第十章过坝建筑物课件.ppt

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1、水工建筑物课件水工建筑物课件 水利水电工程系水利水电工程系李守义李守义20132013年年3 3月月第十章第十章 过坝建筑物、渠首及渠系过坝建筑物、渠首及渠系 建筑物和河道整治建筑物建筑物和河道整治建筑物 过坝建筑物：通航、过木、过鱼（鱼道、鱼闸）。过坝建筑物：通航、过木、过鱼（鱼道、鱼闸）。本章只介绍通航建筑物。本章只介绍通航建筑物。渠首工程包括：无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。渠首工程包括：无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。渠系建筑物包括：渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、渠系建筑物包括：渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水等。跌水等。10-110-1 通航建筑物通航建筑物通航建筑物：船闸和升船机。通航建筑物

2、：船闸和升船机。船闸是利用水力将船队（舶）浮送过坝，通船闸是利用水力将船队（舶）浮送过坝，通过能力大，应用最广；过能力大，应用最广；升船机是利用机械力将船舶升送过坝，耗水升船机是利用机械力将船舶升送过坝，耗水量少，一次提升高度大。本节侧重介绍船闸。量少，一次提升高度大。本节侧重介绍船闸。（一）组成（一）组成 一、船闸一、船闸船闸由闸室、闸首和引航道组成，见图船闸由闸室、闸首和引航道组成，见图10-110-1。图图101 101 船闸示意图船闸示意图11闸室；闸室；22上闸首；上闸首；33下闸首；下闸首；44闸门；闸门；55阀门；阀门；66输水廊道；输水廊道；77门龛；门龛；88检修门槽；检修门

3、槽；99上游引航道；上游引航道；1010下游引航道下游引航道 （1 1）闸室）闸室介于上、下闸首及两侧边墙间一介于上、下闸首及两侧边墙间一个供过坝（闸）船队（舶）临时停泊的场所。个供过坝（闸）船队（舶）临时停泊的场所。（2 2）闸首）闸首闸首的作用是将闸室与上、下游闸首的作用是将闸室与上、下游引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便船队（舶）通过。位于上游端的叫上闸首，下游端船队（舶）通过。位于上游端的叫上闸首，下游端的叫下闸首。的叫下闸首。（3 3）引航道）引航道连接闸首与主航道的一段航道，连接闸首与主航道的一段航道，设有导航及靠船建筑。其作用

4、是保证船队（舶）顺设有导航及靠船建筑。其作用是保证船队（舶）顺利地进、出船闸，并为等待过闸的船队（舶）提供利地进、出船闸，并为等待过闸的船队（舶）提供临时的停泊场所。临时的停泊场所。（二）过闸程序（二）过闸程序 过闸的程序如图过闸的程序如图10102 2所示。所示。当当上上行行船船队队要要通通过过船船闸闸时时，首首先先由由下下游游输输水水设设备备将将闸闸室室的的水水位位泄泄放放到到与与下下游游水水位位齐齐平平，然然后后开开启启下下闸闸首首闸闸门门，船船队队驶驶入入闸闸室室，随随即即关关闭闭下下闸闸首首闸闸门门，由由上上游游输输水水设设备备向向闸闸室室充充水水，待待水水面面与与上上游游水水位位齐

5、齐平平后后，开开启启上上闸闸首首闸闸门门，船船队队上上驶驶离离开开闸闸室室。此此时时，若若在在上上游游有有船船队队等等待待过过闸闸，则则待待上上行行船船队队驶驶出出闸闸室室后后，即即可可驶驶入入闸闸室室，然然后后关关闭闭上上闸闸首首闸闸门门，由由下下游游输输水水设设备备向向下下游游泄泄水水，待待闸闸室室水水位位与与下下游游水水位位齐齐平平后后，开开启启下下闸闸首首闸闸门门，船船队队即即可可驶驶出出闸闸室室进进入入下下游游引航道，这就是船队过闸的全过程。引航道，这就是船队过闸的全过程。图图102 102 船队船队(舶舶)过闸程序示意图过闸程序示意图（三）船闸的类型（三）船闸的类型 1 1按船闸的

6、级数分类按船闸的级数分类 （1 1）单级船闸）单级船闸 只有一级闸室的船闸称为单级船闸。只有一级闸室的船闸称为单级船闸。H=15H=1520m20m(基岩基岩H=30m)H=30m)。（2 2）多级船闸）多级船闸 图图103103是我国三峡双线是我国三峡双线5 5级船闸总体布置示意图，级船闸总体布置示意图，上下游总水头上下游总水头H=113mH=113m，是世界上规模最大和水头最高，是世界上规模最大和水头最高的船闸。世界上级数最多的船闸是俄罗斯的卡马船闸，的船闸。世界上级数最多的船闸是俄罗斯的卡马船闸，共共6 6级。级。2 2按船闸的线数分类按船闸的线数分类 （1 1）单线船闸）单线船闸 在一

