第5章 渠系建筑物

建成的中铺电灌工程干渠输水渡槽
U形渡槽 矩形渡槽
2、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
三、槽址位置的选择及布置 选择槽址关键是：确定渡槽的轴线及槽身的起止点 位置。 对地形、地质条件较复杂，长度较大的大中型渡槽， 应确定2～3个方案，从中选出较优方案
渡槽的总体布置工作包括：槽址位置的选择，槽身
灌溉渠道系统布置应符合灌区总体设计和 灌溉标准要求，并应符合下列规定：
1 各级渠道应选择在各自控制范围内地势较 高地带。
2 渠线应避免通过风化破碎的岩层、可能产 生滑坡及其它地质条件不良的地段。
3 渠线宜短而直，并应有利于机耕，避免深 挖、高填和穿越村庄。
➢ 渠系建筑物的分类
配水建筑物 节制闸、分水闸 交叉建筑物 渡槽、倒虹吸管、涵洞 落差建筑物 跌水、陡坡 量水建筑物 量水堰、量水槽 防洪冲砂建筑物 沉沙池、排沙闸泄水闸或退水闸 便民利民建筑物 农桥
在水工工程中经常使用倒虹吸，小的如通过一条公路的下 方，大型的如南水北调的穿越黄河的倒虹吸。
韦水倒虹
扶风的韦水倒虹，是宝 鸡峡引水工程总干渠跨 越韦水的重大建筑工程。 整个虹身长度达880多米， 最大水头可达70米。其 中，水头在50米以下为 钢筋混凝土管结构，管 长 622.9 米 ; 水 头 在 50 米 以 上 为 钢 管 , 管 长 257.3 米,内径2.9米。
四、渡槽的水力设计 渡槽水力计算任务：是合理确定槽底纵坡、
槽身断面尺寸、计算水头损失，根据水面衔接计 算确定渡槽进出口高程，并验算水头损失是否满 足渠系规划的要求。
土耳其的引水渡槽
五、渡槽结构上的荷载及其组合
（1）荷载的分类 1）永久荷载：一般包括结构自重、土压力、预应力。 2）可变荷载：一般包括静水压力、动水压力、风荷载、 人群荷载、温度荷载、槽内水重、车辆荷载。
昆明市掌鸠河引水供水工程倒虹吸
倒虹吸的输水管道 全部为钢管，钢管设计 内径2.2米。钢管壁厚根 据承压水头从上而下逐 级递增，两端顶部钢管 壁 厚 14 毫 米 ， 最 低 处 钢 管壁厚32毫米。
南水北调中线工程孟良河渠道倒虹吸
1、倒虹吸的特点及使用条件
倒虹吸管与渡槽相比，可省去支承部分，造价低 廉，施工较方便；当埋于地下时，受外界温度变化影 响小；属压力管流，水头损失较大；利于河道泄洪。 在小型工程中应用较多。
南北渠上的渡槽
➢ 地处鹤山龙口的南北渠，是鹤山上世纪 六七十年代的浩大水利工程。南北渠通 水总长34.5公里，流经十多条村，灌溉 3万多亩土地，是当地农民心血和汗水 的结晶。
➢ 由於建筑时间的差异, 南北渠形成了不 同的建筑风格与特点。北渠灌溉设施较 为完善,大部分土渠铺上混凝土表层；北 渠三凤段和南渠大部分是土渠，杂草丛 生，灌溉效率不高。然而令人费解的是， 地处青文与民龙交界处的南渠末段架空 渠却建造得雄伟壮丽，耗费了不少人力 物力，却仅仅灌溉几百亩的耕地。
旗岭渡槽
广东东深供水旗岭渡槽
第十章 渠系建筑
➢ 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。
红江渠
红江湖是玉林大容山中的一个湖，实 名叫红江水库，是经过人工拓展的一个中 型的人工湖泊 。玉林有名的红江渠就是 从红江水库为起点，连绵几十公里长的依 山而建的水渠，为沿途几个乡镇大批坡地 提供灌溉，造福一方，解决了当时的北市、 蒲塘等乡镇大遍干旱坡地无水灌溉稻种的 难题，在建成的七十年代，在广西曾经名 噪一时，被誉为广西的“红旗渠”。
墨西哥 格雷塔 罗古渡 槽
离市中心不远的古渡槽是格雷塔罗的标志性建筑。它始建于 1726年，建成于1735年，全长1280米，有74个拱，最高处23米， 是当时向全城供应饮水的惟一设施，现在成为该城最重要的古遗址和 旅游景点。由于悠久的历史和丰富的文化遗存，格雷塔罗被联合国教 科文组织列入世界文化遗产名录。
分跨，拟定各部分的布置尺寸及高程，绘制平面图、纵横 剖面图。计算挖填工程量。 （5）通过方案比较，选出较优的总体布置方案。 （6）进行结构计算及构造设计，绘制设计图，并计算工程 概算和总投资。
第二节 倒虹吸管
倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山谷、 道路等障碍物的压力输水建筑物。
倒虹吸实际上就是一个连通器，流水在障碍物的下方，利 用高差，从下面的封闭管道中流过。因为像一个倒置的虹 吸管，故称为“倒虹吸”。
支承结构的选择，基础及进出口的布置。
图10-1 梁式渡槽(单位：cm)
➢ 进出口的布置
渡槽进出口前后的渠道的应有一定长度直线段，且 均需设置渐变段和护坡、护底。 渐变段的长度一般采用下列经验公式确定：
L=C（B1－B2） C—系数，进口取1.5～2.0，出口取2.5～3.0； B1——渠道水面宽度，m； B2——渡槽水面宽度，m。 对于中小型渡槽，通常进口L≥4h1，出口L≥6h2。h1， h2分别为上、下游渠道水深。
南北渠上的渡槽
广东江门南北渠上的渡槽
