07.第七章引水建筑物

第七七章章引引水水建建筑筑物物第一一节节渠渠道道工工程程第二二节节水水工工隧隧洞洞第三三节节压压力力前前池池及及调调压压室室第四四节节压压力力管管道道第五节节渡渡槽第六节节倒倒虹吸吸管第七节节坝坝下涵涵管第八节节涵涵洞第九节节其其他渠渠系建建筑物物第一节节渠渠道工工程一、概概述在灌区区利用用灌溉溉渠道道输水水及利利用排排水沟沟道排排水的的过程程中为为满足足控制制水流流、分分配水水量、、上下下游连连接和和水流流交叉叉等要要求而而修建建的各各种水水工建建筑物物，统统称为为渠系系建筑筑物。。渠系建筑物物的特点是是单个工程程的规模一一般不大，，但数量多多，总工程程量往往是是渠首工程程的若干倍倍。因此，，设计标准准对工程投投资及安全全性影响很很大。（一）渠系系建筑物的的种类及作作用（1）控制建筑物物。如进水闸闸、节制闸闸、分水闸闸等。（2）泄水建筑物物。如溢流堰堰、泄水闸闸、退水闸闸等。（3）交叉建筑物物。如渡槽、、倒虹吸管管、涵洞、、隧洞、桥桥梁等。（4）落差建筑物物。如跌水、、陡坡等。。（5）冲沉沙建筑筑物。如沉沙池池、冲沙闸闸、冲沙管管等。（6）量水建筑物物。如量水堰堰、量水槽槽、量水喷喷嘴等。（7）便民利民建建筑物。如农桥、、踏步、码码头等。（二）渠系系建筑物的的布置原则则（1）数量恰当当，效益最最大。（2）安全运行行，保证供供水。（3）联合修建建，形成枢枢纽。（4）独立供水水，方便管管理。（5）便于交通通，方便生生产。（三）渠系系建筑物的的特点（1）面广量大大，总投资资多。（2）建筑物具具有相似性性。（3）受地形影影响大，与与群众联系系密切。（四）渠系系建筑物的的定型设计计二、渠道（一）概述述渠道是发电电、灌溉、、航运、给给水、排水水等水利工工程中广泛泛采用的输输水建筑物物。灌溉用渠道道，一般可可分为干、支、斗斗、农、毛毛五级，构成成完整的灌灌溉系统，，前四级一一般为固定定渠道，第第五级多为为临时渠道道。一般干干、支渠主主要起输水水作用，称称为输水渠渠道；斗、、农渠主要要起配水作作用，称为为配水渠道道。（二）渠道道线路选择择（1）地形条件件。（2）地质条件件。（3）施工条件件。（4）管理要求求。（三）渠道道的纵横断断面设计合理的渠道道断面设计计，一般应应满足以下下几方面具具体要求：：①有足够够的输水能能力，以满满足用户对对用水水量量的需要；；②有足够够的水位，，以满足自自流灌溉的的要求；③③有适宜的的渠道水流流流速，以以满足渠道道不冲、不不淤或周期期性冲淤平平衡的要求求；④有稳稳定的边坡坡，以保证证渠道安全全运用；⑤⑤有合理的的断面形式式，以减少少渗漏等损损失，提高高水利用系系数；⑥尽尽量满足综综合利用要要求，做到到一专多能能；⑦尽量量使工程量量最少，以以有效降低低工程总投投资，发挥挥最大工程程效益。（四四））水水电电站站动动力力渠渠道道1、动动力力渠渠道道的的基基本本要要求求（1）足足够够的的输输水水能能力力。。（2）水水质质符符合合要要求求。。（3）运运行行安安全全可可靠靠。。（4）渠渠道道应应能能控控制制和和维维护护检检修修，，并并设设排排泄泄洪洪水水的的工工程程措措施施。。（5）渠渠道道工工程程应应满满足足经经济济要要求求。。2、动动力力渠渠道道的的类类型型和和适适用用条条件件（1）自自动动调调节节渠渠道道。。（2）非非自自动动调调节节渠渠道道。。第二二节节水水工工隧隧洞洞一、、概概述述（一一））水水工工隧隧洞洞的的类类型型1、水工隧洞的的作用（1）配合溢洪道道宣泄洪水，，有时也作为为主要泄洪建建筑物之用。。（2）引水发电，，或为灌溉、、供水和航运运输水。（3）排放水库泥泥沙，延长使使用年限，有有利于水电站站等的正常运运行。（4）放空水库，，用于人防或或检修建筑物物。（5）在水利枢纽纽施工期用作作导流建筑物物。2、类型（1）按作用可分分为泄洪隧洞洞、引水发电电和尾水隧洞洞、灌溉和供供水隧洞、放放空和排沙隧隧洞、施工导导流隧洞。（2）按隧洞内的的水流状态可可分为有压隧隧洞和无压隧隧洞。（二）水工隧隧洞的工作特特点（1）水力特点。。（2）结构特点。。