第五章渠系建筑物

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1、第十章 渠系建筑旗岭渡槽 广东东深供水旗岭渡槽 渠系建筑物 为了安全合理地输配水量以满足农田海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，在渠道溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道( (渠渠系系) )上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。 红红红红江江江江湖湖湖湖是是是是玉玉玉玉林林林林大大大大容容容容山山山山中中中中的的的的一一一一个个个个湖湖湖湖，实实实实名名名名叫叫叫叫红红红红江江江江水水水水库库库库，是是是是经经经经过过过过人人人人工工工工拓拓拓拓展展展展的的的的一一一一个个个个中中中中型型型型的的的的人人人人工工工工湖

2、湖湖湖泊泊泊泊 。玉玉玉玉林林林林有有有有名名名名的的的的红红红红江江江江渠渠渠渠就就就就是是是是从从从从红红红红江江江江水水水水库库库库为为为为起起起起点点点点，连连连连绵绵绵绵几几几几十十十十公公公公里里里里长长长长的的的的依依依依山山山山而而而而建建建建的的的的水水水水渠渠渠渠，为为为为沿沿沿沿途途途途几几几几个个个个乡乡乡乡镇镇镇镇大大大大批批批批坡坡坡坡地地地地提提提提供供供供灌灌灌灌溉溉溉溉，造造造造福福福福一一一一方方方方，解解解解决决决决了了了了当当当当时时时时的的的的北北北北市市市市、蒲蒲蒲蒲塘塘塘塘等等等等乡乡乡乡镇镇镇镇大大大大遍遍遍遍干干干干旱旱旱旱坡坡坡坡地地地地无无

3、无无水水水水灌灌灌灌溉溉溉溉稻稻稻稻种种种种的的的的难难难难题题题题，在在在在建建建建成成成成的的的的七七七七十十十十年年年年代代代代，在在在在广广广广西西西西曾曾曾曾经经经经名名名名噪噪噪噪一一一一时时时时，被被被被誉誉誉誉为为为为广广广广西西西西的的的的“ “红红红红旗旗旗旗渠渠渠渠” ”。红江渠红江渠渠系建筑物的分类渠系建筑物的分类1 1、渠渠道道：是是指指为为农农田田灌灌溉溉、水水力力发发电电、工工业业及及生生活活输输水水用用的的、具具有有自由水面的人工水道。自由水面的人工水道。2 2、配水建筑物、配水建筑物: :渠道中用以调节水位和分配流量的建筑物。渠道中用以调节水位和分配流量的建筑

4、物。 3 3、交交叉叉建建筑筑物物: :输输送送渠渠道道水水流流穿穿过过山山梁梁和和跨跨越越或或穿穿越越溪溪谷谷、河河流流、渠道、道路时修建的建筑物渠道、道路时修建的建筑物 4 4、落差建筑物、落差建筑物: :即落差集中处的连接建筑物即落差集中处的连接建筑物 5 5、量量水水建建筑筑物物: :为为了了按按用用水水计计划划准准确确而而合合理理地地向向各各级级渠渠道道和和田田间间输输配水量，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配水量，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 6、防防洪洪冲冲砂砂建建筑筑物物: :为为了了防防止止和和减减少少渠渠道道淤淤积积而而在在渠

5、渠首首或或渠渠系系中中设设置的冲沙和沉沙设施置的冲沙和沉沙设施 7 7、便民利民建筑物、便民利民建筑物林州红旗渠林州红旗渠渠系建筑物的分类与功用渠系建筑物的分类与功用渠道渠道渠系：渠系：一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、干、支、斗、农四级农四级，构成渠道系统，简称渠系。，构成渠道系统，简称渠系。 3030万万亩亩以以上上灌灌区区必必要要时时可可增增设设总总干干渠渠、分分干干渠渠、分分支支渠渠或或分分斗斗渠渠，灌灌溉溉面面积积较较小小的的灌灌区区可可减少渠道级数。灌溉渠道系统不宜越级设置渠道。减少渠道级数。灌溉渠道系统不宜越级设置渠道。 灌灌溉溉

6、渠渠道道系系统统布布置置应应符符合合灌灌区区总总体体设设计计和和灌溉标准要求，并应符合下列规定：灌溉标准要求，并应符合下列规定： 1 1 各各级级渠渠道道应应选选择择在在各各自自控控制制范范围围内内地地势势较较高地带。高地带。 2 2 渠渠线线应应避避免免通通过过风风化化破破碎碎的的岩岩层层、可可能能产产生滑坡及其它地质条件不良的地段。生滑坡及其它地质条件不良的地段。 3 3 渠渠线线宜宜短短而而直直，并并应应有有利利于于机机耕耕，避避免免深深挖、高填和穿越村庄。挖、高填和穿越村庄。渠系建筑物的分类配水建筑物配水建筑物 节制闸、分水闸节制闸、分水闸 交叉建筑物交叉建筑物 渡槽、倒虹吸管、涵洞渡