7、个枢纽内只有一条通航线路的船闸称为单在一个枢纽内只有一条通航线路的船闸称为单线船闸，大多采用这种型式。线船闸，大多采用这种型式。（2 2）多线船闸）多线船闸 在一个枢纽内建有两条或两条以上通航线路的船在一个枢纽内建有两条或两条以上通航线路的船闸称为多线船闸。我国三峡和葛洲坝水利枢纽分别采闸称为多线船闸。我国三峡和葛洲坝水利枢纽分别采用的是双线和三线船闸。三峡工程双线用的是双线和三线船闸。三峡工程双线5 5级船闸的单级船闸的单级闸室尺寸为级闸室尺寸为280m34m5m280m34m5m（最小水深），年单向（最小水深），年单向通过能力为通过能力为50005000万万t t，一次通过时间约为，一次通

8、过时间约为2 2小时小时4040分。分。3 3按闸室型式分类按闸室型式分类 （1 1）广厢船闸）广厢船闸 闸首口门的宽度小于闸室宽度，闸门尺寸缩窄，闸首口门的宽度小于闸室宽度，闸门尺寸缩窄，可降低造价；但船队（舶）进出闸室需要横向移动，可降低造价；但船队（舶）进出闸室需要横向移动，使操作复杂化，延长过闸时间。使操作复杂化，延长过闸时间。（2 2）具有中间闸首的船闸）具有中间闸首的船闸 当过闸船队（舶）不均一，为了节省单船过闸时当过闸船队（舶）不均一，为了节省单船过闸时的用水量及过闸时间，有时在上、下闸首之间增设一的用水量及过闸时间，有时在上、下闸首之间增设一个中间闸首，将闸室分为前后两部分。见

9、图个中间闸首，将闸室分为前后两部分。见图10-510-5。图图105 105 具有中间闸首的船闸具有中间闸首的船闸 11中间闸首；中间闸首；22上闸首；上闸首；33下闸首；下闸首；44前闸前闸室；室；55后闸室后闸室 当水头较高，且地基良好时，为减少下游闸门的当水头较高，且地基良好时，为减少下游闸门的高度，可选用井式船闸，高度，可选用井式船闸，见图见图10-5。在下闸首建胸墙，在下闸首建胸墙，胸墙下留有过闸船队（舶）所必须的通航净空，采用胸墙下留有过闸船队（舶）所必须的通航净空，采用平面提升式闸门。平面提升式闸门。当前世界上水头最大的单级船闸当前世界上水头最大的单级船闸俄罗斯的乌俄罗斯的乌斯季

10、卡缅诺戈尔斯克船闸就是采用的井式船闸，斯季卡缅诺戈尔斯克船闸就是采用的井式船闸，H=42mH=42m。（3 3）井式船闸）井式船闸图图106 106 井式船闸纵剖面示意图井式船闸纵剖面示意图 11闸室；闸室；22胸墙；胸墙；33平面闸门；平面闸门；44人字闸门人字闸门 （四）船闸的基本尺寸及引航道（四）船闸的基本尺寸及引航道 船闸的基本尺寸包括：闸室有效长度、有效宽船闸的基本尺寸包括：闸室有效长度、有效宽度及门槛水深。度及门槛水深。（1 1）闸室有效长度）闸室有效长度（1）式中式中 船队的计算长度船队的计算长度m；富裕长度富裕长度m，顶推队顶推队 ，拖带船队，拖带船队，对非机动船，对非机动船，

11、m m。n（2 2）闸室有效宽度）闸室有效宽度 n 是指闸室边墙内侧最突出部分之间的距离。是指闸室边墙内侧最突出部分之间的距离。n式中式中 同闸次过闸船队（舶）并列同闸次过闸船队（舶）并列n 停泊的总宽度停泊的总宽度 m m；n 富裕宽度富裕宽度 m m，n当当 时，时，n当当 时，时，。n（3 3）门槛水深设计最低通航水位至闸首门槛）门槛水深设计最低通航水位至闸首门槛最高处的水深，按规定最高处的水深，按规定 n其中，其中，T T 为设计最大船队（舶）满载时的吃水为设计最大船队（舶）满载时的吃水深度。深度。（4 4）引航道的长度与宽度）引航道的长度与宽度 长度：约为过闸船队（舶）计算长度的长度

12、：约为过闸船队（舶）计算长度的3.53.54 4倍。当引航倍。当引航道的宽度与航道的宽度不一致时，尚需增设过渡段，其长度不道的宽度与航道的宽度不一致时，尚需增设过渡段，其长度不小于两者宽度差值的小于两者宽度差值的1010倍。倍。宽度：是指设计最低通航水位时，设计最大船队（舶）满宽度：是指设计最低通航水位时，设计最大船队（舶）满载吃水船底处的宽度，应为一侧载吃水船底处的宽度，应为一侧(或两侧或两侧)等候过闸船队（舶）等候过闸船队（舶）的总宽度与设计最大船队的总宽度与设计最大船队(舶舶)宽度之和加富裕宽度，富裕宽度宽度之和加富裕宽度，富裕宽度可采用设计最大船队（舶）宽度的可采用设计最大船队（舶）宽