（3）施工特点。。（三）水工隧隧洞的组成（1）进口段。（2）洞身段。（3）出口段。二、水工隧洞洞的布置与选选线（一）总体布布置及线路选选择1、总体布置2、线路选择（1）隧洞的线路路应尽量避开开不利的地质质构造、围岩岩中可能存在在的不稳定地地段及地下水水位高、渗水水量丰富的地地段，以减小小作用于衬砌砌上的围岩压压力和外水压压力。（2）洞线在平面面上应力求短短直，这样既既可减少工程程费用，方便便施工，又有有良好的水流流条件。（3）进、出口位位置合适。（4）隧洞应有一一定的埋藏深深度。（5）隧洞的纵坡坡应综合分析析比较确定。。（6）对于长隧洞洞，可布置施施工支洞、竖竖井，以便增增加工作面。。（二）闸门在在隧洞中的布布置引水隧洞中一一般要设置两两道闸门，一一道是工作闸闸门，用来调调节流量和封封闭孔口，能能在动水中启启闭；一道是是检修闸门，，设置在进口口，用来挡水水，以便检修修工作闸门或或隧洞。大中型隧洞的的深式进水口口常要求检修修闸门能在动动水中关闭，，静水中开启启，以满足发发生事故时的的需要，所以以也称事故检检修门。对于有压泄水水隧洞，其工工作闸门通常常布置在出口口。三、水工隧洞洞各组成部分分的形式及构构造（一）进口段段有压隧洞进口口段包括进口口喇叭口、闸闸门室、通气气孔、平压管管和渐变段等等部分。（二）洞身段段1、洞身断面形形式有压隧洞一般般均采用圆形形断面，原因因是圆形断面面的水流条件件和受力条件件都较为有利利。无压隧洞洞可采用城门门洞形、马蹄蹄形或蛋形等等断面。2、洞身断面尺尺寸3、洞身衬砌（1）衬砌的功用用：①限制围围岩变形，保保证围岩稳定定；②承受围围岩压力、内内水压力等荷荷载；③防止止渗漏；④保保护岩石免受受水流、空气气、温度、干干湿变化等的的冲蚀破坏作作用；⑤减小小表面糙率。。（2）衬砌的类型型：平整衬砌砌、单层衬砌砌、组合式衬衬砌、预应力力衬砌、喷锚锚衬砌等。（3）衬砌分缝。。混凝土及钢钢筋混凝土衬衬砌是分段分分块浇筑的。。为防止混凝凝土干缩和温温度应力而产产生裂缝，在在相邻分段间间设有环向伸伸缩缝，有压压隧洞需在缝缝中设止水。。4、灌浆隧洞灌浆浆分为回回填灌浆浆和固结结灌浆两两种。回填灌浆浆是为了了充填衬衬砌与围围岩之间间的空隙隙，使之之结合紧紧密，共共同受力力，以发发挥围岩岩的弹性性抗力作作用，并并减少渗渗漏。固结灌浆浆的目的的在于加加固围岩岩，提高高围岩的的整体性性，减小小围岩压压力，保保证围岩岩的弹性性抗力，，减小渗渗漏。5、排水设置排水水，可以以降低作作用在衬衬砌上的的外水压压力。（三）出出口段有压隧洞洞出口，，绝大多多数设有有工作闸闸门、启启闭机室室、渐变变段、消消能设施施等。四、水工工隧洞的的衬砌计计算（一）荷荷载及其其组合1、围岩压压力也称山岩岩压力。。指隧洞洞开挖后后由于围围岩变形形或塌落落而作用用在衬砌砌上的压压力。2、弹性抗抗力在荷载作作用下，，衬砌向向外变形形时受到到围岩的的抵抗，，这种因因围岩抵抵抗衬砌砌向外变变形而作作用在衬衬砌外壁壁的作用用力，称称为弹性性抗力。。3、内、外外水压力力4、衬砌自自重5、荷载组组合（1）正常运运用情况况。山岩岩压力+衬砌自重重+宣泄设计计洪水时时的内水水压力+外水压力力。（2）施工、、检修情情况。山山岩压力力+衬砌自重重+可能出现现的最大大外水压压力。（3）非常运运用情况况。山岩岩压力+衬砌自重重+宣泄校核核洪水时时的内水水压力+外水压力力。（二）衬衬砌结构构计算（（略）五、水工工隧洞的的喷锚支支护喷锚支护护是喷混混凝土支支护与锚锚杆支护护的总称称。主要要类型有有：喷混混凝土支支护、锚锚杆支护护、喷混混凝土锚锚杆联合合支护、、喷锚加加钢筋网网支护。。第三节压压力前前池及调调压室一、压力力前池又称压力力池或前前池，位位于动力力渠道的的末端，，是水电电站引水水建筑物物与水轮轮机压力力管道的的连接建建筑物。。（一）压压力前池池的作用用及组成成1、压力前前池的作作用（1）分配水水流。（（2）平稳水水压，平平衡水量量。（（3）拦阻污污物和泥泥沙。（4）在电站站停机时时可向下下游供水水，满足足下游用用水部门门的需要要。