7、槽、倒虹吸管、涵洞 落差建筑物落差建筑物 跌水、陡坡跌水、陡坡 量水建筑物量水建筑物 量水堰、量水槽量水堰、量水槽防洪冲砂建筑物防洪冲砂建筑物 沉沙池、排沙闸泄水闸或退水沉沙池、排沙闸泄水闸或退水闸闸 便民利民建筑物便民利民建筑物 农桥农桥渠系建筑物的特点渠系建筑物的特点量大面广、总投资多。量大面广、总投资多。同一类型建筑物的工作条件、结构型同一类型建筑物的工作条件、结构型式、构造尺寸较为近似。式、构造尺寸较为近似。 因此，对其体型结构的合理因此，对其体型结构的合理设计具有十分重要的经济意义设计具有十分重要的经济意义 本章就本章就渠道、渡槽、倒虹吸渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水管、涵洞、跌水

8、作介绍作介绍第一节第一节 渡渡 槽槽一、渡槽的概念、作用一、渡槽的概念、作用渡槽：是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷渡槽：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。最广的交叉建筑物之一。渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。导流之用。 渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的输水系统。用来把远处的水引到水量不足的城镇、农村以输水系统。用来把远处的水引到水量不足的城

9、镇、农村以供饮用和灌溉。供饮用和灌溉。世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前700700余年，亚美尼亚已有渡槽。余年，亚美尼亚已有渡槽。公公公公元元元元前前前前703703703703年年年年，亚亚亚亚述述述述国国国国王王王王西西西西拿拿拿拿基基基基立立立立下下下下令令令令建建建建一一一一条条条条483483483483公公公公里里里里长长长长的的的的渡渡渡渡槽槽槽槽引引引引水水水水到到到到国国国国都都都都尼尼尼尼尼尼尼尼微微微微。渡渡渡渡槽槽槽槽建建建建在在在在石石石石墙墙墙墙上上上上，跨跨跨跨越越越越泽泽泽泽温温温温的的的的山山山山谷谷谷谷

10、。石石石石墙墙墙墙宽宽宽宽21212121米米米米，高高高高9 9 9 9米米米米，共共共共用用用用了了了了200200200200多多多多万万万万块块块块石石石石头头头头。渡槽下有渡槽下有渡槽下有渡槽下有5 5 5 5个小桥拱，让溪水流过。个小桥拱，让溪水流过。个小桥拱，让溪水流过。个小桥拱，让溪水流过。 古古希希腊腊的的许许多多城城市市建建有有良良好好的的渡渡槽槽，但但古古罗罗马马人人最最为为认认真真，把把供供水水系系统统看看作作是是公公共共卫卫生生设设施施的的重重要要部部分分。罗罗马马第第一一条条供供水水渡渡槽槽是是建建于于公公元元前前312312年年的的阿阿庇庇渡渡槽槽；第第十十条条也

11、也是是最最后后一一条条则则是是公公元元226226年年建建成成的的阿阿历历山山大大渡渡槽槽；最最长长最最壮壮观观的的是是建建于于公公元元前前114114年年的的马马西西亚亚渡渡槽槽，虽虽然然水水源源离离罗罗马马仅仅3737公公里里，但但渡渡槽槽本本身身长长达达9292公公里里。这这是是因因为为渡渡槽槽要要保保持持一一定定坡坡度度，依依地形蜿蜒曲折地修建。地形蜿蜒曲折地修建。 险峰渡槽险峰渡槽 位位位位于于于于磁磁磁磁县县县县白白白白土土土土镇镇镇镇张张张张二二二二庄庄庄庄东东东东南南南南，像像像像一一一一道道道道天天天天上上上上的的的的彩彩彩彩虹虹虹虹横横横横跨跨跨跨高高高高家家家家脑脑脑脑与

12、与与与跑跑跑跑马马马马山山山山之之之之间间间间，它它它它是是是是跃跃跃跃峰峰峰峰渠渠渠渠的的的的重重重重点点点点工工工工程程程程之之之之一。横跨在都党河沟上。一。横跨在都党河沟上。一。横跨在都党河沟上。一。横跨在都党河沟上。 1975197519751975年年年年11111111月月月月动动动动工工工工，1976197619761976年年年年9 9 9 9月月月月底底底底完完完完工工工工。该该该该渡渡渡渡槽槽槽槽在在在在当当当当时时时时是是是是华华华华北北北北地地地地区区区区跨跨跨跨度度度度最最最最大大大大的的的的砌砌砌砌石石石石拱拱拱拱形形形形渡渡渡渡槽槽槽槽。全全全全长长长长21221