13、度的1.51.5倍。引航道的最小水深视倍。引航道的最小水深视船闸的等级而定，对船闸的等级而定，对、级船闸，应不小于设计最大船队级船闸，应不小于设计最大船队（舶）满载吃水深的（舶）满载吃水深的1.51.5倍。引航道的横断面一般为梯形，边坡倍。引航道的横断面一般为梯形，边坡依土质稳定条件来确定，通常为依土质稳定条件来确定，通常为1 1：2 21 1：3 3。引航道平面布置示意图如引航道平面布置示意图如图图108108 。图图108 108 引航道平面布置示意图引航道平面布置示意图11闸室；闸室；22闸首；闸首；33引航道引航道（五）过闸时间、通过能力和耗水量（五）过闸时间、通过能力和耗水量 船队过

14、闸时间包括进闸时间、启闭闸门时间、船队过闸时间包括进闸时间、启闭闸门时间、输水输水时间、出闸时间、进出闸间隔时间。时间、出闸时间、进出闸间隔时间。通过能力：每年自两个方向通过船闸的货物通过能力：每年自两个方向通过船闸的货物总吨位。总吨位。耗水量耗水量:过闸用水与闸门、阀门漏水。过闸用水与闸门、阀门漏水。（2 2 2 2）平衡重式升船机）平衡重式升船机）平衡重式升船机）平衡重式升船机 图图图图1010101010101010（b b b b）。利用平衡。利用平衡。利用平衡。利用平衡重来平衡承船厢的重量，运行原理与电梯相似。其优点重来平衡承船厢的重量，运行原理与电梯相似。其优点重来平衡承船厢的重量

15、，运行原理与电梯相似。其优点重来平衡承船厢的重量，运行原理与电梯相似。其优点是：过坝历时短，通过能力大，运行安全可靠，耗电量是：过坝历时短，通过能力大，运行安全可靠，耗电量是：过坝历时短，通过能力大，运行安全可靠，耗电量是：过坝历时短，通过能力大，运行安全可靠，耗电量小。缺点是：工程技术复杂，钢材用量多。目前世界上小。缺点是：工程技术复杂，钢材用量多。目前世界上小。缺点是：工程技术复杂，钢材用量多。目前世界上小。缺点是：工程技术复杂，钢材用量多。目前世界上最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大垂直行最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大垂直行最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大垂

16、直行最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大垂直行程程程程二、升船机二、升船机 1 1 1 1垂直升船机垂直升船机垂直升船机垂直升船机 （1 1 1 1）提升式升船机）提升式升船机）提升式升船机）提升式升船机 图图图图1010101010101010（a a a a）。类似于桥式起。类似于桥式起。类似于桥式起。类似于桥式起重机，船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。由于提重机，船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。由于提重机，船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。由于提重机，船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。由于提升动力大，只适用于提升中、小型船舶。我国丹江口水升动力大，只适用于提升中、小型船舶

17、。我国丹江口水升动力大，只适用于提升中、小型船舶。我国丹江口水升动力大，只适用于提升中、小型船舶。我国丹江口水利枢纽的升船机即属于此种类型，最大提升力利枢纽的升船机即属于此种类型，最大提升力利枢纽的升船机即属于此种类型，最大提升力利枢纽的升船机即属于此种类型，最大提升力450t450t450t450t，提，提，提，提升高度为升高度为升高度为升高度为83.5m83.5m83.5m83.5m。n （3 3）浮筒式升船机）浮筒式升船机 图图10101010（c c）。将金属浮筒。将金属浮筒浸在充满水的竖井中，利用浮筒的浮力来平衡升船机活浸在充满水的竖井中，利用浮筒的浮力来平衡升船机活动部分的重量，电

18、动机仅用来克服运动系统的阻力和惯动部分的重量，电动机仅用来克服运动系统的阻力和惯性力。这种升船机工作可靠，支撑平衡系统简单，但提性力。这种升船机工作可靠，支撑平衡系统简单，但提升高度不能太大，且浮筒井及一部分设备经常处于水下，升高度不能太大，且浮筒井及一部分设备经常处于水下，不便于检修。目前世界上最大的浮筒式升船机是德国的不便于检修。目前世界上最大的浮筒式升船机是德国的新亨利兴堡升船机，提升高度新亨利兴堡升船机，提升高度14.5m14.5m，承船厢尺寸，承船厢尺寸90m12m90m12m，厢内水深，厢内水深3.0m3.0m，载船吨位，载船吨位1350t1350t。113m113m，承船箱尺寸，

