感受、找到新的 审美视角。特别是日出和日落的时光， 在浓重的金黄色调子中，更能切身感 受到她壮阔苍凉的美。
南北渠是鹤山水利工程史上的里 程碑。尽管随着工业的发展，水库的 灌溉功能在逐渐削弱，但南北渠是作 为农业经济发展史上的标志性建筑。
红江渠
红江湖是玉林大容山中的一个湖， 实名叫红江水库，是经过人工拓展的一 个中型的人工湖泊 。玉林有名的红江 渠就是从红江水库为起点，连绵几十公 里长的依山而建的水渠，为沿途几个乡 镇大批坡地提供灌溉，造福一方，解决 了当时的北市、蒲塘等乡镇大遍干旱坡 地无水灌溉稻种的难题，在建成的七十 年代，在广西曾经名澡一时，被誉为广 西的“红旗渠”
八、进出口建筑物 1．槽身与填方渠道的连接 斜坡式--根据连接段的支承方式不同，又可分为刚性 连接和柔性连接两种。 挡土墙式--将边跨槽身的一端支承在重力挡土墙式边墩 上，并与渐变段或连接段连接。 2．槽身与挖方渠道的连接
水利水电工程建筑物的类型-渠系建筑物
出口段包括出水口、渐变段和消力池等，用 于扩散水流和消能防冲。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
(3)管身的构造
为了防止管道因地基不均匀沉降和温度变
化而破坏，管身应设置沉降缝，内设止水。
现浇钢筋混凝土管在土基上缝距15～20m，
在岩基上缝距10～15m。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
2）洞身构 造
(2)沉降缝。 设缝间距不大于10m，且不小于2～3倍洞 (2)沉降缝 高，主要是适应地基的不均匀沉降。对于 有压涵洞，缝中要设止水，以防止渗水使 涵洞四周的填土产生渗透变形。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
截水环。对于有压涵洞要在洞身四周设若
2）洞身构
干截水环或用黏土包裹形成涵衣，用以防
造
(3)截水环 止洞身外围产生集中渗流。
（VIP版的沉降缝）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
3.倒虹吸管的构造和作用
对比： 即地铁和高架桥的区别
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
根据水流形态的不同，涵洞分有压、无压和半有压式。
1） 涵洞的洞身 断面形式
(1)圆形管涵。(2)箱形涵洞。 (3)盖板涵洞。(4)拱涵。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
2.涵洞的构造及作用
2F311011 水利水电工程建筑物的类型（六、渠系建筑物）
工程技术：倒虹吸管涵洞身构造？
工程技术：倒虹吸管涵洞身构造？
【学员问题】倒虹吸管涵洞身构造？
【解答】①组成：倒虹吸管涵主要由进口段、水平段和出口段组成。
进口段由进水河沟、沉淀池、进水等组成。
水平段是倒虹吸的主体，由基础、管身、接缝等组成。
出口段由出水井、出水河沟等组成。
②管身宜为钢筋混凝土圆管，管身基础由级配砂石垫层和混凝土基础构成。
管身接缝宜为钢丝网抹带接口或环带接口。
③进出水井宜为混凝土构成，也可由水泥砂浆砌片石构成。
竖井上应设置活动的钢筋混凝土顶盖。
沉淀池宜为浆砌块、片石构成。
基础由混凝土和砂砾垫层构成。
进出口河沟一定范围内应作铺砌加固。
1。
第六节 渠系建筑物-倒虹吸管
第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。
竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。
在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。
进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。
进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。
其布置形式与进口段相似。