13、2212212米米米米，主主主主 拱拱拱拱 跨跨跨跨 106106106106米米米米 ， 地地地地 面面面面 距距距距 拱拱拱拱 顶顶顶顶 底底底底 部部部部28.7028.7028.7028.70米米米米。主主主主拱拱拱拱卷卷卷卷上上上上有有有有12121212个个个个腹腹腹腹拱拱拱拱，为为为为2.52.52.52.5米米米米半半半半圆圆圆圆拱拱拱拱，拱拱拱拱厚厚厚厚0.50.50.50.5米米米米，槽槽槽槽深深深深为为为为矩矩矩矩形形形形钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构。设设设设计计计计过过过过水水水水流流流流量量量量30303030立立立立方方方方米米米米每每每

14、每秒秒秒秒。另另另另外外外外，槽槽槽槽身身身身两两两两侧侧侧侧顶顶顶顶部部部部设设设设有有有有1 1 1 1米米米米宽宽宽宽人人人人行行行行道道道道。槽槽槽槽身身身身共共共共9 9 9 9节节节节，每节长每节长每节长每节长20202020米。米。米。米。 渡槽实例渡槽实例地地地地处处处处鹤鹤鹤鹤山山山山龙龙龙龙口口口口的的的的南南南南北北北北渠渠渠渠，是是是是鹤鹤鹤鹤山山山山上上上上世世世世纪纪纪纪六六六六七七七七十十十十年年年年代代代代的的的的浩浩浩浩大大大大水水水水利利利利工工工工程程程程。南南南南北北北北渠渠渠渠通通通通水水水水总总总总长长长长34.534.534.534.5公公公公里里

15、里里，流流流流经经经经十十十十多多多多条条条条村村村村，灌灌灌灌溉溉溉溉3 3 3 3万万万万多多多多亩亩亩亩土土土土地地地地，是是是是当当当当地地地地农农农农民民民民心心心心血血血血和和和和汗汗汗汗水水水水的结晶。的结晶。的结晶。的结晶。由由由由於於於於建建建建筑筑筑筑时时时时间间间间的的的的差差差差异异异异, , , , 南南南南北北北北渠渠渠渠形形形形成成成成了了了了不不不不同同同同的的的的建建建建筑筑筑筑风风风风格格格格与与与与特特特特点点点点。北北北北渠渠渠渠灌灌灌灌溉溉溉溉设设设设施施施施较较较较为为为为完完完完善善善善, , , ,大大大大部部部部分分分分土土土土渠渠渠渠铺铺铺铺

16、上上上上混混混混凝凝凝凝土土土土表表表表层层层层；北北北北渠渠渠渠三三三三凤凤凤凤段段段段和和和和南南南南渠渠渠渠大大大大部部部部分分分分是是是是土土土土渠渠渠渠，杂杂杂杂草草草草丛丛丛丛生生生生，灌灌灌灌溉溉溉溉效效效效率率率率不不不不高高高高。然然然然而而而而令令令令人人人人费费费费解解解解的的的的是是是是，地地地地处处处处青青青青文文文文与与与与民民民民龙龙龙龙交交交交界界界界处处处处的的的的南南南南渠渠渠渠末末末末段段段段架架架架空空空空渠渠渠渠却却却却建建建建造造造造得得得得雄雄雄雄伟伟伟伟壮壮壮壮丽丽丽丽，耗耗耗耗费费费费了了了了不不不不少少少少人力物力，却仅仅灌溉几百亩的耕地。人

17、力物力，却仅仅灌溉几百亩的耕地。人力物力，却仅仅灌溉几百亩的耕地。人力物力，却仅仅灌溉几百亩的耕地。南北渠上的渡槽南北渠上的渡槽南北渠上的渡槽 南南南南渠渠渠渠最最最最后后后后一一一一段段段段的的的的架架架架空空空空渡渡渡渡槽槽槽槽，气气气气势势势势恢恢恢恢弘弘弘弘宛宛宛宛如如如如巨巨巨巨龙龙龙龙，无无无无论论论论站站站站在在在在哪哪哪哪个个个个角角角角度度度度，都都都都能能能能感感感感受受受受到到到到她她她她的的的的壮壮壮壮丽丽丽丽，每每每每次次次次走走走走到到到到这这这这个个个个地地地地方方方方，都都都都能能能能找找找找到到到到新新新新的的的的感感感感受受受受、找找找找到到到到新新新新的的

