1、第第8 8章章 过坝建筑物及渠系建筑物过坝建筑物及渠系建筑物8.1 8.1 通航建筑物通航建筑物 船闸是通过充泄闸室内水体克服水位落差船闸是通过充泄闸室内水体克服水位落差来实现船只过坝的建筑物。来实现船只过坝的建筑物。一、船闸的组成及分类一、船闸的组成及分类 船闸通常由闸首、闸室和引航道三部分组船闸通常由闸首、闸室和引航道三部分组成成 p207 p207 船闸可以分为船闸可以分为p208p208 单级：如三堡船闸，适用于水头小于单级：如三堡船闸，适用于水头小于20m 20m 多级：三峡船闸，分五级多级：三峡船闸，分五级8.1.1船闸船闸 船闸又可以分为双船闸又可以分为双线（复线）和单线。线（复
2、线）和单线。 双线船闸，视上下双线船闸，视上下游水位差的大小，每条游水位差的大小，每条线可以是单级的，也可线可以是单级的，也可以是多级的。以是多级的。 长江三峡大坝的船长江三峡大坝的船闸，为双线五级船闸，闸，为双线五级船闸，可使可使10001000吨的船及船队吨的船及船队同时过坝同时过坝 三峡二线五级船闸全貌 船闸多级单级双线单线双线单线富春江船闸v右图为船闸上游，平面油压式；下游为人字形闸门。右图为船闸上游，平面油压式；下游为人字形闸门。二、闸室二、闸室设计设计 闸室位于两闸首之间，是船只临时停泊处。（1）闸室的主要尺寸 闸室的主要尺寸包括闸室的有效长度、有效宽度及闸槛上的有效水深和交通要求
3、等。 闸室有效长度-闸室全长应等于有效长度与镇静段长度之和。镇静段长一般采用6m12m 闸室有效宽度-指闸室内两侧墙表面突出部分（如护木等）之间的距离 门槛上水深-是指设计最低通航水位时门槛最高处的水深 v(2)闸室结构形式v 按闸底板与两侧侧墙的连接方式的不同，闸室结构形式可以分为整体式与分离式两大类 v-若地基土质较好，且水头不大于5m，通常采用闸底板为透水的分离式闸室 v-当地基土质较差，且水头较大时，闸室宜采用整体结构 分离式闸室的闸墙为挡土墙，结构形式有： 重力式、扶壁式、连拱式、拉杆镇定式板墙式及板桩式； v(3)闸室的防渗布置 对于分离式透水底板的闸室，应考虑防渗布置，进行渗透稳
4、定验算。 透水闸底板底部需设反滤层。 采用流网法、直线比例法或改进阻力系数法等进行计算。v防渗措施： 对粘土、亚粘土地基，可加设齿墙； 对砂性土地基，可打防渗板桩。 在闸墙后回填土内设排水 砂层或排水暗管。 闸室部分防渗与排水 （a）软基上； （b）岩基上 三、闸首 v闸首作用是设置闸门和输水廊道。v闸首组成： 边墩和底板两部分 闸首的结构布置主要取决于闸门的形式、输水系统的型式等。 船闸的输水系统：集中式（又称短廊道、或头部输水系统） 分散式（又称长廊道输水系统） 前者用于低水头的中、小型船闸，后者用于中、高水头的大、中型船闸。 常用的闸门有人字门、横拉门等。 v对于采用人字闸门和短廊道输水
5、的闸首。在顺水流方向由前沿部分、门库部分和支持部分组成 是上闸首与上游引航道或下闸首与闸室的连接部分；是闸门的门龛；闸门后面承受闸门荷载的是支持部分 是将廊道设在闸首两侧的边墩内，用阀门控制水流，利用出口水流对冲，消减水流的能量 1L2L3L前沿部分的长度门库部分长支持部分长 四、上下游引航道v引航道的作用是保证船舶（队）安全通行和停靠。上下游均设引航道v单线船闸引航道的平面形状可分为对称式和非对称式两类。 对称式-轴线与闸室轴线相重合，多用于小型船闸。 非对称-对提高船闸的通航能力较为有利。 引航道内流速不得大于2m/s，横向流速要小于0.3m/s，并保证有足够的通航水深。 8.1.2 升升