为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。
渠系建筑物
介绍渠系建筑物又称灌区配套建筑物。
分为：①控制、调节和配水建筑物。
用于调节水位，分配流量，如节制闸、分水闸、斗门等。
②交叉建筑物。
用以穿越河渠、洼谷、道路及障碍物，如渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
③泄水建筑物。
如泄水闸、退水闸、溢流堰等。
④落差建筑物。
即落差集中处的连接建筑物，如跌水、陡坡和跌井等。
⑤冲沙和沉沙建筑物。
如冲沙闸、沉沙池等。
⑥量水建筑物。
如量水堰、量水槽等，也可利用其他水工建筑物量水。
⑦专门建筑物和安全设备。
如利用渠道落差发电的水电站，通航渠道上的码头、船闸和为人、畜免于落水而设的安全护栏。
渠系建筑物数量多、总体工程量大、造价高，故应向定型化、标准化、装配化和机械化施工等方面发展。
编辑本段正文为了安全输水，合理配水，精确量水，以达到灌溉、排水及其他用水目的而在渠道上修建的水工建筑物。
在农田水利工程建设中，蓄水、引水等枢纽工程，只有与渠系工程配套使用，才能达到兴利的目的，故渠系建筑物又称灌区配套建筑物。
灌区工程配套是挖掘现有灌溉设施潜力、发挥工程效益的重要措施。
渠道防渗：土料防渗，砌石防渗，水泥土防渗，混泥土防渗，膜料防渗，沥青混泥土防渗。
编辑本段类型和作用渠系建筑物按其作用可分为以下几类：①渠道：人工开挖或填筑的水道，用来输送水流以满足灌溉、排水、通航或发电等需要。
一个灌区内灌溉或排水渠道，一般分干、支、斗、农四级构成渠道系统，简称渠系。
②调节及配水建筑物：渠道中用以调节水位和分配流量的建筑物，如节制闸、分水闸、斗门等。
③交叉建筑物：输送渠道水流穿过山梁和跨越或穿越溪谷、河流、渠道、道路时修建的建筑物，分平交建筑物与立交建筑物两大类。
前者为渠道与另一水道相交处具有共同流床的交叉建筑物，适用于两水道底部高程相近的情况。
常用的平交建筑有水闸、倒虹吸管等。
后者为渠道与天然或人工障碍在不同高程上相交时，在渠道上修建的建筑物，适用于两者高程相差较大情况。
常用的立交建筑物有渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
渠系及渠系建筑物
倒虹吸技术学校：河北工程大学专业：09水工专业摘要：由于倒虹吸具有布置形式多样化、工程量少、施工方便、节省动力及三材、造价低而且便于清除泥沙等特点，现广泛用于各国的农田水利建设、城市供水、大型调水工程。
对于倒虹吸的设计，必须全面考虑，统筹兼顾，合理优化，才能设计出既经济、安全又能满足功能的倒虹吸。
关键字：倒虹吸、南水北调、倒虹吸管设计随着我国跨流域调水工程的增多，作为主要交叉输水建筑物的倒虹吸被广泛应用。
在南水北调工程中，由于其跨度很大，与很多河流都有交汇，通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，所以被广泛的使用倒虹吸工程。
一、倒虹吸作用及工作原理当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一建筑物，使水从路面或河沟下穿过，此建筑物通常叫做倒虹吸。
其工作原理与虹吸一样，倒虹吸在立面上也呈弓形，不同的是，其弓弯向上。
而且，虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在开始工作时不需人为地制造管中的真空，因而更为普及。
二、倒虹吸管的构造倒虹吸管一般由进口段、出口段、段身三部分组成。
（一）进口段进口段一般包括渐变段、沉沙池、退水冲杀设施、闸门、拦污栅以及启闭设施、连接段、进水口等组成。
1、渐变段：它是渠道与倒虹吸管进口沉沙池之间的过渡段，渐变段常采用扭曲面，其水头损失小。
2、沉沙池：其作用是拦截和沉淀渠道来水所挟带的大粒径砂石及杂物，防止其进入管内磨损和淤积管道。
3、闸门：为满足冲沙、清淤、检修和临时停水等需要，虹吸管进口常须设置闸门。
多采用平板闸门或叠梁式闸门。
4、拦污栅：为防止漂浮物或人畜落入渠内被吸入倒虹吸管，闸门前应设拦污栅，栅面与水平夹角宜采用70°~80°，利于增加过水断面，减小流速和水头损失，也便于清污。