18、的的审审审审美美美美视视视视角角角角。特特特特别别别别是是是是日日日日出出出出和和和和日日日日落落落落的的的的时时时时光光光光，在在在在浓浓浓浓重重重重的的的的金金金金黄黄黄黄色色色色调调调调子子子子中中中中，更更更更能能能能切切切切身身身身感感感感受受受受到到到到她她她她壮阔苍凉的美。壮阔苍凉的美。壮阔苍凉的美。壮阔苍凉的美。 南南南南北北北北渠渠渠渠是是是是鹤鹤鹤鹤山山山山水水水水利利利利工工工工程程程程史史史史上上上上的的的的里里里里程程程程碑碑碑碑。尽尽尽尽管管管管随随随随着着着着工工工工业业业业的的的的发发发发展展展展，水水水水库库库库的的的的灌灌灌灌溉溉溉溉功功功功能能能能在在在在

19、逐逐逐逐渐渐渐渐削削削削弱弱弱弱，但但但但南南南南北北北北渠渠渠渠是是是是作作作作为为为为农农农农业业业业经济发展史上的标志性建筑。经济发展史上的标志性建筑。经济发展史上的标志性建筑。经济发展史上的标志性建筑。 广东江门南北渠上的渡槽广东江门南北渠上的渡槽 离离离离市市市市中中中中心心心心不不不不远远远远的的的的古古古古渡渡渡渡槽槽槽槽是是是是格格格格雷雷雷雷塔塔塔塔罗罗罗罗的的的的标标标标志志志志性性性性建建建建筑筑筑筑。它它它它始始始始建建建建于于于于1726172617261726年年年年，建建建建成成成成于于于于1735173517351735年年年年，全全全全长长长长12801280

20、12801280米米米米，有有有有74747474个个个个拱拱拱拱，最最最最高高高高处处处处23232323米米米米，是是是是当当当当时时时时向向向向全全全全城城城城供供供供应应应应饮饮饮饮水水水水的的的的惟惟惟惟一一一一设设设设施施施施，现现现现在在在在成成成成为为为为该该该该城城城城最最最最重重重重要要要要的的的的古古古古遗遗遗遗址址址址和和和和旅旅旅旅游游游游景景景景点点点点。由由由由于于于于悠悠悠悠久久久久的的的的历历历历史史史史和和和和丰丰丰丰富富富富的的的的文文文文化化化化遗遗遗遗存存存存，格格格格雷雷雷雷塔塔塔塔罗罗罗罗被被被被联联联联合合合合国国国国教教教教科文组织列入世界文化

21、遗产名录。科文组织列入世界文化遗产名录。科文组织列入世界文化遗产名录。科文组织列入世界文化遗产名录。 墨西哥墨西哥格雷塔格雷塔罗古渡罗古渡槽槽甘肃杨黄灌区工程渡槽洛河渡槽南阳山跨公路渡槽军都山渡槽桥中国浙江天台红旗渡槽中国浙江天台红旗渡槽 aqueductaqueduct 宝马渡槽宝马渡槽二、渡槽的组成及类型二、渡槽的组成及类型 1 1 1 1、类型：、类型：、类型：、类型：（1 1 1 1）按按按按施施施施工工工工方方方方法法法法：现现浇浇整整体体式式、预预制装配式及预应力等；制装配式及预应力等；（2 2 2 2）按按按按建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料分分分分类类类类：木木渡渡槽槽、砌砌石

22、、砼及钢筋砼等石、砼及钢筋砼等（3 3）按按按按支支支支承承承承结结结结构构构构型型型型式式式式分分分分：有有梁梁梁梁式式式式、拱拱拱拱式式式式、桁桁架架式式、组组合合式式及及悬悬吊吊或或斜斜拉式拉式 （4 4 4 4）按按按按槽槽槽槽身身身身断断断断面面面面形形形形状状状状分分分分：矩矩矩矩形形形形渡渡渡渡槽槽槽槽、U U U U形渡槽等。形渡槽等。形渡槽等。形渡槽等。建成的中铺电灌工程干渠输水渡槽U U形渡槽形渡槽矩形渡槽矩形渡槽 2、组成：组成： 由输水的槽身、支承结构、基础及由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成进出口建筑物等部分组成 三、槽址位置的选择及布置三、槽址位置

23、的选择及布置l l选选择择槽槽址址关关键键是是：确确定定渡渡槽槽的的轴轴线线及及槽槽身身的的起起止止点点位置。位置。l l对对地地形形、地地质质条条件件较较复复杂杂，长长度度较较大大的的大大中中型型渡渡槽槽，应确定应确定2 23 3个方案，从中选出较优方案个方案，从中选出较优方案 l l 渡渡渡渡槽槽槽槽的的的的总总总总体体体体布布布布置置置置工工工工作作作作包包包包括括括括：槽槽址址位位置置的的选选择择，槽槽身身支承结构的选择，基础及进出口的布置。支承结构的选择，基础及进出口的布置。进出口的布置进出口的布置进出口的布置进出口的布置 渡渡槽槽进进出出口口前前后后的的渠渠道道的的应应有有一一定定