6、船机船机 工作原理： 将船只开进有水或无水的船厢内，利用水利或机械沿垂直或斜面的方向升降船厢，达到使船只过坝的作用。 类型： 垂直升船机 斜面升船机 p2118.28.2过木建筑物过木建筑物 木材的水力过坝建筑物主要有筏道、漂木道、过木机。水力过木道主要有通过零散木材的泄水槽和通过木排的筏道两种。 过木建筑物的选型，主要应考虑年过坝木材量、木排的型式规格或原木的径级及长度、上下游水位差和水位变幅、地形和地质条件、坝型及流量等因素。这里主要对泄木槽和筏道作简单介绍。 1.1.泄木槽泄木槽 泄木槽是断面为三角形或梯形的木槽，由木排架支承。泄木槽的进口通常都设有闸门，并为能适应上游水位的变化的活动结
7、构。在平面上最好布置成直线，需要转弯时其弯曲半径应大于所运木材长度的10倍。图图9-30 9-30 泄木槽（单位：泄木槽（单位：cmcm） 泄木槽进口泄木槽进口 （a a）不同高程的进口）不同高程的进口; ; （b b）斜叠梁底板的进口；）斜叠梁底板的进口；（c c）升降式桁架槽进口；（）升降式桁架槽进口；（d d）升降弧形闸门进口）升降弧形闸门进口筏道 p214 是类似船闸的过筏建筑物，用于浮运编成的木排（木筏）。筏道由进口、槽身、出口三部分组成。 筏道的进口必须保证木筏能顺利地进入槽身，通常有活动式与固定式两种。若上游水位变幅不大，可采用固定式进口，这种进口由上闸门、闸室和下闸门等组成，其
8、运行程序与船闸相似。若上游水位经常变动并变幅较大，可采用活动式进口，且按照上游水位及木筏吃水深度来调节进口高程，以便木筏浮运进槽。 筏道槽身是一个宽而浅的槽，槽身宽度应稍大于木筏的宽度，槽身纵坡不宜采用单一坡度，为了使槽内各段水深和流速都能满足安全运行的要求，可采用由陡变缓的变坡槽底。一般排速为5m/s左右，排速约为断面平均流速的1.53.0倍。 出口段应布置在河道顺直，水深较大的地方，与下游的衔接方式最好能形成自由面流或波状水跃，以保证在下游水位的变幅内顺利流放木排，使之既不致搁浅，又不易出现木排钻水等现象。图9-32 筏道纵剖面图 8.3渠系建筑物旗岭渡槽 v渠系建筑物 为了安全合理地输配
9、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。 渠系建筑物的分类与功用v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 、 渡 槽v一、渡槽的概念、作用v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。v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。险峰渡槽 现浇整体式、预制装配式及预应力等；木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等
10、：有梁式、梁式、拱式拱式、桁架式、组合式及悬吊或斜拉式 矩形渡槽、矩形渡槽、U U形渡槽等。形渡槽等。建成的中铺电灌工程干渠输水渡槽梁式渡槽构造梁式渡槽构造 梁式渡槽的槽身支承于墩台或排架之上，槽身侧墙在纵向起梁的作用 梁式渡槽可分为简支梁式、悬臂梁式及连续梁式三种。悬臂梁式渡槽又可为双悬臂、单悬臂式。v(a)双悬臂梁式；双悬臂梁式；(b)单悬臂梁式单悬臂梁式3、梁式渡槽的支承结构 支承结构型式有重力墩、排架、组合式墩架和桩柱式槽架等。 重力墩：实体 、空心墩 排架：常用的形式有单排架、双排架及A字形排架等几种型式 拱式渡槽拱式渡槽拱式渡槽与梁式渡槽主要区别在于槽身与墩台之间增设了主拱圈和拱上