19、承船箱尺寸，承船箱尺寸，承船箱尺寸120m18m3.5m120m18m3.5m（水深），可通（水深），可通（水深），可通（水深），可通过过过过3000t3000t级的客货轮，通过时间约为级的客货轮，通过时间约为级的客货轮，通过时间约为级的客货轮，通过时间约为4040分钟，设备总起分钟，设备总起分钟，设备总起分钟，设备总起重能力达重能力达重能力达重能力达11800t11800t。图图10101010 垂直升船机示意图垂直升船机示意图(a)(a)提升式；提升式；(b)(b)平衡重式；平衡重式；(c)(c)浮筒式浮筒式11承船厢；承船厢；22传动机械；传动机械；33平衡砣；平衡砣；44钢索；钢索；5

20、5钢排架；钢排架；66支架；支架；77浮筒；浮筒；88上闸首；上闸首；99下闸首下闸首2 2斜面升船机斜面升船机 斜面升船机是将船舶置于承船厢内，沿着铺在斜面上的斜面升船机是将船舶置于承船厢内，沿着铺在斜面上的轨道升降，运送船舶过坝。轨道升降，运送船舶过坝。斜面升船机由承船厢、斜坡轨道及卷扬机设备等部斜面升船机由承船厢、斜坡轨道及卷扬机设备等部 分组成。图分组成。图109109是斜面升船机示意图。是斜面升船机示意图。俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克斜面升船机是目前世界上俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克斜面升船机是目前世界上 运载量最大（运载量最大（2000t2000t）、提升高度最大（）、提升高度最大（118m1

21、18m）的斜面升船）的斜面升船机。我国已建成最大提升高度为机。我国已建成最大提升高度为80.0m80.0m的湖南柘溪的湖南柘溪 水电站的斜面升船机，载船吨位水电站的斜面升船机，载船吨位50t50t。10-210-2 渠首及渠系建筑物渠首及渠系建筑物 一、渠首建筑物一、渠首建筑物1.1.1.1.无坝取水枢纽无坝取水枢纽无坝取水枢纽无坝取水枢纽 当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、防沙要求不高、取水期间河道的水位和流量能够满足或基防沙要求不高、取水期间河道的水

22、位和流量能够满足或基防沙要求不高、取水期间河道的水位和流量能够满足或基防沙要求不高、取水期间河道的水位和流量能够满足或基本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水口，本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水口，本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水口，本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水口，即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的取水方即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的取水方即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的取水方即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的取水方式，称为无坝取水。常见的无坝取水枢纽的布置有以下式，称为无坝取水。常见的无坝取水

23、枢纽的布置有以下式，称为无坝取水。常见的无坝取水枢纽的布置有以下式，称为无坝取水。常见的无坝取水枢纽的布置有以下3 3 3 3种型式：种型式：种型式：种型式：（1 1）利用弯道环流原理，将取水口建在弯道凹岸顶点）利用弯道环流原理，将取水口建在弯道凹岸顶点下游一定距离，以引取表层较清的水，排走底沙。一般由下游一定距离，以引取表层较清的水，排走底沙。一般由进水闸、导沙坎及沉沙池等组成，见进水闸、导沙坎及沉沙池等组成，见图图10141014（a a）。（2 2）在多泥沙河流上，为减少泥沙入渠，可采用引渠）在多泥沙河流上，为减少泥沙入渠，可采用引渠式取水。将进水闸设在岸边的引渠内，与取水口保持一定式取

24、水。将进水闸设在岸边的引渠内，与取水口保持一定的距离，引渠兼作沉沙渠。在取水口处设导沙坎，由冲沙的距离，引渠兼作沉沙渠。在取水口处设导沙坎，由冲沙闸冲洗渠内泥沙。冲沙闸与引水渠中线的夹角一般选用闸冲洗渠内泥沙。冲沙闸与引水渠中线的夹角一般选用30306060。（3 3）如河道流量较小或山区河流坡降较陡，为提）如河道流量较小或山区河流坡降较陡，为提高引水比，可采用导流堤式渠首。在取水口前修建不高引水比，可采用导流堤式渠首。在取水口前修建不拦断河流的导流堤以壅高水位，用泄水闸泄洪排沙，拦断河流的导流堤以壅高水位，用泄水闸泄洪排沙，如图如图10141014（b b）所示。所示。图图1014 1014

25、 无坝渠首无坝渠首（a a）山东打鱼张渠首；（）山东打鱼张渠首；（b b）导流堤式渠首）导流堤式渠首11导沙坎；导沙坎；22引水渠；引水渠；33进水闸；进水闸；44东沉沙条渠；东沉沙条渠；55西沉沙条渠；西沉沙条渠；66泄水闸；泄水闸；77导流堤导流堤2.2.有坝取水枢纽有坝取水枢纽 （1 1 1 1）沉沙槽式。利用导水墙与进水闸翼墙在闸）沉沙槽式。利用导水墙与进水闸翼墙在闸）沉沙槽式。利用导水墙与进水闸翼墙在闸）沉沙槽式。利用导水墙与进水闸翼墙在闸前形成的沉沙槽沉淀粗颗粒泥沙，丰水期开启冲沙前形成的沉沙槽沉淀粗颗粒泥沙，丰水期开启冲沙前形成的沉沙槽沉淀粗颗粒泥沙，丰水期开启冲沙前形成的沉沙槽