5、工作桥：用于启闭闸门和清理拦污栅。
桥横断面多采用T形。
6、连接段：其设于闸门之后、虹吸管进口之前的静水池段，由两侧侧墙和下游侧挡水胸墙组成。
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第一节 渡 槽 第二节 倒虹吸管和涵洞 第三节 跌水和陡坡
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
第一节
渡
槽
• 一、渡槽的作用与组成
第七章
渠系建筑物
• 1、简支梁式： 简支梁式： • 优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造 简单。缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防 渗不利。常用跨度是8-15m，其经济跨度大约为墩 架高度的0.8-1.2倍。
第七章
渠系建筑物
• 2、双悬臂梁式： 双悬臂梁式： • 双悬臂梁式槽身又分等跨双悬臂和等弯矩双悬臂两 种型式：设每节槽身的总长度为L，悬臂长度为a， 则等跨双悬臂a＝0.25L；等弯矩双悬臂a＝0.207L。 在均匀荷载作用下，等跨双悬臂的跨中弯矩为零， 但支座负弯矩较大；等弯矩双悬臂的跨中正弯矩数 值等于支座负弯矩数值，且比等跨双悬臂的支座负 弯矩数值为小，但由于在上、下层均需配置纵向受 拉筋及构造筋，所以总配筋量可能比等跨双悬臂梁 式要多，且墩架的间距不等，故采用较少。
第七章
渠系建筑物
各种渠系建筑物的作用虽各有不同，但具有较多的共同点：①单 个工程的规模一般都不很大，但数量多，总的工程量往往是渠首 工程的若干倍；②建筑物位置分散在整个渠道沿线，同类建筑物 的工程条件常相近。因此，宜采用定型化结构和装配式结构，以 简化设计，加快施工进度，缩短工期，降低造价，节省劳力和保 证工程质量。
渠系建筑物
甘肃杨黄灌区工程渡槽
南阳山跨公路渡槽
洛河渡槽
军都山渡槽桥
二、渡槽的组成及类型
1、类型： （1）按施工方法：现浇整体式、预制
装配式及预应力等； （2）按建筑材料分类：木渡槽、砌石、
砼及钢筋砼等； （3）按支承结构型式分：有梁式、拱
式、桁架式、组合式及悬吊或斜拉式； （4）按槽身断面形状分：矩形渡槽、
并为合理征收水费提供依据，在渠系上设置的各种量水设施 。 6、防洪冲砂建筑物:为了防止和减少渠道淤积而在渠首或渠系中设置的冲
沙和沉沙设施 。
7、便民利民建筑物。
渠道
渠系：一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、 支、斗、农四级，构成渠道系统，简称渠系。
30万亩以上灌区必要时可增设总干渠、分干渠、 分支渠或分斗渠，灌溉面积较小的灌区可减少渠 道级数。灌溉渠道系统不宜越级设置渠道。
灌溉渠道系统布置应符合灌区总体设计和灌溉 标准要求，并应符合下列规定：
1、各级渠道应选择在各自控制范围内地势较 高地带。
2、渠线应避免通过风化破碎的岩层、可能产 生滑坡及其它地质条件不良的地段。
3、渠线宜短而直，并应有利于机耕，避免深 挖、高填和穿越村庄。
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➢ 渠系建筑物的分类 配水建筑物 交叉建筑物 落差建筑物 量水建筑物 防洪冲砂建筑物 便民利民建筑物
南北渠上的渡槽
广东江门南北渠上的渡槽
南渠最后一段的架空渡槽，气势恢弘宛 如巨龙，无论站在哪个角度，都能感受 到她的壮丽，每次走到这个地方，都能 找到新的感受、找到新的审美视角。特 别是日出和日落的时光，在浓重的金黄 色调子中，更能切身感受到她壮阔苍凉 的美。
南北渠是鹤山水利工程史上的里程 碑。尽管随着工业的发展，水库的灌溉 功能在逐渐削弱，但南北渠是作为农业 经济发展史上的标志性建筑。
试论灌区灌溉渠道倒虹吸管设计
试论灌区灌溉渠道倒虹吸管设计摘要：我国兴修灌溉工程历史悠久，很久以前就创造多项灌溉技术，随着我国水资源危机问题的日益突出，农业发展越来越受到水资源的制约，节水灌溉的重要性受到人们的重视。
