【精品】第七节 渠系建筑物跌水与陡坡
渠系建筑物答案
第八章渠系建筑物答案一、填空题1,渠系建筑物的类型较多，按其作用可以分为以下六类：控制建筑物、交叉建筑物、落差建筑物、—泄水建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。
2,渠道系统，一般由上一级固定渠道所组成。
各自的作用不同，其中：干支渠为输水渠道，斗农_渠为配水渠道。
3,渠道设计的任务，是在给定的设计流量之后，选择渠道的断面尺寸、确定渠道形状、结构以及渠道空间位置。
4,渠道的设计要求较多，如：①有足够的输水能力，以满足灌区的需要;②有足够的水位，以满足」流灌溉的要求:③有适宜的流速，以满足不冲不淤的需要:等等。
5,渠道纵断面设计，主要内容是确定六条线：即①地面高程线、②渠道纵坡、③最高水位线、④正常水位线、⑤最低水位线和⑥渠底线。
6,有坝取水枢纽，是指河道水量较丰富、但水位较低、不能满足自流灌溉要求,或引水量较大，无坝引水不满足要求的情况。
7,无坝引水枢纽中，引水角一般为300〜50°,引水角越小，水流条件越平顺、冲刷越轻、渠首的布置也就越困难。
8.渡槽，是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥，一般由槽身、支撑结构和基础及进出口建筑物部分组成。
9,渡槽的适用条件，一般是所跨越的河渠相对高差较大、河道的岸坡较陡、洪水流量较大的情况。
10.渡槽根据支撑结构的情况可分为：梁式渡槽及拱式渡槽两大类。
11,梁式渡槽，根据其支承点位置的不同，可分为：简支梁式、双悬臂梁式和单悬臂梁式三种形式。
12,双悬臂式梁式渡槽，按照其悬臂的长度不同，可以分为等跨双悬臂式和等弯矩双悬臂式两种形式、其中等跨双悬臂式的跨中弯矩为零、底板受压，抗渗较为有利。
13,拱式渡槽，根据主拱圈的结构形式（支撑结构特点），分为板拱式渡槽、肋拱式渡槽和—双曲拱式渡槽。
14,渡槽的水力计算方法是：当槽身长度L>(15〜20)(H为槽内水深)，其流态属于明渠均匀流,流量公式为Q=A*C*;当L<(15〜20)H时，其流量按淹没宽顶堰流公式计算。
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
2024年二级建造师考试《水利水电》考点速记：渠系建筑物的构造及作用
2024年二级建造师考试《水利水电》考点速记：渠系建筑物的构造及作用渠系建筑物主要有：渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水与陡坡等。
1.渡槽的构造及作用按支承结构渡槽可分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。
小型渡槽一般采用简支梁式结构，截面采用矩形。
梁式渡槽槽身结构一般由槽身和槽墩（排架）组成，主要支承水荷载及结构自重。
拱式渡槽的槽身不再是承重结构，主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构。
2.涵洞的构造及作用根据水流形态的不同，涵洞分有压、无压和半有压式。
洞身构造有基础、沉降缝、截水环等。
沉降缝。
设缝间距不大于10m，且不小于2～3倍洞高，主要作用是适应地基的不均匀沉降。
截水环。
对于有压涵洞要在洞身四周设若干截水环或用黏土包裹形成涵衣，用以防止洞身外围产生集中渗流。
3.倒虹吸管的构造和作用倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等，主要由管身和进、出口段三部分组成。
进口段用来控制水流、拦截杂物和沉积泥砂。
出口段用于扩散水流和消能防冲。
镇墩与支墩。
在管身的变坡及转弯处或较长管身的中间应设置镇墩，以连接和固定管道。
镇墩附近的伸缩缝一般设在下游侧。
在镇墩中间要设置支墩，以承受水荷载及管道自重的法向分量。
4.陡坡与跌水主要区别：陡坡是以斜坡代替跌水墙。
5.渠道断面及施工（1）断面明渠断面形式有梯形、矩形、复合形、弧形底梯形、弧形坡脚梯形、U形；无压暗渠断面形式有城门洞形、箱形、正反拱形和圆形。
（2）施工浆砌石防渗结构的砌筑顺序如下：1）梯形明渠，宜先砌筑渠底后砌渠坡。
砌渠坡时，从坡脚开始，由下而上分层砌筑；U形、弧形底梯形和弧形坡脚梯形明渠，从渠底中线开始，向两边对称砌筑。
2）矩形明渠，宜先砌两边侧墙，后砌渠底；拱形和箱形暗渠，可先砌侧墙和渠底，后砌顶拱或加盖板。
农业渠系建筑物
农业渠系建筑物为了安全合理地输配水量以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要,在渠道(渠系)上修建的水工建筑物,统称渠系建筑物。
渠系建筑物按其作用可划分如下:(1)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。
灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。
干、支渠主要起输水作用,称为输水渠道;斗农渠主要起配水作用,称为配水渠道。
各级渠道构成渠道系统,简称渠系。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)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,如泄水闸、虹吸泄洪道等。
