跌水与陡坡
陡坡
陡坡和跌水的主要区别在于前者是斜坡代替 跌水墙。一般来说，单落差较大时，陡坡比 跌水经济。
（4）下游出口段
为了使消力池中紊动水流
能够较平顺地过渡到下游正
常渠道，在消力池和下游渠 道之间须设置一定长度的连
接段和整流护砌段以调整流
速、平顺流态，减小下游渠 道的冲刷。
出口段形式
2.2 多级跌水
1—防渗铺盖；2—进口连接段；3—跌水墙；4—跌水 护底；5—消力池；6—侧墙；7—泄水孔；8—排水管； 9—反滤体；10—出口连接段；11—出口整流段；12— 集水井
2 跌水的布置
跌水构造 上游进口连接段 进口控制段（跌水口、跌水墙） 消力池 下游出口段
2.1 单级跌水
单级跌水是根据渠道通过的地形状况，只作一次跌落 的跌水。单级跌水的落差一般为3～5m（不超过5m)
（1）进口连接段
进口连接段是将上游渠道与跌水进口控制段渐变 相接的过渡段。其作用在于平稳均匀地引导上游渠道 水流进入跌水控制堰口，以减少进口水头损失，并给 跌水泄流创造良好条件。常见进口连接段的形式有扭 曲面、八字墙、横隔墙和圆锥式。
（d）复式缺口
（3）消力池
消力池的横断面形式一般为矩形、梯形和复式（上部为 梯形，下部为矩形），见下图。消力池断面选取原则为： 1）复式缺口优先选用复式断面； 2）若不用复式缺口，则以矩形断面消力池为宜；
3）高寒地区，仍以矩形断面消力池为宜。
消力池尺寸由水力计算决定，在一般情况下其底板衬砌 厚度，根据实践经验，可取0.4～0口控制段设置闸门以调节上游渠道水位；也有 不设闸门而用缺口控制上游渠道水位。设置闸门多用于大 中型渠道的退水工程中的跌水、陡坡进口部分。 跌水缺口的形式，常采用横断面为矩形、梯形的，底部 加台堰或多缺口（复式缺口）等形式，见下图
（a）矩形缺口
（b）梯形缺口 （c）台堰式缺口
主要内容
1.概述 2.跌水的布置 3.陡坡
1 概述
跌水是明渠工程中最常见的落差建筑物。 当渠道通过地面坡度过陡的地带时，要保持 渠道的设计纵坡，就会出现高填方或深挖方 的渠段，为避免这种现象，最常见的工程措 施就是根据渠道的设计纵坡和实际地形状况 将渠道分段，将渠底高程的落差适当集中， 并在落差集中处修建跌水，作为渠道落差连 接建筑物。
水工建筑物简答题
1．水利工程指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。
2．水利枢纽由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
3．水工建筑物为综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，修建的不同类型的建筑物，以控制和支配水流，满足国民经济的需要。
四、简答题1．我国水资源分布的特点是什么？我国水资源由于地理位置和地形等原因有以下几个特点：①我国水资源总量丰富，但人均稀少：总量世界排行第六，人均占有量是世界人均占有量的1/4。
水能资源总量位居世界第一。
②水资源在时间、空间上分布不合理：大部分地区都有汛期和非汛期之分，汛期雨量大且集中。
在空间上南部东南部很大，北部西北部极少。