怎样采取有效的措施，进一步提高用水效率，达到扩大灌溉面积，满足农业生产的要求，成为节水灌溉技术的发展方向。
本文对某灌区节水改造配套工程中的倒虹吸管的应用为例，阐述倒虹吸管在节水灌溉中的实际运用。
关键词：倒虹吸管；节水灌溉；设计方法一、适用条件倒虹吸管具有材料少、节省劳动力、工程造价低、施工难度小、施工安全方便、地基承载力要求低等优点，但是水头损失较大，施工质量要求高。
在确定使用倒虹吸管时，应根据渠线、地形、水头和施工队伍实力等情况做科学的比较。
1.在山区和丘陵区，渠道沿山绕行，渠线长而弯曲，为缩短渠道长度，减少水头损失，降低工程投资，用倒虹吸管跨越深沟谷，使渠道顺直。
2.渠道跨越的沟谷较宽，且高差大于20米，采用渡槽方案造价高，施工难度大，需要工期长，采用倒虹吸管。
3.渠道跨越沟谷较宽，高差8米-20米，流量不大，渠道水头丰富，采用倒虹吸管。
4.渠道跨越重要交通道路，水头富裕，渡槽架设高度受到限制，且与前后渠道衔接困难时，宜采用倒虹吸管穿越交通道路。
5.渠道跨越宽深河流，采用渡槽方案施工困难时，采用倒虹吸管。
二、灌溉渠道倒虹吸管的设计灌溉渠道的设计流量、最小流量和加大流量确定后，就可据此设计渠道的纵横断面。
设计流量是进行水力计算、确定渠道过水断面尺寸的主要依据。
纵横断面的设计不仅要满足渠道输配水要求，还要满足渠床纵横断面的稳定条件。
渠道横断面的设计要求是保证设计的断面能够输送设计流量和加大流量，设计的渠床稳定、不淤积、不冲刷、不塌坡；渠道纵断面的设计要求是保证渠道有足够的水位高度，以满足大部分农田自流灌溉，渠道土石方量小、渠系建筑物少，经济合理。
1.灌溉渠道横断面设计（1）最佳水力断面设计法渠道横断面尺寸是根据渠道设计流量通过水力计算加以确定，通常采用明渠均匀流计算公式计算，即：1）灌溉渠道基本参数的确定根据设计渠道时要求工程量小，投资少的原则，即在设计流量Q、比降i、糙率系数n值相同的条件下，应使渠道过水断面面积A最小，满足过水断面为最佳水力断面。
第六节 渠系建筑物-倒虹吸管
第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。
竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。
在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。
进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。
进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。
其布置形式与进口段相似。
为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。
倒虹吸管、跌水及陡坡
落差建筑物设计要求：满足强度和稳定，保证建筑物
本身及与之连接的上、下游渠道有良好的水力条件。 落差建筑物布置要求： 进口前渠道水流不出现较大的水面降落和雍高，以 尽量避免上游渠道产生冲刷或淤积；出 口处必须设置消能防冲设施，尽量避免下游渠道受 到冲刷。 第一节 跌水 跌水---使水流经由跌水缺口流出，呈自由抛射状态跌 落于消力池，解决集中落差防止冲刷破坏的渠系建筑物。 跌水形式：单级跌水、多级跌水。 跌水组成：通常由进口、跌水墙、消力池、出口。
一、单级跌水
单级跌水组成：进口连接段、跌水口、跌水墙、消力
池、出口连接段。 单级跌水的落差较小，一般小于3～5m。
陕西省渭惠渠干渠十号跌水(Q=30m3/s， H=2.2m)
1．进口连接段 图 作用：渠道断面较跌水口大，用渐变段将连接，使渠 道水流平顺地进人跌水口。 连接段的常用布置形式：八字墙、扭曲面。 《 灌溉与排水工程设计规范》： 连接段的合理长度L 与渠道底宽B与水深h 的比值 B/h有关。当B/h＜2 时，L＝2.5h；B/h＝2.1～2.5 时， L＝3h ；B/h＞2.5时， L＝3.5h 。 连接段底部边线与渠道中心线的夹角不宜大于45o。 连接段边墙在跌水口处设直线段：长约（1.0～1.5）h， 墙顶高出渠道最高水位30cm以上，以防渠水溅越.
