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1、,考 试 大 纲,第十三章 渠系（输水）建筑物,熟练掌握渠线、管线选择基本要求。 熟练掌握渠道横断面选择、防渗、衬砌与护面结构设计。 熟练掌握渠道比降、流速与渗漏计算。 掌握管道选（材）型及水力计算。 掌握渡槽、倒虹吸、涵洞的类型与一般设计要求。 了解渠道防冻胀基本要求。,一. 渠线选定基本要求,（一）一般渠道 (1)渠道选线一般要求在满足输水任务的前提下，使工程量小而且造价低。对于灌溉渠道，应尽可能布置在灌区的脊线，以争取最大的自流灌溉面积。对于排水沟道，应尽可能布置在排水区的洼线，以争取最大的排水效果。,第十三章 渠系（输水）建筑物,(2)干渠穿过地形起伏较大的不平坦或丘陵地区，其线路大致
2、沿等高线布置，尽量避免深挖和高填。 (3)渠线穿越铁路、公路、河流、沟渠应尽量正交，避免将弯线部分放在建筑物上。避免穿越较大的居民点，沼泽地及地形破碎地带等。 (4)在某些情况下，通过山地、丘陵，为了安全可靠和经济合理，可采用隧洞，以缩短渠道长度和建筑物的数量。为了减低跨河(沟)建筑物的高度并使其具有适宜的过河位置，则可采用绕线的比较方案。,(5)要考虑工程远近期规划、行政区的结合，平整土地、机耕及道路等因素。 (6)综合利用渠道，应考虑灌溉、 航运、水能利用相结合，一水多用、一渠多利。 (7)渠道需要采用弯道时，弯道半径应在可能范围内选择较大值。 未衬砌的灌溉、动力渠道的弯道半径应不小于5倍
3、水面宽度。灌溉、动力渠道的弯道半径小于5倍水面宽时，凹岸应采取防冲措施。 衬砌渠道的弯道半径以不小于2.5倍水面宽为宜。,渠 道 选 线,（二）傍山(塬边)渠道 傍山渠线选定的原则是要确保安全，比较经济，容易施工，便于管理。要合理地考虑河流左右岸的具体地形、地质条件，既注意渠线外侧坡度安全，又要考虑渠线内侧人工开挖边坡的安全。傍山渠道一般以明渠通过山麓、丘陵、塬边。对于滑坡地区的渠线选择，渠线应尽量避免通过滑坡地区；在无法避免时，应进行详细的地质勘探和资料分析，须采取确保安全的必要措施。,二、渠道横断面选择,（一）横断面形式 渠道横断面形式有梯形、矩形、多边形、抛物线弧形、U型及复式断面，见图
4、13.2.1所示。梯形断面广泛适用于大，中、小型渠道，其优点是施工简单，边坡稳定，便于应用混凝土薄板衬砌。,（二）横断面选择 1 . 梯形渠道断面的计算 当流量Q、比降i、糙率n及边坡系数m为已定时，某一断面与水力最佳断面之间的关系式为(13.2.4-6) 计算时可查灌溉与排水设计规范附表。,（二）横断面选择 1 . 梯形渠道断面的计算 梯形渠道水力最佳断面宽深比依边坡系数而变化的值见表13.2.1所列。 计算梯形渠道水力最佳断面水深h0 ，计算公式为(13.2.2-3) 选择梯形渠道实用经济断面 ，过水断面积较水力最佳断面面积减小2%至增加4%，设计时即可在此范围内选择出实用经济的断面。,（
5、三）渠道边坡 1 . 渠道内边坡系数 根据土质稳定条件来选择。大型渠道水深大于3m时，渠道内边坡要考虑水面骤降对渠坡的影响，进行稳定验算。 2 . 渠岸以上的边坡 渠岸以上的边坡分低边坡和高边坡，其界限为：小于1520m的为低边坡；大于1520m的为高边坡。 3 . 填方渠道外边坡系数 半挖半填及填方渠道外边坡，与渠道内边坡一致或略缓一些。,（四）渠岸超高 1 . 灌溉渠道 一般挖填方渠道，渠岸超高可根据加大水深确定。 国内大型灌溉渠道实际采用超高值为0.52.0m。 2 . 航运渠道 航运渠道挖方渠岸超高一般应高出最高洪水位1.001.50m，填方渠岸超高一般应高出最高洪水位2.03.0m。
6、 3 . 动力渠道 动力渠道的一般渠岸超高为0.31.00m。,4 . 衬砌超高 1)灌溉渠道、动力渠道衬砌超高，一般采用0.150.65m。 2)航运渠道衬砌高度，应高出最高航行水面1.01.5m，其最大值可采用2m，而衬砌底部高度应低于最低水位1.0m。 5 . 弯道的超高 当弯道半径小于5倍水面宽度及平均流速大于2m/s时，弯道凹岸顶端的超高应予增加。,（五）渠岸宽度 渠岸宽度一般为23m且兼作道路时，其宽度应根据公路工程技术标准确定。 （六）弃土和取土 挖方渠段的弃土堆坡脚至开口线的距离，当挖深在10m以内时，不少于2m；当挖深在1015m时，不少于2.5m；当超过15m时，不少于3m