(6)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、沉沙池等。
(7)量水建筑物。
用以计量输配水量的设施,如量水堰等。
渠系中的建筑物,一般规模不大,但数量多,总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。
为此,应尽量简化结构。
改进设计和施工,以节约原材料和劳力、降低工程造价。
以下仅就灌溉渠道、渡槽、隧洞、倒虹吸管、跌水与陡坡、农桥等作简要介绍。
第一节灌溉渠道一、灌溉渠道系统及分类从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统称为灌溉渠道系统。
在现代灌区建设中,灌溉渠道系统和排水沟道系统是并存的,两者互相配合,协调运行,共同构成完整的灌区灌溉排水系统。
(1)灌溉渠道按其使用寿命分为固定渠道和临时渠道两种:固定渠道:多年使用的永久性渠道;临时渠道:使用寿命小于1年的季节性渠道。
(2)按控制面积大小和水量分配层次又可把灌溉渠道分为若干等级:大、中型灌区的固定渠道一般分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级;农渠以下的小渠道一般为季节性的临时渠道。
渠系建筑物
第十章渠系建筑物教学目标：1.了解渠系建筑物。
2.了解渠系建筑物的类型、作用、组成及应用环境。
3.了解渠系建筑物的设计要点。
教学重点：1.渠系建筑物的类型、作用、组成。
2.渠系建筑物的设计要点。
教学难点：1.渠系建筑物的设计要点。
一、渠系建筑物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(渠系)上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。
一、渠系建筑物按其作用可分为：(1)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。
一个灌区内的灌溉或排水渠道，一般分为干、支、斗、农四级，构成渠道系统，简称渠系。
(2)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。
(3)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：泼槽、例虹吸管、涵洞等。
(4)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。
(5)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：泄水闸、虹吸泄洪道等。
(6)冲沙和沉沙建筑物。
为防止相减少渠道淤积，在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施，如；冲沙闸、沉沙池等。
(7)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。
渠系中的建筑物，一般规模不大，但数量多，总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。
为此，应尽量简化结构．改进设计和施工，以节约原材料和劳力、降低工程造价。
以下仅就渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水及陡坡作简要解八二、渡槽1、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最广的交叉建筑物之一。
2、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。
3、组成：由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。
4、类型：（1）按施工方法分，渡槽可分为现浇整体式、预制装配式及预应力等；（2）按建筑材料分类，则有木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等；（3）按槽身结构形式分有矩形、U形、梯形、椭圆形及圆管形槽等；（4）按支承结构的形式分为梁式、拱式、桁架式、组合式、悬吊式或斜拉式。
渠系建筑物
第七章
渠系建形、地质条件：地形平坦、槽高不大时，一般采 用梁式渡槽，施工与吊装均比较方便；对于窄深的 山谷地形，当两岸地质件较好，有足够的强度与稳 定性时，宜建大跨度拱式渡槽，避免很高的中间墩 架；地形、地质条件比较复杂时，应作具体分析。
第七章
渠系建筑物
第七章
渠系建筑物
• 1、简支梁式： • 优点是结构简单，施工吊装方便，接缝处止水构造 简单。缺点是跨中弯矩较大，底板受拉，对抗裂防 渗不利。常用跨度是8～15m，其经济跨度大约为墩 架高度的0.8～1.2倍。
第七章
渠系建筑物
• 2、双悬臂梁式： • 根据其悬臂长度的不同，又可分为等跨双悬臂式和 等弯矩双悬臂式。等跨双悬臂式，在纵向受力时， 其跨中弯矩为零,底板承受压力，有利于抗渗。等 弯矩双悬臂式，跨中弯矩与支座弯矩相等，结构受 力合理，但需上下配置受力筋及构造筋，总配筋量 常大于等跨双悬臂式，不一定经济，且由于跨度不 等，对墩架工作不利，故应用不多。双悬臂梁式渡 槽因跨中弯矩较简支梁小，每节槽身长度可为25-4 0m，但其重量大，整体预制吊装困难，当悬臂顶端 变形或地基产生不均匀沉陷时，接缝处止水容易被 拉裂。