26、沉淀粗颗粒泥沙，丰水期开启冲沙闸，将泥沙排向下游，见闸，将泥沙排向下游，见闸，将泥沙排向下游，见闸，将泥沙排向下游，见图图图图1015101510151015（a a a a）。（2 2 2 2）人工弯道式。利用人工弯道产生的环流，）人工弯道式。利用人工弯道产生的环流，）人工弯道式。利用人工弯道产生的环流，）人工弯道式。利用人工弯道产生的环流，以减少泥沙入渠。以减少泥沙入渠。以减少泥沙入渠。以减少泥沙入渠。（3 3 3 3）冲沙廊道式。利用含沙量沿水深分布不均）冲沙廊道式。利用含沙量沿水深分布不均）冲沙廊道式。利用含沙量沿水深分布不均）冲沙廊道式。利用含沙量沿水深分布不均的特点，在进水闸底部设

27、冲沙廊道，从上面引取表的特点，在进水闸底部设冲沙廊道，从上面引取表的特点，在进水闸底部设冲沙廊道，从上面引取表的特点，在进水闸底部设冲沙廊道，从上面引取表层较清的水，泥沙经由冲沙廊道排向下游，见层较清的水，泥沙经由冲沙廊道排向下游，见层较清的水，泥沙经由冲沙廊道排向下游，见层较清的水，泥沙经由冲沙廊道排向下游，见 图图图图1015101510151015（b b b b）。（4 4 4 4）底栏栅式。在溢流坝体内设置输水廊道，顶）底栏栅式。在溢流坝体内设置输水廊道，顶）底栏栅式。在溢流坝体内设置输水廊道，顶）底栏栅式。在溢流坝体内设置输水廊道，顶面有金属栏栅。过水时，部分水流由栏栅间隙落入廊面

28、有金属栏栅。过水时，部分水流由栏栅间隙落入廊面有金属栏栅。过水时，部分水流由栏栅间隙落入廊面有金属栏栅。过水时，部分水流由栏栅间隙落入廊道，然后进入渠道或输水隧洞。这种布置型式可防止道，然后进入渠道或输水隧洞。这种布置型式可防止道，然后进入渠道或输水隧洞。这种布置型式可防止道，然后进入渠道或输水隧洞。这种布置型式可防止大于栅条间隙的沙石进入廊道，适用于坡陡流急，水大于栅条间隙的沙石进入廊道，适用于坡陡流急，水大于栅条间隙的沙石进入廊道，适用于坡陡流急，水大于栅条间隙的沙石进入廊道，适用于坡陡流急，水流挟有大量推移质的山区河流，见流挟有大量推移质的山区河流，见流挟有大量推移质的山区河流，见流挟有

29、大量推移质的山区河流，见图图图图1015101510151015（c c c c）。图图图图1021021021024 4 4 4是我国四川都江堰工程布置示意图。渠是我国四川都江堰工程布置示意图。渠是我国四川都江堰工程布置示意图。渠是我国四川都江堰工程布置示意图。渠首由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口及金刚堤、百丈堤等组成。首由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口及金刚堤、百丈堤等组成。首由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口及金刚堤、百丈堤等组成。首由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口及金刚堤、百丈堤等组成。图图1016 1016 有坝渠首有坝渠首 (a)沉沙槽式渠首：1沉沙槽；2导水墙；3导沙坎；4溢流坝；5冲沙闸；6进水闸；7渠道；(b)底部冲

30、沙廊道式渠首：1溢流坝；2渠道；3冲沙廊道；(c)底栏栅式渠首：1底栏栅坝段；2金属栏栅；3输水廊道；4溢流坝；5进水闸图图1015 1015 都江堰工程布置示意图都江堰工程布置示意图二、渠系建筑物二、渠系建筑物 为了满足农田灌溉、水力发电、工业及生活为了满足农田灌溉、水力发电、工业及生活为了满足农田灌溉、水力发电、工业及生活为了满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道（渠系）上修建的水工建筑用水的需要，在渠道（渠系）上修建的水工建筑用水的需要，在渠道（渠系）上修建的水工建筑用水的需要，在渠道（渠系）上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。物，统称渠系建筑物。物，统称渠系建筑物。物，统

31、称渠系建筑物。1 1 1 1 分类分类分类分类 （1 1 1 1）渠道。是指为农田灌溉、水力发电、工业）渠道。是指为农田灌溉、水力发电、工业）渠道。是指为农田灌溉、水力发电、工业）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。一个及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。一个及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。一个及生活输水用的、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、灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、农四级。农四级。农四级。农四级。

32、（2 2 2 2）调节及配水建筑物。用以调节水位和分配）调节及配水建筑物。用以调节水位和分配）调节及配水建筑物。用以调节水位和分配）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。流量，如：节制闸、分水闸等。流量，如：节制闸、分水闸等。流量，如：节制闸、分水闸等。（3 3）交叉建筑物。渠道与山谷、河流、道路、山岭）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、涵洞等相交时所修建的建筑物，如：渡槽、倒虹吸管、涵洞等。等。（4 4）落差建筑物。在渠道落差集中处修建的建筑物，）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。如：跌水、

