09第九章过坝建筑物

图10–10 垂直升船机示意图 (a)提升式；(b)平衡重式；(c)浮筒式
1–承船厢；2–传动机械；3–平衡砣；4–钢索；5–钢排架； 6–支架；7–浮筒；8–上闸首；9–下闸首
2．斜面升船机
斜面升船机是将船舶置于承船厢内，沿着铺在斜面上
的轨道升降，运送船舶过坝。
斜面升船机由承船厢、斜坡轨道及卷扬机设备等部 分组成。图10–9是斜面升船机示意图。 俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克斜面升船机是目前世界上 运载量最大（2000t）、提升高度最大（118m）的斜面 升船机。我国已建成最大提升高度为80.0m的湖南柘溪 水电站的斜面升船机，载船吨位50t。
1–闸室；2–胸墙； 3–平面闸门；4–人字闸门
（四）船闸的基本尺寸及引航道
船闸的基本尺寸包括：闸室 有效长度、有效宽度及门槛水深。 （1）闸室有效长度
（ 1）
式中
── 船队的计算长度m ； ─ 富裕长度m ，
顶推队 拖带船队，
， ，对非机动船， m。
• （2）闸室有效宽度
• 是指闸室边墙内侧最突出
9-2
渠首及渠系建筑物
一、渠首建筑物
1.无坝取水枢纽
当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、 防沙要求不高、取水期间河道的水位和流量能够满足或 基本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水 口，即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的 取水方式，称为无坝取水。常见的无坝取水枢纽的布置
有以下3种型式：
后，即可驶入闸室，然后关闭上闸首闸门，由下游
输水设备向下游泄水，待闸室水位与下游水位齐平 后，开启下闸首闸门，船队即可驶出闸室进入下游
引航道，这就是船队过闸的全过程。
图10–2 船队(舶)过闸程序示意图
（三）船闸的类型
1．按船闸的级数分类 （1）单级船闸 只有一级闸室的船闸称为单级船闸。H=15～
（2）人工弯道式。利用人工弯道产生的环流，
以减少泥沙入渠，见图10–25。
（3）冲沙廊道式。利用含沙量沿水深分布不均 的特点，在进水闸底部设冲沙廊道，从上面引取表 层较清的水，泥沙经由冲沙廊道排向下游，见图10– 16（b）。
（4）底栏栅式。 在溢流坝体内设置输水廊道，顶面有金属栏栅。
过水时，部分水流由栏栅间隙落入廊道，然后进入
动部分的重量，电动机仅用来克服运动系统的阻力和惯
性力。这种升船机工作可靠，支撑平衡系统简单，但提 升高度不能太大，且浮筒井及一部分设备经常处于水下， 不便于检修。目前世界上最大的浮筒式升船机是德国的 新亨利兴堡升船机，提升高度14.5m，承船厢尺寸
90m×12m，厢内水深3.0m，载船吨位1350t。
是：过坝历时短，通过能力大，运行安全可靠，耗电
量小。缺点是：工程技术复杂，钢材用量多。目前世 界上最大的平衡重式升船机是三峡工程升船机，最大
垂直行程113m，承船箱尺寸120m×18m×3.5m（水
深），可通过3000t级的客货轮，通过时间约为40分钟，
设备总起重能力达11800t。

（3）浮筒式升船机[图10–10（c）]。将金属浮筒 浸在充满水的竖井中，利用浮筒的浮力来平衡升船机活
水桥，称为渡槽。
设计的主要内容有：选择适宜的渡槽位置和型式，拟定纵横 断面，进行细部设计和结构设计等。
（1）位置选择
在渠系（渠道）总体规划确定之后，对长度不大的中、小型渡
槽，其槽身位置即可基本确定，并无多大的选择余地。但对地
形、地质条件复杂，长度较长的渡槽，常需在一定范围内对不同 方案进行技术经济比较。定位的一般原则是：
二、渠系建筑物
为了满足农田灌溉、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。 1.分类
（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。 （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：泄洪闸、 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、量水管嘴等。
2.渠道
按用途可分为：灌溉渠道、动力渠道（引水发 电用）、供水渠道、通航渠道和排水渠道等。在
实际工程中常是一渠多用，如：发电与通航、供
水结合，灌溉与发电结合等等。 设计的主要内容有：选定渠道线路、确定断 面形状和尺寸、拟定渠道的防渗设施等。
渠道选线的一般原则是：
①尽量避开挖方或填方过大的地段，最好能
（1）闸室——介于上、 下闸首及两侧边墙间一个供过坝 （闸）船队（舶）临时停泊的场所。 （2）闸首——闸首的作用是将闸室与上、下游
引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便
