第十一章倒虹吸及涵洞

2．跌水口（控制缺口）
设计要求： ➢应保证在各种流量下，上游渠道的水面不产生过大 的壅高和降落。 ➢尽量使上游渠道水深接近正常水深。
跌水口形式：矩形式、梯形式、抬堰式、复合式。 1）矩形跌水口 [图] 运行特点：底部与渠底齐平，利用侧墙的收缩减小缺 口的宽度，从而在跌水口处产生壅水，使缺口前产生壅 水的水深等于渠中水深。 使用场合：只有当渠 道流量变化很小或须 设闸门时才采用 。
3.曲线型 图
适用场合：岸坡较缓（土坡m≥1.5～2.0，岩石 m≥1.0），为减少开挖工程量，管道随地面敷设成曲线 型。
管身断面：圆形的混凝土管、钢筋混凝土管，能承受 较大的压力水头。
管身底座：一般设置管座，压力水头较小或地基很坚 实时，可直接敷设在地基上。管道转弯处应设置镇墩， 管接头包在镇墩内。
多级式跌水
1一防渗铺盖；2一进口连接段；3一跌水墙； 4一跌水护底
5一消力池； 6一侧墙；
7一泄水孔； 8一排水管
9一反滤体；10一出口连接段； 11一出口整流段；12一集水井
第二节 陡坡
陡坡组成：进口连接段、控制堰口、陡坡段、消力池、 出口连接段。 根据地形条件布置为：单级陡坡、多级陡坡
1．单级陡坡 陡坡段材料：浆砌石或混凝土 纵坡：土基1:2.5～1:5.0 陡坡倾角：必须小于或等于地基土壤的内摩擦角。 陡坡过水断面：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。 陡坡底部形式：等宽、扩散形、菱形
落差建筑物：当渠道经过天然陡坎或坡度过陡的地段 时，为避免大填方或深挖方，根据实际地形，将高程差 适当集中，为连接上、下游渠道在落差集中的地方修建 的建筑物。
落差建筑物形式：跌水、陡坡、直落式跌井等。 跌水与陡坡的主要区别：水流特征不同
➢跌水---水流自跌水口流出后呈自由抛投状态，最后 落在下游消力池内； ➢陡坡---水流自跌水口流出后，受陡槽约束而仍沿槽 身下泄。
第十一章 倒虹吸管及涵洞
第一节 倒虹吸管 一、 倒虹吸管的布置和构造 倒虹吸管---设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路相 交处的有压输水建筑物。
优缺点：与渡槽相比较，具有造价低、施工方便的优 点，但水头损失大，运行管理不如渡槽方便。 适宜场合：
➢在难以修建渡槽，采用高填方或绕线渠道方案又有 困难时。
单级跌水及消力池的水力计算见《 灌溉与排水工程设 计规范》附录Q
二、多级跌水
当集中落差大于5m,修建单级跌水不经济时，修建多 级跌水。 多级跌水组成：多个连续的或分散的单级跌水。 多级跌水分级方法：按水面落差相等分级；按各级台 阶跌差相等分级。 每级的高度：3～5m为宜。 水力计算与单级跌水的相同。 多级跌水设：消力尾槛，尾槛上设泄水孔
（2）梯形跌水口
能适应渠中流量的变化， 不产生过大的壅水和落水。
流量变化或频繁时采用。
为避免上述缺点，跌水口 用隔墙分成几个梯形缺口。
为使下泄水流更好扩散， 在梯形缺口边缘作一跌舌。
（3）抬堰式跌水口
为了控制上游渠道水位和减小单宽流量，可在跌水口 处做一抬堰，其底宽与渠道底宽相同。
缺点：只能在设计流量时，跌水口前的水深等于渠 道正常水深。
跌水形式：单级跌水、多级跌水。
跌水组成：通常由进口、跌水墙、消力池、出口。
一、单级跌水
单级跌水组成：进口连接段、跌水口、跌水墙、消力 池、出口连接段。 单级跌水的落差较小，一般小于3～5m。
陕西省渭惠渠干渠十号跌水(Q=30m3/s， H=2.2m)
1．进口连接段 图
作用：渠道断面较跌水口大，用渐变段将连接，使渠 道水流平顺地进人跌水口。
落差建筑物设计要求：满足强度和稳定，保证建筑物 本身及与之连接的上、下游渠道有良好的水力条件。
落差建筑物布置要求：