24、长长度度直直线线段，且均需设置渐变段和护坡、护底。段，且均需设置渐变段和护坡、护底。 渐变段的长度一般采用下列经验公式确定：渐变段的长度一般采用下列经验公式确定： L=CL=C（B1B1B2B2） CC系数，进口取系数，进口取1.51.52.02.0，出口取，出口取2.52.53.03.0； B1B1渠道水面宽度，渠道水面宽度，mm； B2B2渡槽水面宽度，渡槽水面宽度，mm。 对对于于中中小小型型渡渡槽槽，通通常常进进口口L4hL4h1 1，出出口口L6hL6h2 2。h h1 1，h h2 2分别为上、下游渠道水深分别为上、下游渠道水深。 四、渡槽的水力设计四、渡槽的水力设计四、渡槽的水力

25、设计四、渡槽的水力设计渡渡渡渡槽槽槽槽水水水水力力力力计计计计算算算算任任任任务务务务：是是合合理理确确定定槽槽底底纵纵坡坡、槽槽身身断断面面尺尺寸寸、计计算算水水头头损损失失，根根据据水水面面衔衔接接计计算算确确定定渡渡槽槽进进出出口口高高程程，并并验验算算水水头头损损失失是是否否满满足渠系规划的要求。足渠系规划的要求。土耳其的引水渡槽五、渡槽结构上的荷载及其组合五、渡槽结构上的荷载及其组合五、渡槽结构上的荷载及其组合五、渡槽结构上的荷载及其组合 （1 1）荷载的分类）荷载的分类 1 1）永久荷载：一般包括结构自重、土压力、预应力。）永久荷载：一般包括结构自重、土压力、预应力。 2 2）可变

26、荷载：一般包括静水压力、动水压力、风荷）可变荷载：一般包括静水压力、动水压力、风荷载、人群荷载、温度荷载、槽内水重、车辆荷载。载、人群荷载、温度荷载、槽内水重、车辆荷载。（2 2）荷载组合）荷载组合 1 1）基本组合）基本组合 2 2）偶然组合）偶然组合 3 3）短期组合）短期组合 4 4）长期组合）长期组合 六、渡槽设计的一般步骤六、渡槽设计的一般步骤六、渡槽设计的一般步骤六、渡槽设计的一般步骤（1 1）收收集集整整理理基基本本资资料料，确确定定渡渡槽槽的的安安全全级级别别和和有有关关设设计计标准。标准。（2 2）选择槽址和槽型，并进行平面布置和纵剖面的布置。）选择槽址和槽型，并进行平面布置

27、和纵剖面的布置。（3 3）进进行行水水力力设设计计，确确定定槽槽底底纵纵坡坡和和槽槽身身的的过过水水断断面面形形状状、尺寸及进出口高程。尺寸及进出口高程。（4 4）进进行行纵纵剖剖面面布布置置，选选定定各各组组成成部部分分的的结结构构型型式式和和材材料料、分分跨跨，拟拟定定各各部部分分的的布布置置尺尺寸寸及及高高程程，绘绘制制平平面面图图、纵纵横横剖面图。计算挖填工程量。剖面图。计算挖填工程量。（5 5）通过方案比较，选出较优的总体布置方案。）通过方案比较，选出较优的总体布置方案。（6 6）进进行行结结构构计计算算及及构构造造设设计计，绘绘制制设设计计图图，并并计计算算工工程程概算和总投资。概

28、算和总投资。第二节第二节 倒虹吸管倒虹吸管 倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山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。谷、道路等障碍物的压力输水建筑物。倒虹吸实际上就是一个连通器，流水在障碍物的下方，利倒虹吸实际上就是一个连通器，流水在障碍物的下方，利用高差，从下面的封闭管道中流过。因为像一个倒置的虹用高差，从下面的封闭管道中流过。因为像一个倒置的虹吸管，故称为吸管，故称为“倒虹吸倒虹吸”。 在水工工程中经常使用倒虹吸，小的如通过一条公路的下在水工工程中经常使用倒虹吸，小的如通过一条公路的下方，大型的如南水北调的穿越黄河的倒虹吸。方，大型的如南水北调的穿越黄河的倒虹吸。 扶

29、扶风风的的韦韦水水倒倒虹虹，是是宝宝鸡鸡峡峡引引水水工工程程总总干干渠渠跨跨越越韦韦水水的的重重大大建建筑筑工工程程。整整个个虹虹身身长长度度达达880880多多米米，最最大大水水头头可可达达7070米米。其其中中，水水头头在在5050米米以以下下为为钢钢筋筋混混凝凝土土管管结结构构，管管长长622.9622.9米米; ;水水头头在在5050米米以以上上为为钢钢管管, ,管管长长257.3257.3米米, ,内径内径2.92.9米。米。 韦水倒虹韦水倒虹 唐河倒虹吸工程唐河倒虹吸工程 交交叉叉型型式式为为渠渠穿穿河河倒倒虹虹吸吸。设设计计流流量量为为135135立立方方米米秒秒；加大流量为加大