二、多级跌水
当集中落差大于5m,修建单级跌水不经济时，修建多
级跌水。 多级跌水组成：多个连续的或分散的单级跌水。 多级跌水分级方法：按水面落差相等分级；按各级台 阶跌差相等分级。 每级的高度：3～5m为宜。 水力计算与单级跌水的相同。 多级跌水设：消力尾槛，尾槛上设泄水孔
多级式跌水
Hale Waihona Puke 1一防渗铺盖；2一进口连接段；3一跌水墙； 4一跌水护底 5一消力池； 6一侧墙； 7一泄水孔； 8一排水管 9一反滤体；10一出口连接段； 11一出口整流段；12一集水井
倒虹吸管
10 | 倒虹吸管
倒虹吸管进出口布置应满足水力条件良好、运用可靠以及稳定、防渗、防 冲、防淤等要求。
进口段包括进水口、闸门、启闭台、拦污栅、通气管及渐变段，对于1～ 3级倒虹吸管，进口前的渠道一侧应设泄洪闸（或溢流堰）。多泥沙渠道， 尚应设沉沙及冲沙设施。
进口渐变段长度可取上游渠道设计水深的3～5倍。
9一防腐软木圈；10一固定钢筋；11一塑料止水带；
16 | I倒虹吸管
在管道变坡和转弯的地方应设置镇墩，其作用是连接和固定两端的管道。
17 | 倒虹吸管
镇墩材料可用浆 砌石或混凝土。
镇墩有开敞式与封闭式两种。
18 | I倒虹吸管
图 镇墩与管端的连接 (a)刚性连接；(b)柔性连接
19 | I倒虹吸管
外露式、桥式倒虹吸管，其荷载组合为：管身自重、管内水重，内水压力， 管道内外温差应力及地基反力等。
27 | 倒虹吸管
钢筋混凝土管，其应力分析属于弹性理论空间问题，但由于计算复杂，横 向通常按封闭环形结构计算，而纵向按空心断面弹性地基梁计算。
预应力钢筋混凝土管 一般都做成一定长度的管节，当管芯纵向预压应力 不低于2MPa，且接头采用柔性橡皮止水时，仅需进行横向计算。
钢管管壁的应力用三向强度理论平面应力重叠法计算。
其他各种预制管 一般是按照设计要求，选用厂家生产的各种定型产品而 不单独进行结构计算。
28 | 倒虹吸管
荷 载：
镇墩自重、水管在转弯段由内水压 力引起的轴向力、管道弯曲段水流 离心力及水重、土压力等。由管道 传给镇墩上的荷载有：管道自重、 管内水重、管道上填土压力、管道 摩擦力、河道水面以下管道浮力、 水流对管壁的摩擦力以及因温度影 响而产生的轴向力等。
为适应地基不均匀沉降而引起的弯曲变形和由于温度降低和混凝土凝固 而引起的纵向收缩变形，管道应设置永久性伸缩缝，缝间设止水。
07第七章引水建筑物
（1）面广量大，总投资多。 （2）建筑物具有相似性。 （3）受地形影响大，与群众联系密切。
（四）渠系建筑物的定型设计
二、渠道
（一）概述
渠道是发电、灌溉、航运、给水、排水等水 利工程中广泛采用的输水建筑物。
灌溉用渠道，一般可分为干、支、斗、农、 毛五级，构成完整的灌溉系统，前四级一般为固 定渠道，第五级多为临时渠道。一般干、支渠主 要起输水作用，称为输水渠道；斗、农渠主要起 配水作用，称为配水渠道。
（二）进出口段的布置 （1）与渠道直线连接。 （2）设置渐变段。 （3）设置护底与护坡。
四、渡槽的水力计算要点
渡槽水力计算的目的，是确定渡槽过水断面形状和尺 寸、槽底纵坡、进出口高程，校核水头损失是否满足渠系 规划要求。
五、梁式渡槽设计
（一）槽身断面型式选择 一般大流量渡槽，多采用矩形断面；中小流
一、渡槽的作用及组成
渡槽是渠道跨越河、沟、渠、路或洼地的明 流架空渠系交叉建筑物，它由进口连接段、槽身、 结构支承与出口连接段组成。
渡槽一般适用于河、渠相对高差较大，河道 岸坡较陡，洪水流量较大的情况。它与倒虹吸管 相比较具有水头损失小、便于管理运用及可通航 等优点，是渠系交叉建筑物中采用最多的一种型 式。
量可采用矩形，也可采用U形断面。 （二）梁式渡槽一般构造
（1）分缝 （2）止水 （3）支座 （三）槽身结构计算（略）
（四）梁式渡槽支承结构设计
1、支承结构的型式及尺寸 （1）槽墩式。一般为重力式，包括实体墩和空 心墩两种型式。
（2）排架式。一般为钢筋混凝土结构，主要有 单排架、双排架、A字形排架及组合式排架等型 式。
（四）水电站动力渠道
1、动力渠道的基本要求
倒虹吸管
倒虹吸管定义：用以输送渠道水流穿过河渠、溪谷、洼地、道路的压力管道。
常用钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土材料制成,也有用混凝土、钢管制做的,主要根据承压水头、管径和材料供应情况选用。
倒虹吸管由进口段、管身段、出口段三部分组成。