南渠最后一段的架空渡槽，气势恢 弘宛如巨龙，无论站在哪个角度，都能 感受到她的壮丽，每次走到这个地方， 都能找到新的感受、找到新的审美视角。 特别是日出和日落的时光，在浓重的金 黄色调子中，更能切身感受到她壮阔苍 凉的美。
南北渠是鹤山水利工程史上的里程碑。 尽管随着工业的发展，水库的灌溉功能 在逐渐削弱，但南北渠是作为农业经济 发展史上的标志性建筑。
➢ 倒虹吸管的水头损失包括沿程水头损失和局部 水头损失两种。
➢ 按通过设计流量计算水头损失Z后，与允许的 [Z]值进行比较，若Z等于或略小于[Z]时，则说 明初拟的V合适，否则，另选V，重新计算，直 到Z≈[Z]。
4．下游渠底高程的确定
参照类似工程的运行经验，选定一个合适的水头损失Z， 据此确定下游渠底设计高程。
际中应用较广，其主要用于高水头、小流量情况。
• 箱形管分矩形和正方形两种，可做成单孔或多孔。其适
用于低水头、大流量情况。
• 直墙正反拱形管的过流能力比箱形管大，主要用于平
原河网地区的低水头、大流量和外水压力大、地基条件差 的情况，其缺点是施工较麻烦。
3、倒虹吸管的布置与构造 倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成。 1）进口：
(1)竖井式 一般常用于压力水头小（小于3～5m）及流量较小的过路倒虹吸 管（图10-45），其优点是构造简单、管路短、占地少、施工较易， 而水流条件较差、水头损失大。井底一般设0.5m深的集沙坑，以 便清除泥沙及维修水平段时排水之用。
图10-45竖井式倒虹吸管
（2）斜管式（图10-46） 为改善竖井式的水流条件,将竖井变为斜管。其
配水量，并为合理征收水费提供依据，在渠系上设置的各种量水设施
6、防洪冲砂建筑物:为了防止和减少渠道淤积而在渠首或渠系中设
置的冲沙和沉沙设施
7、便民利民建筑物
渠道
渠系： 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。
30万亩以上灌区必要时可增设总干渠、分 干渠、分支渠或分斗渠，灌溉面积较小的灌区可 减少渠道级数。灌溉渠道系统不宜越级设置渠道。
➢ 渠系建筑物的特点 • 量大面广、总投资多。 • 同一类型建筑物的工作条件、结构型 式、构造尺寸较为近似。
因此，对其体型结构的合理设计具有 十分重要的经济意义
本章就渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、 跌水作介绍
第一节 渡 槽
➢ 一、渡槽的概念、作用
➢ 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。
水力计算的主要任务是确定管道的横断面尺寸与 管数、水头损失、下游渠底高程及进行进出口的 水面衔接计算。
1）．确定横断面形状及管数
2）. 横断面尺寸 管内的最大流速由允许水头损失控制，最 小流速则按挟沙流速确定。
初选流速后，可按设计流量由公式A=计算
所需过水断面积A。
3). 水头损失计算及过流能力校核
➢ 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。
➢ 渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成的
输水系统。用来把远处的水引到水量不足的城镇、农村以 供饮用和灌溉。 ➢ 世界上最早的渡槽诞生于中东和西亚地区。公元前 700余年，亚美尼亚已有渡槽。
公 元 前 703 年 ， 亚 述 国 王 西 拿 基 立 下 令 建 一 条 483 公 里 长 的 渡 槽 引水到国都尼尼微。渡槽建在石 墙上，跨越泽温的山谷。石墙宽 21米，高9米，共用了200多万块 石头。渡槽下有5个小桥拱，让 溪水流过。
➢ 古希腊的许多城市建有良好的渡槽，但古 罗马人最为认真，把供水系统看作是公共卫生 设施的重要部分。罗马第一条供水渡槽是建于 公元前312年的阿庇渡槽；第十条也是最后一 条则是公元226年建成的阿历山大渡槽；最长 最壮观的是建于公元前114年的马西亚渡槽，虽 然水源离罗马仅37公里，但渡槽本身长达92公 里。这是因为渡槽要保持一定坡度，依地形蜿
唐河倒虹吸工程
➢ 交叉型式为渠穿河倒虹吸。 设计流量为135立方米／秒； 加大流量为160立方米／秒
➢ 倒虹吸枢纽由退水闸、倒 虹吸、节制闸和导流堤等 部分组成
倒虹吸管身采用三孔一联钢筋混凝土箱型结构，单孔断面 5.5×5.7米。 交叉断面以上控制流域面积 4578平方千米， 100年一遇 洪水设计，300年一遇洪水校核。工程等别为I等， 主体建筑物为1级，地震基本烈度为6度 。
水流条件好，施工简便，工程中应用较多。其主 要适用于穿越高差较小渠道或河流。
图10-46 斜管式倒虹吸管
图10-50 进口前沉沙池
图10-51 出口段布置
4、倒虹吸管的水力计算
倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公式进行计算。
倒虹吸管水力计算是在渠系规划和总体布置的基 础上进行，其上下游渠道的水力要素、上游渠底 高程及允许水头损失均为已知。