30、流量为160160立方米秒立方米秒 倒倒虹虹吸吸枢枢纽纽由由退退水水闸闸、倒倒虹虹吸吸、节节制制闸闸和和导导流流堤堤等等部分组成部分组成 倒倒虹虹吸吸管管身身采采用用三三孔孔一一联联钢钢筋筋混混凝凝土土箱箱型型结结构构，单单孔孔断断面面 5.55.55.75.7米米。 交交叉叉断断面面以以上上控控制制流流域域面面积积 45784578平平方方千千米米， 100100年年一一遇遇 洪洪水水设设计计，300300年年一一遇遇洪洪水水校校核核。工工程程等等别别为为I I等，主体建筑物为等，主体建筑物为1 1级，地震基本烈度为级，地震基本烈度为6 6度度 。昆明市掌鸠河引水供水工程倒虹吸昆明市掌鸠河引

31、水供水工程倒虹吸 倒倒虹虹吸吸的的输输水水管管道道全全部部为为钢钢管管，钢钢管管设设计计内内径径2.22.2米米。钢钢管管壁壁厚厚根根据据承承压压水水头头从从上上而而下下逐逐级级递递增增，两两端端顶顶部部钢钢管管壁壁厚厚1414毫毫米米，最最低低处钢管壁厚处钢管壁厚3232毫米。毫米。 南水北调中线工程孟良河渠道倒虹吸南水北调中线工程孟良河渠道倒虹吸 1 1、倒虹吸的特点及使用条件、倒虹吸的特点及使用条件 倒倒虹虹吸吸管管与与渡渡槽槽相相比比，可可省省去去支支承承部部分分，造造价价低低廉廉，施施工工较较方方便便；当当埋埋于于地地下下时时，受受外外界界温温度度变变化化影影响响小小；属属压压力力管

32、管流流，水水头头损损失失较较大大；利利于于河河道道泄洪。在小型工程中应用较多。泄洪。在小型工程中应用较多。 当当渠渠道道与与障障碍碍物物间间相相对对高高差差较较小小，不不宜宜修修建建渡渡槽槽或或涵涵洞洞时时，或或当当渠渠道道穿穿越越的的河河谷谷宽宽而而深深，采采用用渡槽或填方渠道不经济时，可采用倒虹吸管。渡槽或填方渠道不经济时，可采用倒虹吸管。2 2 2 2、倒虹吸管的类型、倒虹吸管的类型、倒虹吸管的类型、倒虹吸管的类型按管身断面形状：按管身断面形状：圆形圆形、箱形箱形、拱形拱形；按使用材料：木质、砌石、陶瓷、素混凝土、钢筋混按使用材料：木质、砌石、陶瓷、素混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土

33、、铸铁和钢板等。凝土、预应力钢筋混凝土、铸铁和钢板等。 圆形管圆形管具有水流条件好、受力条件好的优点，在工程实具有水流条件好、受力条件好的优点，在工程实际中应用较广，其主要用于高水头、小流量情况。际中应用较广，其主要用于高水头、小流量情况。 箱形管箱形管分矩形和正方形两种，可做成单孔或多孔。其适分矩形和正方形两种，可做成单孔或多孔。其适用于低水头、大流量情况。用于低水头、大流量情况。 直墙正反拱形管直墙正反拱形管的过流能力比箱形管大，主要用于平的过流能力比箱形管大，主要用于平原河网地区的低水头、大流量和外水压力大、地基条件差原河网地区的低水头、大流量和外水压力大、地基条件差的情况，其缺点是施工

34、较麻烦。的情况，其缺点是施工较麻烦。3 3、倒虹吸管的布置与构造、倒虹吸管的布置与构造 倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成。倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成。1 1）进口：）进口：(1)(1)竖井式竖井式 一一般般常常用用于于压压力力水水头头小小（小小于于3 35m5m）及及流流量量较较小小的的过过路路倒倒虹虹吸吸管管（图图10-4510-45），其其优优点点是是构构造造简简单单、管管路路短短、占占地地少少、施施工工较较易易，而而水水流流条条件件较较差差、水水头头损损失失大大。井井底底一一般般设设0.5m0.5m深深的的集集沙坑，以便清除泥沙及维修水平段时排水之用。沙坑，以便清除