• 2、建筑材料： • 建筑材料方面，应贯彻就地取材和因材设计的原 则，结合地形地质及施工等其它条件，采用经济 合理的结构型式。 • 3、施工条件： • 应尽可能采用预制构件进行装配的结构型式，以 加快施工速度，节省劳力。同一渠系有几个渡槽 时，应尽量采用同一种结构型式。
第七章
渠系建筑物
• （四）进出口段布置 • 1、平流段： • 进出口前后的渠道上应有一定长度的直线段。渡槽 进出口渠道的直线段与槽身连接，在平面布置上要 避免急剧转弯，防止水流条件恶化，影响正常输水， 造成冲刷现象，对于流量较大、坡度较陡的渡槽， 尤其要注意这一问题。
渠系建筑物概念及分类
渠系建筑物概念及分类
渠系建筑物是指用于渠系的各种建筑物，包括控制、调节和配水建筑物，交叉建筑物，泄水建筑物，落差建筑物等。
1.控制、调节和配水建筑物：这类建筑物主要用于调节水位，分配流量。
例如，渠首进水闸在无坝引水灌溉时就是渠首进水闸，它能够调节引入干渠的流量；在有坝引水时，它则是由拦河坝、冲沙闸、进水闸等组成的灌溉引水枢纽，能够壅高水位、冲刷进水闸前的淤沙、调节干渠的进水流量、满足灌溉对水位、流量的要求。
另外，需要提水灌溉时修筑在渠首的水泵站和需要调节河道流量满足灌溉要求时修建的水库，也都属于这类建筑物。
2.交叉建筑物：这类建筑物主要用于穿越河渠、洼谷、道路及障碍物，如
渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。
3.泄水建筑物：如泄水闸、退水闸、溢流堰等，它们主要用于排泄渠道中
的多余水量。
4.落差建筑物：这类建筑物用于处理渠水在流经坡降变化大的地段时所形
成的高差，如跌水、陡坡等。
以上渠系建筑物的概念及分类有助于理解渠系建筑物的功能和作用，为合理设计和使用渠系建筑物提供了基本依据。
第七——九章水工隧洞与坝下涵管、渠系建筑物 、水利枢纽自测题及答案
第八章渠系建筑物自测题一、填空题1. 渠系建筑物的类型较多，按其作用可以分为以下六类：建筑物、建筑物、落差建筑物、建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。
2. 渠道系统，一般由级固定渠道所组成。
各自的作用不同，其中：渠为输水渠道，渠为配水渠道。
3. 渠道设计的任务，是在给定的设计流量之后，选择渠道的、确定渠道以及渠道。
4. 渠道的设计要求较多，如：①有足够的输水能力，以满足的需要；②有足够的水位，以满足的要求；③有适宜的流速，以满足的需要；等等。
5. 渠道纵断面设计，主要内容是确定六条线：即①地面高程线、②、③最高水位线、④、⑤最低水位线和⑥。
6. 有坝取水枢纽，是指河道水量、但水位、不能满足要求，或引水量较大，无坝引水不满足要求的情况。
7. 无坝引水枢纽中，引水角一般为300～500，引水角越小，水流条件越、冲刷越、渠首的布置也就越。
8. 渡槽，是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥，一般由、和等部分组成。
9. 渡槽的适用条件，一般是所跨越的河渠相对高差，河道的岸坡，洪水流量的情况。
10. 渡槽根据支撑结构的情况可分为：以及两大类。
11. 梁式渡槽，根据其支承点位置的不同，可分为：式、式和式三种形式。
12. 双悬臂式梁式渡槽，按照其悬臂的长度不同，可以分为式和式两种形式，其中式的跨中弯矩为零，底板受压，抗渗较为有利。
13. 拱式渡槽，根据主拱圈的结构形式（支撑结构特点），分为式渡槽、式渡槽和式渡槽。
14. 渡槽的水力计算方法是：当槽身长度L≥（15～20）（H为槽内水深），其流态属于流，流量公式为______ ______；当L＜（15～20）H时，其流量按公式计算。
15. 梁式渡槽槽身纵向结构计算时，一般按情况设计；横向结构计算时，一般沿方向取单位长度，按问题设计。
16. 梁式渡槽的支撑形式，有槽墩式、排架式两种。
对于后者，主要包括：、、A字形排架、和组合式排架等。
17. 渡槽的基础形式较多，按照结构和受力特点，一般分为、、以及沉井基础等。
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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，以免上游渠道产生冲刷或淤积，出口处必须设置消能防冲设施，避免下游渠道的冲刷.
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s c
h h d -''= 28.0lg 74.13
20+="q E h h c c c ϕ2023
/4385.0E pq h c c φ= 1
.03/20)/(9.0p q m c =φ●消力池长度可按下式计算：L=(6-7)h c
″ ●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1：3～1:8。
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 ˊ=8~15hc ″,但在消力池内布置有辅助消能工时,可缩短为L ′=3~6hc ″.。