1、简介倒虹吸管（inverted siphon）：用以输送渠道水流穿过河渠、溪谷、洼地、道路的压力管道。
常用钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土材料制成,也有用混凝土、钢管制做的,主要根据承压水头、管径和材料供应情况选用（见彩图）。
倒虹吸管由进口段、管身段、出口段三部分组成。
从地下或敷设在地面穿过河渠、溪谷、洼地或道路的输水压力管道。
多采用钢筋混凝土管或预应力钢筋混凝土管，也采用混凝土管或钢管。
低水头时可用浆砌石管。
2、分段倒虹吸管分为3个部分。
①进口段：包括渐变段、铺盖和护底等防渗防冲设施、拦污栅、闸门、进水口等。
当含沙量大时还设沉沙池。
②管身：断面多为圆形，也用矩形或直墙圆拱形。
可埋于地下，也可敷设于地面。
当管道跨越深谷和山洪沟时，可在深槽部分建桥，在其上铺设管道过河。
管道在桥头两端山坡转弯处设镇墩加强稳定，并于其上开设放水冲沙孔。
两岸管道仍沿地面敷设。
这类倒虹吸管又称桥式倒虹吸管。
③出口段：设消力池，并与下游平顺连接。
倒虹吸管较渡槽造价低，施工简单；但水头损失较大，清淤较困难。
公元前180年在古希腊帕加马（今土耳其）建一座下凹深度超过200米、管径为30厘米的倒虹吸管。
据《后汉书》记载，中国在186年已建造使用倒虹吸管。
3、布置形式根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管有下列几种布置形式：对高差不大的小倒虹吸管，常采用斜管式和竖井式。
高差大的倒虹吸管,当跨越干谷或山沟时,管道一般沿地面敷设，在转弯和变坡地段设置镇墩，其作用是连接和稳定两侧管道。
管道可埋设于地面以下（图a）,也可敷设于地面或在管身上填土。
当管道跨越深谷或山洪沟时,可在深槽部分建桥,在其上铺设管道过河(图b)。
管道在桥头两端山坡转弯处设镇墩，并于其上开设放水冲沙孔。
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第六节渠系建筑物-倒虹吸管
倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。
它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。
一、倒虹吸管的布置和构造
（一）管路布置
根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：
●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。
这种形式构造简单、管路短。
进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。
竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。
管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。
竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。
●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。
斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。
●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。
管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。
管身一般设置管座。
在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。
为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。
●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。
在通航河道上应满足通航要求。
（二）进出口布置
1．进口段的形式和布置
进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。
进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。
