第七节渠系建筑物跌水与陡坡.doc

第七节 渠系建筑物-跌水与陡坡一、落差建筑物的类型当渠道通过地面过陡的地段时， 为了保持渠道的设计比降， 避免大填方或深挖方， 往往将水流落差集中，修建建筑物联接上下游渠道，这种建筑物称落差建筑物•落差建筑物有跌水、 陡坡、斜管式跌水和跌井式跌水等四种 其中跌水和陡坡应用最 广•落差建筑物的设计，除满足强度和稳定要求外，水力设计是重要内容布置时应使进口前渠道水流不出现较大的水面降落和雍高, 置消能防冲设施，避免下游渠道的冲刷以免上游渠道产生冲刷或淤积， 出口处必须设导氓脑 同界!a平面囲士 T时上潇进口 连接段二、跌水跌水有单级跌水和多级跌水两种形式， 二者构造基本相同一般单级跌水的跌差小于 3〜5米，超过此值时宜采用多级跌水一）单级跌水单级跌水常由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段所组成1 •进口连接段为使渠水平顺进入跌水口， 使泄水有良好的水力条件， 常在渠道与跌水口之间设连接段 其型式有扭曲面、八字墙、圆锥形等扭曲面翼墙较好，水流收缩平顺，水头损失小，是常 用型式连接段长度 L与上游渠底宽B和水深H的比值有关，B/H越大L越长2 .跌水口跌水口又称控制缺口， 是设计跌水和陡坡的关键。

为使上游渠道水面在各种流量下不产生雍高和降落，常将跌水口缩窄，减少水流的过水断面， 以保持上游渠道的正常水深 跌水缺口的形式有矩形、梯形和底部加抬堰等形式3. 跌水墙跌水墙有直墙和倾斜面两种 多采用重力式挡土墙 由于跌水墙插入两岸， 其两侧有侧墙支撑，稳定性较好，设计时常按重力式挡土墙设计，但考虑到侧墙的支撑作用， 也可按梁板结构计算为防止上游渠道渗漏而引起跌水下游的地下水位抬高， 减小渗流对消力池底板等的渗透压力，应作好防渗排水设施4. 消力池跌水墙下设消力池，使下泄水流形成水跃，以消减水流能量消力池在平面布置上有扩 散和不扩散形式，它的横断面形式一般为矩形、 梯形和折线形折线形布置为渠底高程以下 为矩形，渠底高程以上为梯形5•出口连接段下泄水流经消力池后， 在出口处仍有较大的能量， 流速在断面上分布不均匀，对下游渠 道常引起冲刷破坏为改善水力条件，防止水流对下游冲刷，在消力池与下游渠道之间设出 口连接段其长度应大于进口连接段二）多级跌水多级跌水的组成和构造与单级跌水相同 只是将消力池作成几个阶梯，各级落差和消力池长度都相等，使每级具有相同的工作条件，并便于施工多级跌水的分级数目和各级落差大小， 应根据地形、地质、工程量大小等具体情况综合分析确定。

当受地形地质条件影响较大时，也可修建不连续的多级跌水工程实践说明，多 级跌水的跌水墙工程量与其数目成反比，即增加跌水数目，减小各级落差，在一般情况下， 跌水墙的工程量将减小三、陡坡陡坡由进口连接段、控制堰口、陡坡段、消力池和出口连接段组成陡坡的构造与跌水相似，不同之处是陡坡段代替了跌水墙由于陡坡段水流速度较高， 对进口和陡坡段布置要求较高， 以使下泄水流平稳、对称且均匀地扩散，以利下游消能和防止对下游渠道的冲刷一）陡坡段的布置在平面布置上，陡坡底可作成等宽的、底宽扩散形和菱形三种•扩散形陡坡陡坡段采用扩散形布置， 可以使水流在陡坡上发生扩散， 以减小单宽流量，这对下游消能防冲有利陡坡的比降应根据修建陡坡处的地形、地质、跌差及流量大小等条件确定当 流量大、跌差大时，陡坡比降应缓一些；当流量较小、跌差小且地质条件较好时， 可陡一些土基上陡坡比降通常取 1 : 2.5〜1:5•菱形陡坡菱形陡坡在平面布置上，上部扩散下部收缩，在平面上呈菱形在收缩段的边坡上设置 导流肋这种布置使消力池段的边墙边坡向陡槽段延伸， 使其成为陡坡边坡的一部分，从而使水跃前后的水面宽度一致，两侧不产生平面回流漩涡，使消力池平面上的单宽流量和流速 分布均匀，减轻了对下游的冲刷。

•陡坡段的人工加糙在陡坡段上进行人工加糙， 对促使水流紊动扩散， 降低流速，改善下游流态及消能均起 着重要作用常见的加糙形式有交错式矩形糙条、 单人字形槛、双人字形槛、棋布形方墩等二)消力池及出口连接段陡坡出口消能一般都采用消力池，使水流在池中发生淹没水跃以消减水流能量，其 布置形式与跌水相似为了提高消能效果，消力池中常设一些辅助消能工，如消力齿、 消力墩、消力肋及尾槛等沿陡坡下泄的水流，受陡坡边界、坡度和糙度影响，对于梯形断面的消力池深度和长度 按下式计：•消力池深度 d =h；-hshehc= 1.74lg;：cEo2~0.28q34/30.385 pq'cEoe =0.9(m°q2/3/ p)0.1•消力池长度可按下式计算： L=(6-7)h J'•消力池出口常用连接段与下游渠道连接 当消力池底宽大于下游渠道底宽时， 出口连接段为平面收缩形式，其收缩率为 1: 3〜1 : &消力池末端底部一般用 1 : 2〜1: 3的反坡与下游渠道相连出口连接段与下游渠道护砌段总长 L / =8〜15hc〃，但在消力池内布置有辅助消能工时，可缩短为 L ' =3〜6hc〃。