33、陡坡等。（5 5）泄水建筑物。为保护渠道及建筑物安全或进行）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：泄洪闸、虹吸泄洪维修，用以放空渠水的建筑物，如：泄洪闸、虹吸泄洪道等。道等。（6 6）冲沙和沉沙建筑物。为防止和减少渠道淤积，）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、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。沉沙池等。（7 7）量水建筑物。用以计量输配水量的设施，如：）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。量水堰、量水管嘴等。2 2 渠道渠道 按用途可分为：灌溉渠道、动力渠道（

34、引水发电按用途可分为：灌溉渠道、动力渠道（引水发电用）、供水渠道、通航渠道和排水渠道等。在实际工用）、供水渠道、通航渠道和排水渠道等。在实际工程中常是一渠多用，如：发电与通航、供水结合，灌程中常是一渠多用，如：发电与通航、供水结合，灌溉与发电结合等等。溉与发电结合等等。设计的主要内容有：选定渠道线路、确定断面形设计的主要内容有：选定渠道线路、确定断面形状和尺寸、拟定渠道的防渗设施等。状和尺寸、拟定渠道的防渗设施等。渠道选线的一般原则是：渠道选线的一般原则是：尽量避开挖方或填方过大的地段，最好能做到尽量避开挖方或填方过大的地段，最好能做到挖方和填方基本平衡；挖方和填方基本平衡；避免通过滑坡区、透

35、水性强和沉降量大的地段；避免通过滑坡区、透水性强和沉降量大的地段；在平坦地段，线路应力求短直，受地形条件限在平坦地段，线路应力求短直，受地形条件限制，必须转弯时，其转弯半径不宜小于渠道正常水面制，必须转弯时，其转弯半径不宜小于渠道正常水面宽的宽的5 5倍；倍；通过山岭，可选用隧洞，遇山谷，可用渡槽或通过山岭，可选用隧洞，遇山谷，可用渡槽或倒虹吸管穿越，应尽量减少交叉建筑物。倒虹吸管穿越，应尽量减少交叉建筑物。3 3 渡槽渡槽 当渠道与山谷、河流、道路相交，为连接渠道而设置的过当渠道与山谷、河流、道路相交，为连接渠道而设置的过水桥，称为渡槽。水桥，称为渡槽。设计的主要内容有：选择适宜的渡槽位置和

36、型式，拟定纵横设计的主要内容有：选择适宜的渡槽位置和型式，拟定纵横 断面，进行细部设计和结构设计等。断面，进行细部设计和结构设计等。（1 1）位置选择）位置选择 在渠系（渠道）总体规划确定之后，对长度不大的中、小在渠系（渠道）总体规划确定之后，对长度不大的中、小型渡槽，其槽身位置即可基本确定，并无多大的选择余地。但型渡槽，其槽身位置即可基本确定，并无多大的选择余地。但对地形、地质条件复杂，长度较长的渡槽，常需在一定范围内对地形、地质条件复杂，长度较长的渡槽，常需在一定范围内对不同方案进行技术经济比较。定位的一般原则是：对不同方案进行技术经济比较。定位的一般原则是：1 1）渡槽宜置于地形、地质条

37、件较好的地段。要尽）渡槽宜置于地形、地质条件较好的地段。要尽量缩短槽身长度，降低槽墩高度。进、出口应力求与量缩短槽身长度，降低槽墩高度。进、出口应力求与挖方渠道相接，如为填方渠道，填方高度不宜超过挖方渠道相接，如为填方渠道，填方高度不宜超过6m6m，并需做好夯实加固和防渗排水设施。，并需做好夯实加固和防渗排水设施。2 2）跨越河流的渡槽，应选在河床稳定、水流顺直）跨越河流的渡槽，应选在河床稳定、水流顺直的地段，渡槽轴线尽量与水流流向正交。的地段，渡槽轴线尽量与水流流向正交。3 3）渠道与槽身在平面布置上应成一直线，切忌急）渠道与槽身在平面布置上应成一直线，切忌急剧转弯。剧转弯。（2 2）型式选

38、择）型式选择 1 1）梁式渡槽。渡槽的槽身直接支撑在槽墩或槽架）梁式渡槽。渡槽的槽身直接支撑在槽墩或槽架上，既可用以输水又起纵向梁作用。各伸缩缝之间的上，既可用以输水又起纵向梁作用。各伸缩缝之间的每一节槽身，沿纵向有两个支点，一般做成简支的，每一节槽身，沿纵向有两个支点，一般做成简支的，也可做成双悬臂的，前者的跨度常用也可做成双悬臂的，前者的跨度常用8 815m15m，后者可，后者可达达303040m40m。2 2）拱式渡槽。当渠道跨越地质条件较好的窄深）拱式渡槽。当渠道跨越地质条件较好的窄深山谷时，以选用拱式渡槽较为有利。拱式渡槽由槽墩、山谷时，以选用拱式渡槽较为有利。拱式渡槽由槽墩、主拱圈