进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。
2．出口段的形式和布置
出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。
其布置形式与进口段相似。
为使出口与
下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。
同时渐变段下游3～5m长度内的渠道还应护砌，以防止水流对下游渠道冲刷。
渐娈段的底部常设消力池。
消力池长度一般为渠道设计水深的5～6倍。
消力池深度可按下式估算：T≥0.5D+δ＋30 ㎝
3．管身及镇墩的形式与构造
●管身：倒吸管的材料应根据压力大小及流量的多少、就地取材、施工方便、经久耐用等原则综合分析选择。
常用的材料主要有混凝土、钢筋混凝土、铸铁和钢材等。
为防止温度、冰冻、耕作等不利因素影响，管道应埋设在耕作层以下；在冰冻区，管顶应布置在冰冻层以下；在穿越河道时，管顶应布置在冲刷线以下0.5m；穿越公路时，为改善管身的受力条件，管顶应埋设在路面以下1.0m左右。
为了防止管道因地基不均匀沉陷及温度过低产生较大的纵向应力，使管身发生横向裂缝，管身应设置伸缩缝，缝内设止水。
缝的间距应根据地基、管材、施工、气温等条件确定。
伸缩缝的型式主要有平接、套接、企口接以及预制管的承插式接头等。
缝的宽度一般为1～2㎝，缝中堵塞沥青麻绒、沥青麻绳、柏油杉板或胶泥等。
●镇墩。
在倒吸管的变坡及转弯处都应设置镇墩，其主要作用是连接和固定管道。
在斜坡段若坡度陡，长度大，为防止管身下滑，保证管身稳定，也应在斜坡段设置镇墩，其设置个数视地形、地质条件而定。
镇墩的材料主要为砌石、混凝土或钢筋混凝土。
砌石镇墩多用于小型倒虹吸工程。
在岩基上的镇墩，可加锚杆与岩基连结，以增加管身的稳定性。
镇墩承受管身传来的荷载及水流产生的荷载，以及填土压力、自身重力等，为了保持稳定，镇墩一般是重力式的。
镇墩与管盖的连接形式有两种：刚性连接和柔性连接。
二、倒虹吸管的水力计算
倒虹吸管的水力计算，主要是根据渠道规划所确定的上游渠底高程、水位、通过的流量和允许的水头损失，通过水力计算确定倒虹吸管的断面尺寸，水头损失值及进出口的水面衔接。
实际工作中，渠道在规划时已确定渠道断面形式和上游渠底高程、倒虹吸管通过的流量和允许水头损失值。
因此，倒虹吸管的水力计算内容有下列几种情况：
●根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形式和尺寸。
●根据允许的水头损失和初步拟定的断面尺寸，校核能否通过规定的流量。
●根据需要通过的流量及拟定的管内流速，校核水头损失是否超过允许值。
三、倒虹吸管管身结构计算
（一）管壁厚度的拟定
管身结构设计步骤一般是根据管径和压力水头的大小，初步拟定管壁厚度，确定各作用荷载，然后进行横向和纵向内力计算，校核管壁厚度，进行横向和纵向内力计算，校核工业管壁厚度，进行配筋计算和抗裂验算。
（二）作用荷载及荷载组合
管身结构设计时，一般根据荷载大小分为若干段进行计算。
对于中小型倒虹吸管，如斜管段不长，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段，而按受力最大的水平段计算，作为确定整个管道构造的依据。
埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，作用荷载有管的自重、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有管的自重、土压力、外水压力及管内外温差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，作用荷载有管的自重、内水压力及管内外温差等。
交通道路下的管段，应根据具体情况决定何种荷载组合中加地面荷载。
（三）管身结构计算
管身结构计算包括横向和纵向计算。
●横向计算：身横向在各荷载单独作用下的内力（弯矩M和轴力N）可参照有关书籍所列图表，根据倒虹吸管的安装方式等具体情况直接查出。
然后根据荷载组合情况将查得数值组合叠加，即可求得截面的内力值。
●纵向计算：身纵向结构计算比较复杂。
对于中小型倒虹吸管往往不作纵向计算，一般在构造上采取适当措施来减小纵向应力，如在一定长度内设置伸缩缝和柔性接头，对地基进行处理以限制不均匀沉陷，适当选择施工季节或在刚性座垫与管身之间涂柏油或铺油毛毡(管段两端约三分之一长度内)等。