7、。弃土要尽可能整平造地返耕。填方渠道的取土坑至渠堤坡脚的距离不小于2m，取土深度不超过1.5m，配水渠道的取土坑深度一般不超过0.8m，以便于平整土地时填平。,三、渠道衬砌与护面结构设计,（一）渠道衬砌与护面结构的作用 (1)减少渗漏损失，提高渠道水的利用系数，并便于控制地下水位上升，防止土壤沼泽化和次生盐碱化等； (2)减少渠道糙率，加大流速，增加输水能力，防止渠道冲刷破坏，减少土方开挖量。,（二）混凝土衬砌 (1)结构型式与尺寸 混凝土衬砌厚度与施工方法、气候因素、渠道大小及混凝土标号有关。现浇混凝土衬砌厚度可参考表13.3.2。预制板一般厚度为510cm。 (2)伸缩缝间距和接缝型式 混
8、凝土衬砌设有横向伸缩缝，一般不设纵向缝 。 (3)防冻胀措施 砾石、渣油砂垫层、蓄水保温。 (4)喷射混凝土优点是施工速度快、质量高，每1m3混凝土用水泥350kg，衬砌厚度一般为312cm。适应于大型渠道和U型渠道，是机械化衬砌渠道发展的方向。,（三）石衬砌 (1)干砌卵石（挂淤） 干砌卵石适用于砂砾石基础或沙漠地带(坡度大渗漏性强)的渠道。 (2)浆砌石 浆砌石护面的防渗、防冲效果均较干砌石为优。单层厚度一般为2530cm，用50、100号水泥砂浆。伸缩缝间距为2050m，缝宽为3cm左右，以沥青砂浆灌注。糙率n值一般为0.02250.0275；单层衬砌允许流速为2.54.5m/s，双层浆
9、砌允许流速为3.55.0m/s。,（四）沥青混凝土衬砌 沥青混凝土衬砌渠道的断面形式有梯形和弧形。一般采用就地浇筑，用机械振动压实，其厚度一般为1015cm，防渗层下为反滤层，在反滤层上面涂一层沥青胶或沥青乳剂。当不设反滤层时，可设34cm的沥青混凝土结合层，以便与沥青混凝土防渗层结合。,（五）塑料薄膜衬砌 塑料薄膜具有造价低(运输量少，施工简单)和效果好(适用性强，耐腐蚀性强)等优点。多采用埋藏式，可用于铺设矩形、梯形、复式梯形、锯齿形等断面。为了施工方便，一般多采用梯形边坡(可以较陡一些)，保护层可用素土夯实或加铺防冲材料，其总厚度应不小于30cm。在寒冷冻深较大的地区，保护层厚度常采用冻
10、深的1/31/2。塑料薄膜防渗的关键是要铺好保护层，以延长其使用年限。,（六）其他材料护面 (1)水泥土护面 采用水泥土护面，可收到良好的防渗效果。在无冻融作用的地区，水泥土的配合比为1917，在有冻融作用的地区，水泥土的配合比为1615。 (2)粘土护面 (3)灰土护面防渗 (4)人工挂淤防渗,四、渠道比降、流速与渗漏计算,（一）渠道比降 1 . 灌溉渠道 1)输水渠道尽可能采取较缓的比降，满足自流灌溉的要求。 2)渠道比降应尽量接近地面比降，避免挖、填方量过大。 3)易冲刷的渠道，比降应缓，地质条件较好，可陡一些。 4)清水渠道应考虑防止冲刷，比降宜缓，1/100001/28000。 浑水
11、渠道应考虑防止淤积，比降宜大，1/10001/6000。,（一）渠道比降 1 . 灌溉渠道 对于清水渠道的比降，应根据土质的耐冲流速决一般可用下式计算: i=v2/c2/R (13.4.1-2) 式中 v耐冲流速(m/s)； R水力半径(m)； C谢才系数。,2 . 排水沟道 1)主要取决于地面坡度以及满足沟道不淤不冲的条件。 2)沟道比降与容泄区的水位高程衔接有关。 3)沟道比降接近地面比降可节约土方。 4)使沟道下游的流速大于上游流速，以免排水不畅。 5)选择沟道比降应使实际流速介于不冲不淤流速之间。 6)为保证在通过日常流量的情况下沟道不发生壅水现象，在沟口汇流处应具有适当的水面落差(一