✓进口前渠道水流不出现较大的水面降落和雍高，以 尽量避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，尽量避免下游渠道受 到冲刷。
第一节 跌水
跌水---使水流经由跌水缺口流出，呈自由抛射状态跌 落于消力池，解决集中落差防止冲刷破坏的渠系建筑物。
适用于：流量不大的清水渠道。
防止上游渠道淤积和排除上游渠道余水，常在堰上设 置若干个矩形小缺口。
3．跌水墙及侧墙
作用：支撑墙后的填土，支撑整个进口段，承受下游水 流的撞击。
形式：铅直式或倾斜式重力式挡土墙
4、消力池
如果下游渠道水深小于水跃的跃后水深，则需挖建消 力池，否则只需作水平护坦（末端加设一低坎）而不需 修建消力地。
地面、架空混合组成的倒虹吸管布置型式
1-管身；2-连续支承；3-排架；4-镇墩；5-冲沙孔；6-进人孔； 7-渐变段；8-沉沙池；9-拦污栅；10-便桥；11-闸门启闭机及工 作桥台；12-节制闸；13-消力地；14-挡水胸墙；15-通气管； 16-泄洪冲沙闸；17-渠道；18-回填土
第十二章 跌水和陡坡
➢ 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；图
➢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 100～150。
陕西径惠渠 总干泄水渠 2号陡坡 Q=29.5m3/s 落差2.75m
✓竖井断面：矩形或圆形，其尺寸稍大于管身， ✓竖井底部集沙坑：深0.5m，以沉积泥沙和便于清淤 及检修管路时排水用。 管身断面：一般为矩形、圆形或其它形式。 优点：构造简单、管路短，容易施工； 缺点：水流条件差，一般用于较小的倒虹吸管。
竖井式倒虹吸管布置图
2.斜管式 多用于压力水头较小穿越渠道、河流的情况。 斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水流条件好，实 际工程中采用较多。
连接段的常用布置形式：八字墙、扭曲面。
《 灌溉与排水工程设计规范》：
➢连接段的合理长度L 与渠道底宽B与水深h 的比值 B/h有关。当B/h＜2 时，L＝2.5h；B/h＝2.1～2.5 时， L＝3h ；B/h＞2.5时， L＝3.5h 。 ➢连接段底部边线与渠道中心线的夹角不宜大于45o。 连接段边墙在跌水口处设直线段：长约（1.0～1.5）h， 墙顶高出渠道最高水位30cm以上，以防渠水溅越.
2、多级陡坡 在地面坡度较大而且均匀，或有台阶地形的渠段，修 建多级陡坡，往往比多级跌水更为经济合理。 多级陡坡的落差、纵坡：不必强求一致，若地形条件允 许，每级陡坡的落差、纵坡尽量布置成相同的尺寸。
陕西渭惠高干渠漆水河倒虹上游退水的多级陡坡（单位：m） Q=22m3/s，总落差15m
管身埋深：为减小温度应力，管身一般埋于地下，为 减小工程量，埋置不宜过深，0.5～1.0m。
注意：因温度影响或土基不均匀沉陷，造成管身裂缝， 可产生渗漏严重，危及工程安全。
4.桥式倒虹吸管
适用场合：渠道通过较深的复式断面河道或窄深河谷 时，为减小施工困难，降低管道承受的最大压力水头， 减小水头损失和缩短管道长度，在深槽部位建桥，管道 敷设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。
➢当渠道与道路或河流交叉，渠道水位与路面高程或 河水位相接近，不便采用渡槽或其它交叉建筑物时。 倒虹吸管断面：圆形或矩形
（一）倒虹吸管的布置
根据管路埋设情况及压力水头大小，布置类型： 1.竖井式 图 使用场合：压力水头较小（H＜3～5m），穿越道路 的情况。 竖井构造：进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井，