③与人口、耕地布局不相适应：2．水利工程按所承担的任务分为哪几类？①河道整治与防洪工程②农田水利工程③水利发电工程④供水和排水工程⑤航运工程3．水工建筑物的特点？①工作条件复杂：水压力浪压力冰压力地震动水压力渗流高速水流等对建筑物的稳定安全和耐久性影响较大。
②施工条件复杂：施工需要导流，进度紧，工期长，施工技术复杂，受气候影响大，排水施工难度大，交通运输困难等③对国民经济影响巨大：水利工程不但可以防洪、灌溉、发电、航运同时还可绿化环境，改良土壤，发展旅游等。
但处理不好会有反面作用，一旦失事将会给下游人民的生命财产和国家建设带来灾难性的损失，甚至是灭顶之灾。
4．水工建筑物按用途分为哪几类？①挡水建筑物②泄水建筑物③输水建筑物④取水建筑物⑤整治建筑物⑥专门建筑物5．说明分等、分级的意义、对象、依据？分等分级的意义（或目的）：为贯彻执行国家经济、技术政策，达到既安全又经济的目的。
对象：分等对象是水利水电枢纽工程，分级的对象是水工建筑物。
依据：分等的依据是按工程规模、效益及其在国民经济中的重要性进行分等，分级的依据是按水工建筑物所属的工程等别、及其在枢纽中的最重性进行分级。
具体见我国的《水电水电工程等级划分及洪水标准》中的表格规定。
支渠工程陡坡式跌水设计
3.6渠道陡坡跌水设计3.6.1进口渐变段设计渐变段采用扭面，其长度一般为（2.6~3.5）H ，H 为水深，所以此次设计采用长度为1m 的扭面。
3.6.2矩形缺口计算为了上游渠道水面不雍高或降低，常将进口控制段横断面缩窄作成缺口，减少水流过水断面，以保持渠内要求的水深，根据流量的大小和渠道的宽窄可布置成多缺口或单缺口，此次设计时，由于水流量小，且水流稳定，所以采用单缺口的矩形缺口。
缺口宽度的由下式进行确定：320=c Qb MH21008c b M ..H =- 2002v H H g =+ 式中: c b —缺口宽度；Q —设计流量；M —第二流量系数；0H —包括行进流速在内的堰上水头；H —堰上水头；0v —渠道平均流速；带入数值如下：渠道流量0.33m /s ，渠道平均流速为2.21m /s ，堰前水头0.186m 。
计算得缺口宽度为0.4m ，设计时采用0.3m 。
3.6.3跌水消力池设计消力池部分采用梯形断面3.6.3.1跃前水深计算先求出跃前断面的平均佛汝德数如下：4312200385/c .pq h E ϕ=1Fr -=1'b t m h = 202v E p h g=++上 230100832'/.c m q .()pϕ= 112'B b m h =+式中：q 为单宽流量；p 为堰高,高度为0.5m ；c ϕ为陡坡流量系数；h 上为上游水高；v 为上游流速；b 为跃前宽度；w 跃前断面过水面积；带入上游水高0.186m ，陡坡高度0.5m ，消力池宽0.5m ，氺跃处边坡坡度为1:1.25，单宽过水流量为0.3/0.5=0.6m 3/s ，水流流速2.21m/s,得：29161.Fr -=；2787t .=： 10143h .m =查梯形水跃共轭水深计算表（《取水输水建筑物丛书-跌水与陡坡》—P151）得共轭水深比为2.7；3.6.3.2跃后水深计算由于共轭水深比为2.7，所以得跃后水深为0.387m ；根据西北水科所的试验研究，以稳定氺跃横轴面稍有富裕作为氺跃长度，可按以下简单公式进行估算：249L ~h =（）所以其水跃长度约为1.54m;3.6.4消力池坎高计算坎高按下式进行计算：2d h h =-下；带入跃后水深0.387，下游水深为0.186m ，得坎高0.201m ，此次设计时取0.20m;3.6.5消力池长度的计算根据经验公式，消力池长度取（4.3~4.9）倍的跃后水深，即长度应为（1.67~1.89）m ，所以此次设计时取2.0m ；。