11、结构。 主拱圈是主要承重结构，拱圈两端支承在槽墩或槽台上，拱上结构将上部荷载传递给主拱圈，主拱圈对墩台产生较大的水平推力。 根据拱上结构型式的不同，拱式渡槽可分为实腹式和空腹式两类 渡槽实例广东江门南北渠上的渡槽广东江门南北渠上的渡槽墨西哥格雷塔罗古渡槽红江渠甘肃杨黄灌区工程渡槽洛河渡槽南阳山跨公路渡槽军都山渡槽桥中国浙江天台红旗渡槽中国浙江天台红旗渡槽 aqueduct 8.3.2 倒虹吸管倒虹吸管 倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山谷、道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。路等障碍物的压力输水建筑物。唐河倒虹吸工程 昆明市掌鸠河引水供水工程倒虹吸 倒虹吸的输水管道全
12、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。 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，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。在小型工程中应用失较大；利于河道泄洪。在小型工程中应用较多。较多。 当渠道与障碍物间相对高差较小，不宜当渠道与障碍物间相对高差较小，不宜修建渡槽或涵洞时，或当渠道穿越的河谷宽修建渡槽或涵洞时，或当渠道穿越
13、的河谷宽而深，采用渡槽或填方渠道不经济时，可采而深，采用渡槽或填方渠道不经济时，可采用倒虹吸管用倒虹吸管2 2、倒虹吸管的布置与构造、倒虹吸管的布置与构造 倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成(1)(1)竖井式竖井式 竖井式倒虹吸管竖井式倒虹吸管（2）斜管式斜管式倒虹吸管斜管式倒虹吸管8.3.3 8.3.3 涵涵 洞洞 涵洞主要指的是不设闸门的输水涵洞与排洪涵洞，涵洞主要指的是不设闸门的输水涵洞与排洪涵洞，其一般由其一般由进口、洞身、出口进口、洞身、出口三部分组成三部分组成 图10-58 填方渠道下的石拱涵洞40m涵洞 青藏铁路路基下的涵洞青藏铁路路
14、基下的涵洞 v8.3.4跌水跌水 p229第第9章章 水水 利利 枢枢 纽纽 布布 置置9.19.1、水利枢纽设计任务和内容、水利枢纽设计任务和内容 水利工程项目投资多、建设时间长，必须严格按科学水利工程项目投资多、建设时间长，必须严格按科学的自然规律进行建设。水利工程建设的全过程可分为流域的自然规律进行建设。水利工程建设的全过程可分为流域规划、项目建议书、可行性研究、工程设计、工程施工准规划、项目建议书、可行性研究、工程设计、工程施工准备及施工、生产准备、竣工验收和后评价等几个阶段。备及施工、生产准备、竣工验收和后评价等几个阶段。（1 1）流域规划）流域规划（2 2）项目建议书）项目建议书（
15、3 3）可行性研究）可行性研究（4 4）工程设计）工程设计（5 5）施工场地、水、电、路的施工）施工场地、水、电、路的施工（6 6）竣工验收）竣工验收（7 7）后评价）后评价9.29.2、水利枢纽设计、水利枢纽设计 一般情况下，各设计阶段的设计任务和内容如下：（1）项目建议书的提出（2）可行性研究阶段（3）初步设计阶段（4）招标设计阶段（5）施工详图设计阶段 9.3水利枢纽布置水利枢纽布置原则 p2349.4蓄水枢纽设计 蓄水枢纽设计的主要内容有坝址、坝型选择和枢纽布置等。坝址、坝型选择和枢纽布置共同受所在河流(区域)的社会经济和自然条件的制约。在优选坝址、坝型时，一般应考虑以下几个因素：(1)地质条件(2)地形条件(3)建筑材料(4)施工条件 (5)综合效益及环境影响第第10章章 水利工程管理水利工程管理 水工建筑物的检测v现场检查v仪器监测 水工建筑物的养护和维护 土坝的养护和维修 混凝土、砌石和钢筋混凝土建筑物的养护和维修 钢、木结构的养护和维修 启闭与动力设备的养护 堤防的维修