船队（舶）通过。位于上游端的叫上闸首，下游端 的叫下闸首。 （3）引航道——连接闸首与主航道的一段航道， 设有导航及靠船建筑。其作用是保证船队（舶）顺 利地进、出船闸，并为等待过闸的船队（舶）提供
闸泄洪排沙，如图10–14（b）所示。
图10–15是我国四川都江堰工程布置示意图。
渠首由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口及金刚堤、百丈堤
等组成。
图10–15 都江堰工程布置示意图
2.有坝取水枢纽
（1）沉沙槽式。利用导水墙与进水闸翼墙在闸
前形成的沉沙槽沉淀粗颗粒泥沙，丰水期开启冲沙
闸，将泥沙排向下游，见图10–16（a）。
（1）利用弯道环流原理，将取水口建在弯道凹岸
顶点下游一定距离，以引取表层较清的水，排走底沙。 一般由进水闸、导沙坎及沉沙池等组成，见图10–14 （a）。 （2）在多泥沙河流上，为减少泥沙入渠，可采用 引渠式取水。将进水闸设在岸边的引渠内，与取水口 保持一定的距离，引渠兼作沉沙渠。在取水口处设导 沙坎，由冲沙闸冲洗渠内泥沙。冲沙闸与引水渠中线
船闸是利用水力将船队（舶）浮送过坝，通 过能力大，应用最广； 升船机是利用机械力将船舶升送过坝，耗水 量少，一次提升高度大。本节侧重介绍船闸。
一、船闸 （一）组成
船闸由闸室、闸首和引航道组成，见图10-1。
图10–1
船闸示意图
1–闸室；2–上闸首；3–下闸首；4–闸门；5–阀门； 6–输水廊道；7–门龛；8–检修门槽；9–上游引航道；10–下游 引航道
1）渡槽宜置于地形、地质条件较好的地段。要
尽量缩短槽身长度，降低槽墩高度。进、出口应力
求与挖方渠道相接，如为填方渠道，填方高度不宜
超过6m，并需做好夯实加固和防渗排水设施。
2）跨越河流的渡槽，应选在河床稳定、水流顺
直的地段，渡槽轴线尽量与水流流向正交。
3）渠道与槽身在平面布置上应成一直线，切忌
急剧转弯。
• 部分之间的距离。
• 式中 • • • 当 • 当
── 同闸次过闸船队（舶）并列 停泊的总宽度 m ； ── 富裕宽度 m ， 时， 时， ， 。
• （3）门槛水深设计最低通航水位至闸首 门槛最高处的水深，按规定 • 其中，T 为设计最大船队（舶）满载时
的吃水深度。
（4）引航道的长度与宽度
长度：约为过闸船队（舶）计算长度的3.5～4倍。当引航
图10–8
引航道平面布置示意图
1–闸室；2–闸首；3–引航道
（五）过闸时间、 通过能力和耗水量
二、升船机
1．垂直升船机
（1）提升式升船机[图10–10（a）]。类似于
桥式起重机，船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。 由于提升动力大，只适用于提升中、小型船舶。我国 丹江口水利枢纽的升船机即属于此种类型，最大提升 力450t，提升高度为83.5m。 （2）平衡重式升船机[图10–10（b）]。利用平衡重 来平衡承船厢的重量，运行原理与电梯相似。其优点
（2）型式选择
1）梁式渡槽。渡槽的槽身直接支撑在槽墩或
槽架上，既可用以输水又起纵向梁作用。各伸缩
缝之间的每一节槽身，沿纵向有两个支点，一般
做到挖方和填方基本平衡；
②避免通过滑坡区、透水性强和沉降量大的 地段； ③在平坦地段，线路应力求短直，受地形条 件限制，必须转弯时，其转弯半径不宜小于渠道
正常水面宽的5倍；
④通过山岭，可选用隧洞，遇山谷，可用渡
槽或倒虹吸管穿越，应尽量减少交叉建筑物。
3.渡槽
当渠道与山谷、河流、道路相交，为连接渠道而设置的过
水工建筑物课件
西安理工大学水利水电学院 水利水电工程系教研室 2007年1月
第九章
过坝建筑物
渠首及系建筑物
过坝建筑物：通航、过木、过鱼（鱼道、鱼闸）。 本章只介绍通航建筑物。 渠首工程包括：无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。
渠系建筑物包括：渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、
跌水等。
9-1
通航建筑物
通航建筑物：船闸和升船机。
道的宽度与航道的宽度不一致时，尚需增设过渡段，其长度不 小于两者宽度差值的10倍。 宽度：是指设计最低通航水位时，设计最大船队（舶）满 载吃水船底处的宽度，应为一侧(或两侧)等候过闸船队（舶）
的总宽度与设计最大船队(舶)宽度之和加富裕宽度，富裕宽度
可采用设计最大船队（舶）宽度的1.5倍。引航道的最小水深视 船闸的等级而定，对Ⅰ、Ⅱ级船闸，应不小于设计最大船队 （舶）满载吃水深的1.5倍。引航道的横断面一般为梯形，边坡 依土质稳定条件来确定，通常为1：2～1：3。 引航道平面布置示意图如图10–8 。
20m(基岩H=30m)。
（2）多级船闸 图10–3是我国三峡双线5级船闸总体布置示意图， 上下游总水头H=113m，是世界上规模最大和水头最高 的船闸。世界上级数最多的船闸是俄罗斯的卡马船闸，