39、、拱上结构和槽身组成。主拱圈、拱上结构和槽身组成。主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，常用的主拱主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，常用的主拱主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，常用的主拱主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构，常用的主拱圈有板拱和肋拱两种型式。圈有板拱和肋拱两种型式。圈有板拱和肋拱两种型式。圈有板拱和肋拱两种型式。板拱渡槽主拱圈的径向截面多为矩形，可用浆砌板拱渡槽主拱圈的径向截面多为矩形，可用浆砌板拱渡槽主拱圈的径向截面多为矩形，可用浆砌板拱渡槽主拱圈的径向截面多为矩形，可用浆砌石、钢筋混凝土或预制钢筋混凝土块砌筑而成。箱形石、钢筋混凝土或预制钢筋混凝土块砌筑而成。箱形石、钢筋混凝土或预制钢筋混

40、凝土块砌筑而成。箱形石、钢筋混凝土或预制钢筋混凝土块砌筑而成。箱形板拱为钢筋混凝土结构。板拱为钢筋混凝土结构。板拱为钢筋混凝土结构。板拱为钢筋混凝土结构。有关水力、结构计算及细部设计可参阅有关论著。有关水力、结构计算及细部设计可参阅有关论著。有关水力、结构计算及细部设计可参阅有关论著。有关水力、结构计算及细部设计可参阅有关论著。4 4 倒虹吸管倒虹吸管 倒虹吸管的布置倒虹吸管的布置倒虹吸管的布置倒虹吸管的布置 选定倒虹吸管位置所遵循的原则与渡槽基本相同，选定倒虹吸管位置所遵循的原则与渡槽基本相同，选定倒虹吸管位置所遵循的原则与渡槽基本相同，选定倒虹吸管位置所遵循的原则与渡槽基本相同，即即即即管

41、路与所穿过的河流、道路等保持正交，以缩短管管路与所穿过的河流、道路等保持正交，以缩短管管路与所穿过的河流、道路等保持正交，以缩短管管路与所穿过的河流、道路等保持正交，以缩短管路长度；路长度；路长度；路长度；进、出口应力求与挖方渠道相连，如为填方进、出口应力求与挖方渠道相连，如为填方进、出口应力求与挖方渠道相连，如为填方进、出口应力求与挖方渠道相连，如为填方渠道，则需做好夯实加固和防渗设施；渠道，则需做好夯实加固和防渗设施；渠道，则需做好夯实加固和防渗设施；渠道，则需做好夯实加固和防渗设施；为减少开挖管为减少开挖管为减少开挖管为减少开挖管身宜随地形坡度敷设，但弯道不能过多，以减少水头损身宜随地形

42、坡度敷设，但弯道不能过多，以减少水头损身宜随地形坡度敷设，但弯道不能过多，以减少水头损身宜随地形坡度敷设，但弯道不能过多，以减少水头损失，也不宜过陡，以便施工。失，也不宜过陡，以便施工。失，也不宜过陡，以便施工。失，也不宜过陡，以便施工。倒虹吸管可作如下布置：对高差不大的小倒虹吸倒虹吸管可作如下布置：对高差不大的小倒虹吸倒虹吸管可作如下布置：对高差不大的小倒虹吸倒虹吸管可作如下布置：对高差不大的小倒虹吸管，常用斜管式或竖井式；对高差较大的倒虹吸管，当管，常用斜管式或竖井式；对高差较大的倒虹吸管，当管，常用斜管式或竖井式；对高差较大的倒虹吸管，当管，常用斜管式或竖井式；对高差较大的倒虹吸管，当跨

43、越山沟时，管路一般沿地面敷设；当穿过深河谷时，跨越山沟时，管路一般沿地面敷设；当穿过深河谷时，跨越山沟时，管路一般沿地面敷设；当穿过深河谷时，跨越山沟时，管路一般沿地面敷设；当穿过深河谷时，可在深槽部分建桥，见可在深槽部分建桥，见可在深槽部分建桥，见可在深槽部分建桥，见图图图图1032103210321032。倒虹吸管由进口段、管身和出口段三部分组成：倒虹吸管由进口段、管身和出口段三部分组成：倒虹吸管由进口段、管身和出口段三部分组成：倒虹吸管由进口段、管身和出口段三部分组成：（1 1 1 1）进口段。进口段包括：渐变段、闸门、拦污）进口段。进口段包括：渐变段、闸门、拦污）进口段。进口段包括：渐