渠系建筑物—跌水与陡坡(水工建筑物课件)
进口连接段
人工形作状 加 用糙
上在陡游陡坡段 坡 出扩 段 口上 消散进 能下行 一游人 般段工 用收加 消缩， 在糙力平，池面 对 。上 促 为呈 使 了菱 水 提形 流 高紊 消。动 能扩 效 散果，降 常低 设流 一速 些辅，助改消善能下 游工流，态 如及 消消力能齿均、起消着力重墩、 要消作力用 肋。 及尾槛等。
菱形陡坡
陡坡段材料
浆砌石或混凝土
陡坡倾角
必须小于或等于地 基土壤的内摩擦角
陡坡底部形式
等宽、扩散形、菱形 陡坡宜采用等底宽式；受 地质或其它条件限制时， 可采用陡槽末端底部扩散 或收缩的变底宽式
跌水设计图集
陡坡段
消力池
出口连接段
土基1:2.5~1:5.0
纵坡
宜采用矩形，边墙较高 时可采用梯形，其横断 面边坡坡度应陡于1:1
陡坡过水断面
跌差为2.5~5m、采用变底宽 式陡坡消能效果不佳时，也 可采用陡槽上段底部扩散、 下段底部收缩的菱形陡坡。 陡槽底部扩散角宜取50~70 ，收缩角宜取100~150º
跌水与陡坡
或 Qeb 2gH
对平底 弧形闸门泄流，
在 2 5 9 0,0e/H 0 .6 5 范 围 内 ， 可 用 下 述 经 验 公 式 ：
= （ 0 .9 7 -0 .8 1） -（ 0 .5 6 -0 .8 1） e
1 8 0
1 8 0H
3）平底胸墙孔口泄流计算
Qab 2gH0,a为孔口高度，b为孔口总净宽。
求 T 1 和 T 2：
T1
Q1 3
M 1 H 1 2 2.099
T2
Q2 3
M 2 H 2 2 2.099
6.8
1.521 3.1
0.985
3 1.727
2
3 1.511
2
求 b c 和n c： L 1 5.5m 3 1.79m
5.37m
将T1、T2、H1、H2 代入公式：
扭曲面连接：
在上游渠道边坡系数 m 1 ~ 2 、缺口边坡系数 nc 0.25 ~ 1.00
连接段长度 L1 3H max (H max 为上游渠道最大水深) 的条件下：
M
2.25
- 0.15
b平均 H
，
b平均 bc 0.8n c H
八字墙链接：
在上游渠道边坡系数 m 1 ~ 2、缺口边坡系数 nc 0.4 ~ 0.9
Ki
0 .0 1- i2 0.352.652i
0.953i2, 为陡坡坡度
适用范围i： 2 1~0.005
对于一般工程：取hk（临界水深）作为控制断面水深。
二、落差较小的陡坡水力计算
设计目的：推求陡坡末端的跃前水深，作为考虑衬砌材 料和消能工设计计算的依据。
缺口下泄水流按自由跌落水流计算（ i2 ik ）：
跌水与陡坡
跌水与陡坡
跌水与陡坡
当渠道通过地面坡度较陡的地段或天然跌坎时，在落差集中处可建跌水或陡坡。
跌水
根据落差大小，跌水可做成单级或多级，单级跌水的落差较小，一般不超过5m.
