第4.3节视频 渠系建筑物在线视频

同学们好

本节课我们学习渠系建筑物的相关知识

主要包括渠系建筑物的分类

以及交叉建筑物

落差建筑物这两大典型渠系建筑物

在水利工程中

为满足灌溉、发电、工业及生活用水

等各种输水要求而设置的

具有自由水面的人工水道

我们称之为渠道

渠道是水利工程中常见的一种输水建筑物

渠道的断面形状土基上一般为梯形

在岩基上接近矩形

为了安全合理的输配水量

需要在渠道上修建各种不同类型的水工建筑物

这些建筑物统称为渠系建筑物

渠系建筑物按其作用的不同可分为以下几种

调节及配水建筑物

是用来调节水位和分配流量的渠系建筑物

比如进水闸、分水闸等

交叉建筑物

当渠道与山谷、河流、道路等相交时所修建的建筑物

主要有渡槽、倒虹吸管、涵洞等

落差建筑物

在渠道落差集中处修建的联结建筑物

比如跌水、陡坡等

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

比如泄洪闸

以及虹吸泄洪道等

冲沙和沉沙建筑物

为了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

比如冲沙闸、沉沙池等等

量水建筑物

用来计量输配水量的设施

比如量水堰、量水管嘴等

渠系建筑物种类繁多

以下仅对渠道系统中的交叉建筑物和落差建筑物作简要介绍

渡槽是当渠道与山谷、河流、道路相交的时候

为联结渠道而设置的过水桥

由槽身、支承结构

基础及进出口建筑物等部分组成

按支承结构形式的不同

渡槽可分为梁式渡槽

拱式渡槽、桁架式

悬吊式或者斜拉式等型式

工程中最常用的是梁式和拱式渡槽

梁式渡槽槽身直接支撑在槽墩或槽架上

拱式渡槽以拱式结构作为槽身的支承结构

由槽墩、主拱圈

拱上结构和槽身组成

与梁式渡槽相比

拱式渡槽跨度较大

尤其当渠道跨越地质条件较好的窄深式山谷时

宜采用拱式渡槽

槽身的横断面形式常用的有矩形和U形两种

矩形槽身可用浆砌石或钢筋混凝土建造

U形渡槽常用钢筋混凝土或预应力混凝土建造

对于没有通航要求的渡槽

为增强侧墙稳定性和改善槽身的横向受力条件

可沿槽身在槽顶设置拉杆

如果有通航要求

可适当增加侧墙厚度或者沿槽长每隔一定距离加肋

与渠道相比

渡槽横断面较小

为了使槽内水流与渠道平顺连接

在进出口需要设置渐变段

这个是位于河南省平顶山市鲁山县境内的

南水北调沙河渡槽

全长9075m

工程设计流量320 m3/s

加大流量 380 m3/s

槽身为U型双向预应力薄壁结构

最大高度达9.6m

槽墩间距30m

采用现场预制架槽机架设施工方法

单槽重量达1200吨

是目前世界上综合规模最大的渡槽

倒虹吸是当渠道横跨山谷、河流、道路时

如果彼此高程相差不大

或者当渠道与河谷相交架设渡槽不方便时

为连接渠道而设置的压力输水管道

其形式好像一个倒置的虹吸管

所以称为倒虹吸管

倒虹吸与渡槽相比

造价低、施工方便

但水头损失较大

而且运行管理也不如渡槽方便

倒虹吸由进口段、管身和出口段三部分组成

进口段主要包括

进水口、闸门、拦污栅、启闭台、渐变段

有时还设有沉沙池

出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等

管身断面形式有圆形和矩形两种

圆形管水力条件

受力条件和施工安装等方面都优于矩形管

在工程中应用较广

矩形管一般用于低水头的中小型工程

常用管身材料有

混凝土、钢筋混凝土、铸铁、钢材等

混凝土管用于小流量且水头为4～6 m的小型工程

钢筋混凝土管的适用水头在30m左右

有的高达50～60m

管径常不大于3m

钢管多用于高水头倒虹吸工程

为了适应地基不均匀沉陷及温度变形

沿管身应设置永久性沉降缝或者伸缩缝

缝间设置止水

此外

在倒吸管的变坡或转弯处

需要设置镇墩连接和固定管道

在较长的斜坡段需要设置镇墩防止管身下滑

保证管身稳定

涵洞是当渠道与道路溪沟谷地相交时

为了输送渠水或宣泄溪谷来水

在道路下方或填方渠道下方修建的交叉建筑物

前者我们称为输水涵洞

后者称为排水涵洞

涵洞一般由

进口、出口和洞身三部分组成

一般不设闸门

有闸门时称为涵洞式或封闭式水闸

根据洞内水流的流态

涵洞可分为有压和无压两种

有压涵洞入口处水位高于涵洞顶面

洞内水流充满整个洞身断面

无压涵洞水流从进口到出口均不与洞顶接触

具有自由的水面

无压涵洞是渠道上输水隧洞的主要形式

涵洞根据断面形式不同

可分为圆管涵、箱涵、盖板涵和拱涵

圆管涵的水力和受力条件都较好

能承受较大的填土压力和内水压力

多用混凝土和钢筋混凝土修建

是有压涵洞常用的一种形式

无压涵洞一般采用其它三种形式

箱涵、盖板涵或者拱涵

箱形涵洞是四边封闭的钢筋混凝土结构

适用于洞顶覆土厚

洞跨较大和地基较差的情况

盖板式涵洞是矩形或方形断面

由侧墙、底板和盖板组成

适用于洞顶铅直荷载较小或跨度较小的情况

拱涵洞身顶部呈拱形

由拱圈、侧墙及底板组成

拱涵的受力条件较好

适用于填土高度及跨度都比较大的情况

渠道在输水过程中要保持一定的纵坡

以保证输送所需流量

并防止渠道产生冲刷和淤积

当渠道通过坡度过陡的地段时

为了保持渠道的设计纵坡

需要将渠道分成两段

使相邻两段之间形成一集中落差

并修建联接建筑物把两段渠道联接起来

这种联结建筑物称为落差建筑物

主要有跌水和陡坡两类

水流自跌水口出流呈自由抛投状态

最后落在下游消力池内的称为跌水

水流自跌水口流出以后

受陡槽约束而仍然沿槽身下泄的称为陡坡

根据落差大小

跌水分为单级跌水和多级跌水两种型式

单级跌水由进口连接段

跌水口、跌水墙、侧墙

消力池和出口连接段组成

在跌差较大时候

可采用多级跌水

多级跌水的构造基本与单级跌水相同

上一级消力池的末端即为下一级跌水的进水端

每级落差取值相同

每级高度一般不大于5m

陡坡由进口段、陡坡段、消能设施和出口段组成

根据不同的地形和落差情况

陡坡也可做成单级或者多级

多级陡坡建在落差较大且有变坡或台阶地形的渠段上

陡坡的构造与跌水相似

只是用陡坡段替代了跌墙

这是我们本节课所要学习的内容

同学们再见