44、变段、闸门、拦污）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。进口段与渠道平顺衔接，栅，有的工程还设有沉沙池。进口段与渠道平顺衔接，栅，有的工程还设有沉沙池。进口段与渠道平顺衔接，栅，有的工程还设有沉沙池。进口段与渠道平顺衔接，以减少水头损失。渐变段可以做成扭曲面或八字墙等以减少水头损失。渐变段可以做成扭曲面或八字墙等以减少水头损失。渐变段可以做成扭曲面或八字墙等以减少水头损失。渐变段可以做成扭曲面或八字墙等型式（参见型式（参见型式（参见型式（参见“水闸水闸水闸水闸”一章），长度为一章），长度为一章），长度为一章），长度为3 3 3 34 4 4 4倍渠道设计倍渠道设计倍渠

45、道设计倍渠道设计水深。闸门用于管内清淤和检修，双管或多管倒虹吸水深。闸门用于管内清淤和检修，双管或多管倒虹吸水深。闸门用于管内清淤和检修，双管或多管倒虹吸水深。闸门用于管内清淤和检修，双管或多管倒虹吸的进口必需设置闸门，当通过小流量时，可利用部分的进口必需设置闸门，当通过小流量时，可利用部分的进口必需设置闸门，当通过小流量时，可利用部分的进口必需设置闸门，当通过小流量时，可利用部分管路过水，以增加管内流速，防止和减少泥沙在管内管路过水，以增加管内流速，防止和减少泥沙在管内管路过水，以增加管内流速，防止和减少泥沙在管内管路过水，以增加管内流速，防止和减少泥沙在管内淤积。不设闸门的小型倒虹吸管，可

46、在进口预留检修淤积。不设闸门的小型倒虹吸管，可在进口预留检修淤积。不设闸门的小型倒虹吸管，可在进口预留检修淤积。不设闸门的小型倒虹吸管，可在进口预留检修门槽，需用时临时插板挡水。拦污栅用于拦污和防止门槽，需用时临时插板挡水。拦污栅用于拦污和防止门槽，需用时临时插板挡水。拦污栅用于拦污和防止门槽，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。人畜落入渠内被吸进倒虹吸管。人畜落入渠内被吸进倒虹吸管。人畜落入渠内被吸进倒虹吸管。（2 2 2 2）出口段。出口段的布置型式与进口段基本相）出口段。出口段的布置型式与进口段基本相）出口段。出口段的布置型式与进口段基本相）出口段。出口段

47、的布置型式与进口段基本相同。单管可不设闸门；若为多管，可在出口段预留检同。单管可不设闸门；若为多管，可在出口段预留检同。单管可不设闸门；若为多管，可在出口段预留检同。单管可不设闸门；若为多管，可在出口段预留检修门槽。出口渐变段比进口渐变段稍长。由于倒虹吸修门槽。出口渐变段比进口渐变段稍长。由于倒虹吸修门槽。出口渐变段比进口渐变段稍长。由于倒虹吸修门槽。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，管内流速仅在管的作用水头一般都很小，管内流速仅在管的作用水头一般都很小，管内流速仅在管的作用水头一般都很小，管内流速仅在2.0m/s2.0m/s2.0m/s2.0m/s左右，左右，左右

48、，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，因而渐变段的主要作用在于调整出口水流的流速分布，因而渐变段的主要作用在于调整出口水流的流速分布，因而渐变段的主要作用在于调整出口水流的流速分布，使水流均匀平顺地流入下游渠道。使水流均匀平顺地流入下游渠道。使水流均匀平顺地流入下游渠道。使水流均匀平顺地流入下游渠道。（3 3 3 3）管身。管身断面可为圆形或矩形。圆形管因水力条件）管身。管身断面可为圆形或矩形。圆形管因水力条件）管身。管身断面可为圆形或矩形。圆形管因水力条件）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型式。矩形管仅用和受力条件较好，大

49、、中型工程多采用这种型式。矩形管仅用和受力条件较好，大、中型工程多采用这种型式。矩形管仅用和受力条件较好，大、中型工程多采用这种型式。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，倒虹于水头较低的中、小型工程。根据流量大小和运用要求，倒虹于水头较低的中、小型工程。根据流量大小和运用要求，倒虹于水头较低的中、小型工程。根据流量大小和运用要求，倒虹吸管可以设计成单管、双管或多管。管身与地基的连接及管身吸管可以设计成单管、双管或多管。管身与地基的连接及管身吸管可以设计成单管、双管或多管。管身与地基的连接及管身吸管可以设计成单管、双管或多管。管身与地基的连接及管身的伸缩缝和止水构造等与土

50、坝坝下埋设的涵管基本相同。在管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。为防止管内淤沙和放空管内积水，路变坡或转弯处应设置镇墩。为防止管内淤沙和放空管内积水，路变坡或转弯处应设置镇墩。为防止管内淤沙和放空管内积水，路变坡或转弯处应设置镇墩。为防止管内淤沙和放空管内积水，应在管段上或镇墩内设冲沙放水孔（可兼作进人孔），其底部应在管段上或镇墩内设冲沙放水孔（可兼作进人孔），其底部应在管段上或镇墩内设冲沙放水孔（可兼作进人孔），其底部应在管段上或镇墩内设冲