单级跌水有跌水口、进口连接段、跌水墙、侧墙、消力池和出口连接段组成，如图7-28所示。
（1）跌水口。
又称控制缺口，用于控制上游水位，使通过不同流量时，上游渠道水面不致过分雍高或降低。
跌水口可做成矩形或梯形。
梯形缺口较能适应流量变化，在实际工程中运用较广。
有时在缺口处设置闸门，以调节上游水位。
（2）进口连接段。
是上游渠道和跌水口的连接段，常做成扭曲形或八字形。
连接段应做成防渗铺盖，长度不应小于2-3倍跌水口前水深，为防止冲刷，表面应加护砌。
（3）跌水墙。
用于承受墙后填土的土压力，可做成竖直的或倾斜的。
（4）消力池。
用于消除水流中的多余能量，消力池断面可做成矩形或梯形，其深度和长度有水跃条件决定。
（5）出口连接段。
位于消力池出口和下游渠道之间，用于调整流速和进一步消除愈能。
出口连接段的长度应比进口连接段略长。
出口连接段及其后的一段渠道（一般不小于消力池长度）需加
护砌。
如跌水较大，可采用多级跌水，如图7-29所示。
多级跌水的组成与单级相似，级数级每级的高差，应结合地形、工程量及管理运用条件比较确定。
跌水多用浆砌石或混凝土建造。
陡坡
陡坡和跌水的主要区别在于前者是斜坡代替跌水墙。
一般来说，
单落差较大时，陡坡比跌水经济。
跌水简介
跌水简介跌水沟底为阶梯形，呈瀑布跌落式的水流。
有天然跌水和人工跌水，人工跌水主要用于缓解高处落水的冲力。
跌水是园林水景(活水)工程中的一种：一般而言,瀑布是指自然形态的落水景观，多与假山、溪流等结合；而跌水是指规则形态的落水景观，多与此同时建筑、景墙、挡土墙等结合。
瀑布与跌水表现了水的坠落之美。
瀑布之美是原始的、自然的，富有野趣，它更适合于自然山水园林；跌水则更具形式之美和工艺之美，其规则整齐的形态，比较适合于简洁明快的现代园林和城市环境。
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自由跌落入下游渠道或水域的落差建筑物。
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阶式建筑物称为跌水。
多用于落差集中处，也用于渠道的泄洪、排水和退水。
根据落差大小，跌水可分为单级跌水和多级跌水。
以砌石和混凝土建造者居多。
1、单级跌水单级跌水在落差较小的情况下，一般3~5m的落差时，采用单级跌水。
单级跌水由5部分组成。
①进口连接段，即上游渠道和控制堰口间的渐变段。
常用形式有扭曲面、八字墙等。
②控制缺口：是控制上游渠道水位流量的咽喉，也称控制堰口。
它控制和调节上游水位和通过的流量，常见缺口断面形式有矩形、梯形等，可设或不设底槛，可安装或不安装闸门。
矩形缺口只能在通过设计流量时使缺口处水位与渠道水位相近，而在其他流量时，上游渠道将产生壅水或降水现象。
梯形缺口较能适应上游渠道水位流量关系的变化，在实际中广泛采用。
为了减小上游水面降落段长度，也可将缺口底部抬高做成抬堰式缺口。
渠道底宽和流量较大时，可布置成多缺口。
有时在控制缺口处设置闸门，以调节上游渠道水位。
③跌水墙，即跌坎处的挡土墙，用以承受墙后填土的压力，有竖直式及倾斜式两种，在结构上跌水墙应与控制缺口连结成整体同控制堰口连结成整体。
④消力池，位于跌坎之下，其平面布置有扩散和等宽两种形式。
《跌水与陡坡》课件
陡坡是指坡度较大的山坡，通常坡 度大于30度
陡坡的形成原因包括地质构造、风 化、侵蚀等
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陡坡的特点是坡度陡，坡面陡峭， 坡度变化大
陡坡的稳定性较差，容易发生滑坡、 崩塌等自然灾害
跌水与陡坡都是自然景观中的重要组成部分 跌水是水流从高处跌落到低处的现象，陡坡则是地势陡峭的地形 跌水与陡坡常常相互依存，共同构成自然景观中的独特景观
