渠系建筑物-浙江水利水电专科学校土木工程系-主页

第十章渠系建筑物

教学目标：

1.了解渠系建筑物。

2.了解渠系建筑物的类型、作用、组成及应用环境。

3.了解渠系建筑物的设计要点。

教学重点：

1.渠系建筑物的类型、作用、组成。

2.渠系建筑物的设计要点。

教学难点：

1.渠系建筑物的设计要点。

一、渠系建筑物为了安全合理地输配水量以满足农田海溉、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。

一、渠系建筑物按其作用可分为：

(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。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。

(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：泼槽、例虹吸管、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。为防止相减少渠道淤积，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、量水管嘴等。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。

以下仅就渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水及陡坡作简要解八

二、渡槽

1、渡槽：是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等障碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。

2、渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。

3、组成：由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。

4、类型：

（1）按施工方法分，渡槽可分为现浇整体式、预制装配式及预应力等；

（2）按建筑材料分类，则有木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等；

（3）按槽身结构形式分有矩形、U形、梯形、椭圆形及圆管形槽等；

（4）按支承结构的形式分为梁式、拱式、桁架式、组合式、悬吊式或斜拉式。

目前常用的渡槽形式，按支承结构分有梁式和拱式，按槽身断面形式分为矩形和U形。

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5、渡槽总体布置工作包括：槽址位置的选择，槽身支承结构的选择，基础及进出口的布置。

6、渡槽水力计算任务是合理确定槽底纵坡、槽身断面尺寸、计算水头损失，根据水面衔接计算确定渡槽进出口高程。

一般先按通过最大流量Q拟定适宜的槽身纵坡和槽身净宽B、净高h,后根据通过设计

流量计算水流通过渡槽的总水头损失值，如Z等于规划规定的允许水头损失，则可确定最后

纵坡、B、h值，进而定出有关高程和渐变段长等。纵坡i加大，则有利于缩小槽身断面，

减少工程量，但过大的纵坡，会加大沿程水头损失，降低渠水位的控制高程，还可能使上、下游渠道受到冲刷

1倒虹管由进口、管身、出口三部分组成。分为斜管式和竖井式。

（1）进口段。进口段包括：渐变段、闸门、拦污栅，有的工程还设有沉沙池。 进口段要与渠道平顺衔接，以减少水头损失。渐变段可以做成扭曲面或八字墙等形式 （参

见“水闸”一章），长度为3 — 4倍渠道设计水深。闸门用于管内清淤和检修。不设闸门的小

z-拱座

7、梁式渡槽由槽身、槽墩（排架）及基 础等三

部分组成。槽身既起输水作用、又起纵 向梁作用。分类：简支梁式、双悬臂梁式和单 悬梁式三种主要形式。

简支梁式优点是结构简单，施工吊装方便， 槽身伸缩缝的止水结构简单可靠。缺点是跨中 弯矩值较大，底板受拉，对抗裂防渗不利。

梁式渡槽槽身结构计算要点：

按满槽水情况进行，弯矩及剪力求出后，对 于矩形渡槽，可将侧墙作为纵梁考虑，按受弯 构件计算其纵向

正应力和剪应力，并进行配筋 和抗裂。

拱式渡槽由墩台、主拱圈、拱上结构三部分

组成。其中主拱圈分为板拱、肋拱、双曲拱等。主拱圈结构基本尺寸包括：跨度、矢高、拱 宽、拱脚高程。 三、倒虹吸管

倒虹吸管是在渠道同道路、 河渠或谷地相交时，修建的压力输水建筑物。 它与渡槽相比，

具有造价低且施工方便优点，

不过它的水头损失较大， 而且运行管理不如渡槽方便。

它应用

于修建渡槽困难，或需要高填方建渠道的场合；在渠道水位与所跨的河流或路面高程接近时， 也常用倒虹吸管。

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型倒虹吸管，可在进口侧墙上预留检修门槽， 需用时临时插板挡水。拦污栅用于拦污和防止

人畜落入渠内被吸进倒虹吸管。

在多泥沙河流上，为防止渠道水流携带的粗颗粒泥沙进入倒虹吸管， 可在闸门与拦污册

前设置沉沙池。对含沙量较小的渠道•可在停水期间进行人工清淤，对含沙量大的渠道，可 在沉沙池末端的侧面设冲沙闸，利用水力冲淤。沉沙池底板反侧墙可用浆砌石或混凝上建造。

(2) 出口段。出口段的布置形式与进口段基本相同。单管可不设闸门；若为宏管，可在 出口段侧墙上顶留检修门槽。

出口渐变段比进口渐变段稍长。

由于倒虹吸管的作用水头一般

都很小，管内流速仅在2.0m /s 左右，因而渐变段的主要作用在于调整出口水流的流速分布， 使水流均匀平顺地植入下游渠道。

(3) 管身。管身断面可为圆形或矩形。圆形管因水力条件和受力条件较好•大、中型工

程多采用这种形式。矩形管仅用于水头较低的中、小型工程。根据流量大小和运用要求，倒 虹吸管可以设汁成单管、双管或多管。管身与地基的连接形式及管身的伸缩缝和止水构造等 与土坝坝下埋设的涵管基本相同。

在管路变坡或转弯处应设置镇墩。

为防止管内淤沙和为放

空管内积水，应在管段上或镇墩内设冲沙放水孔 (可兼作进入孔)，其底部高程一船与河道枯

水位齐平。管路常埋入地下或在管身上填土。当管路通过冰冻地区，管顶应在冰冻层以下， 穿过河床时，应置于冲刷线以下。管路所用材料可根据水头、

管径及材料供应情况选定，常

用浆砌石、混凝土、钢筋混凝土及顶应力钢筋混凝土等，其中，后两种应用较广。 2、倒虹管水力计算

倒虹管水力计算：(1)已知通过流量和允许水头损失值，确定管的断面形式和尺寸； (2 )已知管的断面尺寸和允许水头损失值，校核过水流量； (3)已知过水流量和拟定管内

流速，校核水头损失值是否在规划允许值范围内。

3 ——倒虹吸管的断面面积, z —上、下游水位差.

m

卩一一计入局部损失和沿程库阻损失的流量系数 g 重力加速度， m / s 2

。

Q ――通过虹吸管的流量, m /s ；

Q

二