35、泥沙及维修水平段时排水之用。图10-45竖井式倒虹吸管l l（2 2）斜管式（图）斜管式（图10-4610-46） l l为改善竖井式的水流条件为改善竖井式的水流条件, ,将竖井变为斜管。其将竖井变为斜管。其水流条件好，施工简便，工程中应用较多。其主水流条件好，施工简便，工程中应用较多。其主要适用于穿越高差较小渠道或河流。要适用于穿越高差较小渠道或河流。 图10-46 斜管式倒虹吸管图10-50 进口前沉沙池图10-51 出口段布置4 4、倒虹吸管的水力计算倒虹吸管的水力计算倒虹吸管的水力计算倒虹吸管的水力计算倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公式进行计算。倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公

36、式进行计算。 倒虹吸管水力计算是在渠系规划和总体布置倒虹吸管水力计算是在渠系规划和总体布置的基础上进行，其的基础上进行，其上下游渠道的水力要素、上游上下游渠道的水力要素、上游上下游渠道的水力要素、上游上下游渠道的水力要素、上游渠底高程及允许水头损失渠底高程及允许水头损失渠底高程及允许水头损失渠底高程及允许水头损失均为已知。均为已知。 水力计算的主要任务是水力计算的主要任务是确定管道的横断面尺确定管道的横断面尺确定管道的横断面尺确定管道的横断面尺寸与管数、水头损失、下游渠底高程及进行进出寸与管数、水头损失、下游渠底高程及进行进出寸与管数、水头损失、下游渠底高程及进行进出寸与管数、水头损失、下游渠

37、底高程及进行进出口的水面衔接计算口的水面衔接计算口的水面衔接计算口的水面衔接计算。1 1 1 1）确定横断面形状及管数）确定横断面形状及管数）确定横断面形状及管数）确定横断面形状及管数2 2 2 2）. . . . 横断面尺寸横断面尺寸横断面尺寸横断面尺寸 管内的最大流速由允许水头损失控制，最管内的最大流速由允许水头损失控制，最小流速则按挟沙流速确定。小流速则按挟沙流速确定。初选流速后，可按设计流量由公式初选流速后，可按设计流量由公式A A= =计算计算所需过水断面积所需过水断面积A A。 3). 3). 水头损失计算及过流能力校核水头损失计算及过流能力校核水头损失计算及过流能力校核水头损失计

38、算及过流能力校核倒倒虹虹吸吸管管的的水水头头损损失失包包括括沿沿程程水水头头损损失失和和局局部部水头损失两种。水头损失两种。 按按通通过过设设计计流流量量计计算算水水头头损损失失Z Z后后，与与允允许许的的 Z Z 值值进进行行比比较较，若若Z Z等等于于或或略略小小于于ZZ时时，则则说说明明初初拟拟的的V V合合适适，否否则则，另另选选V V，重重新新计计算算，直到直到Z ZZ Z 。 4 4 4 4下游渠底高程的确定下游渠底高程的确定下游渠底高程的确定下游渠底高程的确定参参照照类类似似工工程程的的运运行行经经验验，选选定定一一个个合合适适的的水水头头损损失失Z Z，据此确定下游渠底设计高程

39、。，据此确定下游渠底设计高程。确定的下游渠底高程应尽量满足：确定的下游渠底高程应尽量满足：通通过过设设计计流流量量时时，进进口口处处于于淹淹没没状状态态，且且基基本本不不产产生生雍水或降水现象；雍水或降水现象；通通过过加加大大流流量量时时，进进口口允允许许产产生生一一定定的的雍雍水水，但但一一般般不宜超过不宜超过30305050；通通过过最最小小流流量量时时（按按最最小小不不利利情情况况输输水水），管管内内流流速速满足不淤流速要求，且进口不产生跌落水跃满足不淤流速要求，且进口不产生跌落水跃 5 5进口水面衔接计算进口水面衔接计算l l（1 1）验算通过加大流量时，进口的雍）验算通过加大流量时，

40、进口的雍水高度是否超过挡水墙顶和上游渠顶。水高度是否超过挡水墙顶和上游渠顶。l l（2 2）验算通过最小流量时，进口的水）验算通过最小流量时，进口的水面跌落值是否会在管道内产生不利的水面跌落值是否会在管道内产生不利的水跃情况。跃情况。 第三节第三节 涵涵 洞洞 交交叉叉建建筑筑物物 ，在在水水渠渠通通过过公公路路的的地地方方，为为了了不不妨妨碍碍交交通通，修修筑筑于于路路面面下下的的过过路路涵涵洞洞，让让水水从从公公路路的的下下面面流流过过再再翻翻到到地地面面上上来来。它它是是根根据据连连通通器器的的原原理理，常常用用砖砖、石石、混混凝凝土土和和钢钢筋筋混混凝凝土土等等材材料料筑筑成成。它它是