城市背景：某城市位于山区， 地形复杂，交通不便
解决方案：采用跌水与陡坡相 结合的方式，解决交通问题
效果评价：该方案有效解决了 城市交通问题，提高了交通效
率，得到了市民的认可
跌水与陡坡的处理 方法
加强监管：定期检查跌水与陡坡，及时发现问题并采取措施 加固设施：对跌水与陡坡进行加固，提高其稳定性 增设防护设施：在跌水与陡坡周围增设防护设施，如护栏、警示牌等 加强宣传教育：提高公众对跌水与陡坡的认识，增强安全意识
Hale Waihona Puke 跌水处理：设置跌水设施，如瀑布、喷泉等，增加景观趣味性 陡坡处理：设置台阶、坡道、扶手等，保证行人安全 植被覆盖：在陡坡上种植植被，增加景观美感，减少水土流失 景观照明：在跌水和陡坡周围设置照明设施，增加夜间景观效果
跌水处理：设置跌 水台阶，减缓水流 速度，防止冲刷
陡坡处理：设置台 阶、扶手、护栏等 设施，确保行人安 全
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课件简介
介绍跌水和陡坡的基本概念和特点 讲解跌水和陡坡的形成原因和过程 探讨跌水和陡坡在自然景观中的作用和影响 提高学生对自然景观的认识和理解
跌水
2 跌水的布置
跌水构造 上游进口连接段 进口控制段 消力池 下游出口段
2.1 单级跌水
单级跌水是根据渠道通过的地形状况，只作一次 跌落的跌水。单级跌水的落差一般为3～5m
（1）进口连接段
进口连接段是将上游渠道与跌水进口控制段渐变 相接的过渡段。其作用在于平稳均匀地引导上游渠道 水流进入跌水控制堰口，以减少进口水头损失，并给 跌水泄流创造良好条件。常见进口连接段的形式有扭 曲面、八字墙、横隔墙和圆锥式。如下图所示：
（4）下游出口段
为了使消力池中紊动水流
能够较平顺地过渡到下游正
常渠道，在消力池和下游渠 道之间须设置一定长度的连
接段和整流护砌段以调整流
速、平顺流态，减小下游渠 道的冲刷。
出口段形式
200
1 1:
A
B3 400
1:0.25
B
500
B1
B2
C1
B4
C2
200
500
A
单级跌水纵剖面图
B
2.2 多级跌水
（d）复式缺口
（3）消力池
消力池的横断面形式一般为矩形、梯形和复式（上部为 梯形，下部为矩形），见下图。消力池断面选取原则为： 1）复式缺口优先选用复式断面； 2）若不用复式缺口，则以矩形断面消力池为宜；
3）高寒地区，仍以矩形断面消力池为宜。
消力池尺寸由水力计算决定，在一般情况下其底板衬砌 厚度，根据实践经验，可取0.4～0.8m。
1—防渗铺盖；2—进口连接段；3—跌水墙；4—跌水 护底；5—消力池；6—侧墙；7—泄水孔；8—排水管； 9—反滤体；10—出口连接段；11—出口整流段；12— 集水井
3 跌水的消能设施
跌水常用的消能工有消力坎、消力墩（齿）和齿坎综合 消能工。消力坎一般加于池末，为方便施工，多为连续式， 其高度计算见综合消力池。对于无推移质撞击和磨损的渠道 跌水，为提高消能整流效果，亦可采用差动式齿坎。当消力 池深度较小，水跃有越出池外趋势时；或水舌入水宽度较小， 在池中形成折冲水流且引起下游水位的剧烈波动时，可在池 中加设消力墩（齿）以增加效能效果，稳定水跃位置，使出 池水流更加平稳。 消力墩（齿）多为梯形，加设于消力池的前半部分底板 上。其尺寸可如下选取。 墩高：a=(0.95~1.2)h1 墩宽：S=墩间距S0=(0.85~1.0)a 纵向位置：位于设计流量水舌跌落位置以后（0.5～1.5）h1处。 式中：h1为跃前断面水深
水循环知识：水循环中的陡坡
水循环知识：水循环中的陡坡水循环是地球生态系统中至关重要的一个环节，它是自然界中的一系列复杂的过程，包括水蒸气的升华、水的凝结变成云、雨水的降落、地表径流、地下水的补给和蒸发等。