12、般为0.10.2m)。 3 . 航运渠道(运河),（二）渠道流速 (1)设计流速 渠道的设计流速应满足不冲和不淤的条件。 (2)平均流速 渠道平均流速应在最大的和最小的极限允许流速范围以内。 平均流速可按谢才公式计算， n值见表13.4.3。 V=C*(R*i)1/2 C=R1/6/n,(3)临界不冲流速 设计时多以临界不冲条件为依据，用临界不淤流速作为核验。临界不冲流速又称最大容许流速，是设计渠道最大流速的限度。土质为沙质土、砾石土、砂卵石的渠道，可按有关经验公式计算。 (4)临界不淤流速 临界不淤流速是渠道的最小平均流速，大型渠道应大于0.5m/s；小型渠道不得小于0.3m/s。 (5)渠
13、道设计流速的选择 对灌溉渠道，土渠设计流速0.61.0m/s。 对航运渠道，一般不超过1.0m/s。 对动力渠道，一般在12m/s。,(6)冬季流冰问题 主要有两种方法：一是在渠道内造成冰盖，流速不大于0.5m/s ；二是保持渠道内不结冰的流速，通常不小于1.5m/s，当流速达到23m/s时，可防止渠道水面结冰。,（三）渠道渗漏计算 1 . 自由渗漏情况下渠道 1)比拟法 2)实测法 3)经验公式法 2 .顶托渗流情况下渠道 3 .有衬砌及其他防渗措施的渠道,五、渠道防冻胀设计,（一） 渠道工程抗冻胀设计步骤 （二） 衬砌渠道安全冻胀的校核 （三） 抗冻胀结构及工程措施,六、输水管道管材选择及
14、水力计算,（一）管材选择,1 .铸铁管 2 .钢管 3 .预应力钢筋混凝土管 4 .普通钢筋混凝土管,5.预应力钢筒混凝土管 (PCCP) 6.玻璃钢管 7.石棉水泥管 8. PVC管,2.水力计算 (1)流速和管径的确定 输水管内的流速，应根据技术经济比较和管内不淤条件选定。当通过设计流量时，管内流速通常为1.53.0m/s，最大可达4m/s。最大流速一般按允许水头损失控制，最小流速按通过最小流量时管内流速应大于挟沙流速来确定。 (2)输水能力计算 输水能力按有压流计算 (3)水头损失的确定,七、渡槽、倒虹吸、涵洞的类型与主要设计方法,（一）渡槽 1 .位置选择 1) 渡槽宜置于地形、地质条
15、件较好的地段。 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。,2 .型式选择 1)梁式渡槽。 2)拱式渡槽。 3 . 纵横断面设计 先拟定适宜的槽身纵坡i和槽宽B，而后根据给定的设计流量进行水力计算。加大纵坡，有利于缩小渡槽横断面，减小工程量，但过大的纵坡，可能使上、下游渠道受到冲刷。槽身净宽B应与水深h保持适宜的深宽比。,4. 渡槽水力计算 5. 进口与渠道的连接 为使槽内水流与渠道平顺衔接，在渡槽的进、出口需要设置渐变段，渐变段长度 和 可分别采用进、出口渠道水深的4倍和6倍。,东深供水改造工程现
16、浇U形薄壳混凝土渡槽槽身采用机械化模架施工。,东深供水改造工程樟洋渡槽：该渡槽全长100m，槽身为“U”形薄壳、简支式结构、跨径有24及12m两种，其中24m跨径的采用双向预应力技术。,东深供水改造工程旗岭渡槽：设计过水流量90m3/s,是目前世界上最大的预应力钢筋混凝土 “U”形薄壳输水建筑物。全长637m，肋拱跨径为52.5m，槽身净宽7m ,高5.4m，壁厚仅30m，采用后张无粘结预应力技术。,（二）倒虹吸管 当渠道横跨山谷、河流、道路时，可用渡槽，也可用倒虹吸管。当所穿越的山谷深而宽，采用渡槽不经济，或交叉高度不大，或高差虽大，但允许有较大的水头损失时，一般说来采用倒虹吸管比渡槽工程量
17、小，造价低，施工方便。但倒虹吸管水头损失大，维修管理不如渡槽方便。 1 . 倒虹吸管的布置 2 . 倒虹吸管的水力计算 给定设计流量，允许的水位降落值，利用压力流公式，选定虹吸管的断面尺寸，检验上、下游水面的衔接。,最大工作水头107m,2-2.65m钢管,（三）输水涵洞，排水涵洞 洞内水流形态可以是无压、有压或半有压。输水涵洞为减小水头损失，多是无压的。排水涵洞可以是无压的，也可设计成有压或半有压，但对有压涵洞在泄洪时可能出现的明满流交替而引起的振动应予注意。 涵洞轴线一般应与渠堤或道路正交，与来水流向一致。 防止遭受冲刷或淤积，洞底高程应等于 或接近于原水道的底部高程，洞底纵坡应等于或稍大于原河道的纵坡。 当涵洞穿过土渠时，其顶部至少应低于渠底0.60.7m，否则渠水下渗，容易沿管周围产生集中渗漏，引起建筑物破坏。,谢 谢,