41、是路路堤堤通通过过洼洼地地或或跨跨越越水水沟沟，或或为为把把路路基基上上方方的的水水流流宣宣泄泄到到下下方方时时，而而设设置置的的横横穿穿路路基基的的小小型型地面排水结构物。地面排水结构物。 涵涵洞洞主主要要指指的的是是不不设设闸闸门门的的输输水水涵涵洞洞与与排排洪洪涵涵洞洞，其其一一般般由由进进口口、洞洞身身、出出口口三部分组成。三部分组成。 涵涵涵涵洞洞洞洞40m涵洞涵洞 青藏铁路路基下的涵洞青藏铁路路基下的涵洞 工工作作特特点点 渠渠道道上上的的输输水水涵涵洞洞，一一般般是是无无压压的的，上上下下游游水水位位差差也也较较小小，其其过过涵涵流流速速一一般般在在2m/s2m/s左左右右，故故

42、一一般般可可不不考考虑虑专专门门的的防渗、排水和消能问题防渗、排水和消能问题 。涵洞的类型涵洞的类型（1 1）圆涵）圆涵 （2) 2) 箱涵箱涵 （3 3）盖板涵）盖板涵 （4 4）拱涵）拱涵 涵洞水力计算的任务是选择洞身断面型式、尺寸及出口水流衔接计算。 涵洞的水流流态可能为无压流、半有压流或有压流。 无压涵洞根据底坡大小： 可分为陡坡（iik）涵洞； 缓坡（iik） 涵洞 （1 1）自由出流的陡坡涵洞）自由出流的陡坡涵洞 当当i ii ik k，且且下下游游水水位位低低于于涵涵洞洞出出口口临临界界水水深深水水面面时时，水水流流保保持持急急流流状状态态出出洞洞，下下游游水水位位不不影影响响泄

43、泄流流能能力力时时，为为自自由由出出流流情情况况。多多数数排排水水涵洞采用之。涵洞采用之。 （2 2）淹没出流的缓坡涵洞）淹没出流的缓坡涵洞 大大多多数数渠渠道道输输水水涵涵洞洞，i ii ik k 且且下下游游水水位位高高于于涵涵洞洞出出口口临临界界水水深深水水面面，洞洞内内水水流流为为缓缓流流，下游水位影响泄流能力时下游水位影响泄流能力时, ,为淹没出流情况。为淹没出流情况。1 1、概念：、概念：指的是在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯形，水流呈指的是在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯形，水流呈瀑布跌落式通过的沟槽。使上游渠道或水域的水安全地瀑布跌落式通过的沟槽。使上游渠道或水域的水安全地自由

44、跌落入下游渠道或水域的落差建筑物自由跌落入下游渠道或水域的落差建筑物 。2 2、适用：、适用：用于调整引水渠道的底坡，克服过大的地面高差而引起用于调整引水渠道的底坡，克服过大的地面高差而引起的大量挖方或填方，将天然地形的落差适当集中所修筑的大量挖方或填方，将天然地形的落差适当集中所修筑的的阶式建筑物阶式建筑物称为跌水。多用于落差集中处，也用于渠称为跌水。多用于落差集中处，也用于渠道的泄洪、排水和退水。道的泄洪、排水和退水。3 3、分类：、分类：跌水可分为单级跌水和多级跌水。跌水可分为单级跌水和多级跌水。第四节第四节 跌水跌水单级跌水由单级跌水由5 5部分组成。部分组成。进口连接段，即上游渠道和

45、控制堰口间的渐变段。进口连接段，即上游渠道和控制堰口间的渐变段。控控制制堰堰口口，亦亦称称控控制制缺缺口口。它它控控制制和和调调节节上上游游水水位位和和通通过过的的流流量量，断断面面常常呈呈梯梯形形或或矩矩形形，可可设设或或不不设设底底槛槛，可可安安装或不安装闸门。渠道很宽时可采用多堰口。装或不安装闸门。渠道很宽时可采用多堰口。跌水墙，即跌坎处的挡土墙，同控制堰口连结成整体。跌水墙，即跌坎处的挡土墙，同控制堰口连结成整体。消消力力池池，位位于于跌跌坎坎之之下下，断断面面多多为为梯梯形形或或矩矩形形，用用于于消消除因落差产生的水流动能。除因落差产生的水流动能。出口连接段，将水流平稳引至下游。出口连接段，将水流平稳引至下游。落落差差在在 5 5 米米以以上上时时 ，一一般般采采用用多多级级跌跌水水 。多多级级跌跌水水的的结结构构与与单单级级跌跌水水相相似似。其其中中间间各各级级的的上上级级跌跌水水消消力力池池的的末末端端，即下一级跌水的控制堰口。即下一级跌水的控制堰口。