水循环的过程中，涉及到不同形态和形式的水，其中有一种地形——陡坡，它在水循环中有着重要的作用。
陡坡是地形上的一个重要特征，在水循环中扮演着重要的角色。
陡坡指的是地形高差较大，坡度较陡的山坡或斜坡。
在水循环过程中，陡坡可以影响水的循环和改变水的流动路径。
陡坡上的降雨水会在坡面上流动，形成溪流、河流等，进而形成水系，最终流向大海或高处形成湖泊、沼泽等水域。
在这个过程中，陡坡扮演了重要的角色，它使水流速度加快，流向更加明显，因此在水文循环和生态循环中，陡坡的地形特征会影响许多水文因素，包括降水量、径流量、水的保留时间、水的净变化等。
陡坡对水文循环的影响可以从多个方面进行分析。
首先，陡坡的高差较大，坡度较陡，导致了水在陡坡上流动速度加快。
在连续的弯道中，水会形成瀑布、瀑布或其他水的形式，加剧了水的流动，并增加了水的能量。
这一点对于河流或流水水域（如溪流、小河等）尤为重要，因为水流的快慢和不同的纵向降落，会对其所经过的地形产生不同的冲击力。
其次，在陡坡上，因为水流速度加快，水的冲刷力大，容易形成沟谷，造成土壤侵蚀和水土流失。
这对于水文循环和生态环境产生了负面影响，因为它使水的保留时间缩短，土壤质量下降，使陡坡上的生物栖息地遭受破坏。
如果沟谷发展到一定阶段，就必须采取相应的治理措施，如植被覆盖、垂直措施等，以保护土地和水的循环。
陡坡还可以影响水文循环的渗透性。
陡坡通常是由坡面和坡脚组成，坡脚部分处于低洼地带，通常容易积水。
如果土地在坡脚上被开垦或大量采伐，将会影响到水的渗透性和路径，使水很容易积聚并无法真正进入地下水层中。
由于地球表面流水的时间相对很短，这使得水更难被地面吸收，且增大了同时就会使地下水紊流增多。
因此，陡坡的土地使用和环保状况对水文循环的影响是极大的。
渠系建筑物设计
渠系建筑物设计一、渡槽（一）名词解释：1.渡槽；2.肋拱渡槽；3.梁式渡槽；4.拱式渡槽；5.浅基础；6.深基础；7.刚性基础；8.柔性基础（二）填空：1.渡槽有、及组成。
2.渡槽根据支撑结构常有和两大类。
3.梁式渡槽的槽身根据支点位置分为和两种形式。
4.拱式渡槽按材料可分为、和等。
5.拱式渡槽按主拱圈的结构形式可分为、和等。
6.渡槽槽型的选择应考虑、和等方面。
7.渡槽水力计算包括、及、等内容。
8.水流通过渡槽是，产生水头损失包括、和三部分。
9.通过渡槽的总水头损失超过允许的水头损失是，则应重新拟定，直到满足要求为止。
10.渡槽槽身拉杆的作用是。
11.矩形渡槽的侧墙和底板连接形式通常是和两种。
12.梁式渡槽的支承形式有和两种。
13.空心重力墩常用的横断面有、、及四种。
14.排架有、、及等形式。
15.排架与基础连接形式，视具体情况不同，可采用或。
16.渡槽基础类型，按其埋置深度可分为和；按基础的抗弯刚度分为和两种。
17.渡槽整体稳定性验算，主要是验算、和三方面。
18.渡槽槽身伸缩缝止水形式有、、和。
（三）判断题：1.等弯矩双悬臂梁式渡槽，槽身底部位于受压区，对抗裂有利。
( )2.拱式渡槽的主要承重结构拱圈，以受压力为主，故可选用抗压强度高而抗拉强度3.的材料建造。
( )4.为使水流平顺，渡槽进出口均设渐变段，且进口段长于出口段。
( )5.在相同流量下，渡槽纵坡大，造价低，但减少下游自流灌溉面积且易引起出口渠道冲刷。
( )6.槽身过水断面水力计算，所用计算公式为明渠均匀流公式。
( )7.若渡槽的总水头损失超过允许的水头损失时，在不改变纵坡的条件下，可降低下游渠底或抬高上游渠底。
( )型渡槽属于一种轻型而经济的薄壳结构，一般不需加设顶梁和拉杆。
( )9.渡槽槽身为空间薄壁结构，受力复杂，在实际工程中，近似的分成纵向几横向两部分按平面结构计算。
( )10.无拉杆矩形渡槽的横向计算，是将侧墙作为固结于底板上的悬臂梁按受弯构件计算。