跌水建筑物

主要内容

1.概述 2.跌水的布置 3.跌水的消能设施
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。 另外在建设灌溉、排洪、城市供水、水电站等 水利工程时，常将跌水作为引水、退水、分水和泄 洪建筑物。
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：
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
（2）进口控制段
通常在进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。常采用平 板闸门、弧形闸门等形式，详见水闸相关章节，本节不再 复述。 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
（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
200Leabharlann Baidu
500
A
单级跌水纵剖面图
B
2.2 多级跌水
（a）矩形缺口
（b）梯形缺口 （c）台堰式缺口
（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。