（5）保护压压力管道道进水口口在冬季季不受冰冰凌的阻阻塞或损损坏。2、压力前前池的组组成部分分（1）前室及及进水室室（（2）压力墙墙（3）泄水建建筑物（（4）冲沙、、拦冰及及排冰建建筑物（二）压压力前池池的位置置选择及及布置1、位置选选择应力求做做到布置置紧凑合合理、水水流顺畅畅、运行行灵活可可靠、结结构安全全经济。。2、布置置方式式如图7.17（三））压力力前池池各组组成部部分的的尺寸寸和构构造1、前室室2、进水水室3、压力力前池池轮廓廓尺寸寸的拟拟定二、调调压室室（一））调压压室工工作原原理当水轮轮发电电机组组正常常运行行时，，如果果负荷荷突然然变化化，或或开机机、停停机，，引水水系统统的压压力管管道的的水流流会产产生非非恒定定流现现象，，一般般称为为水锤锤。调压室室是一一种具具有自自由水水面和和一定定体积积的井井式结结构物物，底底部与与压力力引水水道连连接，，以破破坏压压力引引水道道的封封闭性性，如如同水水库一一样能能反射射水锤锤波，，从而而减小小水锤锤压强强。（二）调压压室的作用用、要求及及设置调压压室的条件件1、调压室的的作用调压室指在在较长的压压力引水（（尾水）道道与压力管管道之间修修建的，用用以降低压压力管道的的水锤压力力和改善机机组运行条条件的水电电站建筑物物。调压室的作作用：1）反射水水锤波。。2）缩短压压力管道道的长度度。3）改善机组在在负荷变化时时的运行条件件及系统供电电质量。2、对调压室的的基本要求（1）位置应尽量量靠近厂房，，以缩短压力力管道的长度度。（2）能较充分地地反射压力管管道传来的水水锤波。（3）调压室的工工作必须是稳稳定的。（4）正常运行时时，水头损失失要小。（5）工程安全可可靠，施工简简单方便，造造价经济合理理。（三）调压室室的基本类型型1、调压室的基基本布置方式式（1）上游调压室室（引水调压压室）。（2）下游调压室室（尾水调压压室）。（3）上下游双调调压室系统。。（4）上游双调压压室系统。2、调压室的基基本结构型式式（1）简单式调压压室。（（2）阻抗式调压压室。（3）双室式调压压室。（（4）溢流式调压压室。（5）差动式调压压室。（（6）气垫式调压压室。（7）综合式调压压室。（四）影响调调压室波动稳稳定的因素1、电站水头的的影响2、引水系统糙糙率的影响3、调速器和机机组性能的影影响4、电力系统的的影响（五）调压室室稳定断面的的推导（略））第四节压力力管道一、概述（一）压力管管道压力管道是指指从水库、前前池或调压室室向水轮机输输送水量的管管道。（二）压力管管道的类型1、钢管2、钢筋混凝土土管3、钢衬砌钢筋筋混凝土管二、压力管道道的布置和供供水方式（一）压力管管道的布置（1）尽可能选择择短而直的路路线。（2）尽量选择良良好的地质条条件。（3）尽量减少管管道的起伏波波折。（4）避开可能发发生山崩或滑滑坡地区。（5）明钢管的首首部应设事故故闸门。（二）压力管管道的供水方方式1、单元供水2、集中供水3、分组供水三、压力管道道的水力计算算和经济直径径的确定四、钢管的管管壁厚度五、明钢管的的敷设方式、、镇墩、支墩墩和附属设备备（一）明钢管管的敷设方式式有连续式和分分段式两种。。（二）明钢管管的支墩和镇镇墩（三）明钢管管上的闸、阀阀门和附件六、地下埋管管（一）地下埋埋管的布置形形式地下埋管有竖竖井、斜井和和平洞三种。。（二）地下埋埋管的结构和和构造七、下坝身管管道（一）坝内埋埋管（二）坝后背背管第五节渡槽槽一、渡槽的作作用及组成渡槽是渠道跨跨越河、沟、、渠、路或洼洼地的明流架架空渠系交叉叉建筑物，它它由进口连接接段、槽身、、结构支承与与出口连接段段组成。渡槽一般适用用于河、渠相相对高差较大大，河道岸坡坡较陡，洪水水流量较大的的情况。它与与倒虹吸管相相比较具有水水头损失小、、便于管理运运用及可通航航等优点，是是渠系交叉建建筑物中采用用最多的一种种型式。二、渡槽的型型式及组成1、渡槽的类型型按槽身断面形形式分为U形槽、矩形槽槽、抛物线形形槽及圆管槽槽等。按支承结构分分为梁式渡槽槽、拱式渡槽槽、桁架式渡渡槽、斜拉式式渡槽、组合合式渡槽等。。2、渡槽的组成成渡槽一般由进进口段、出口口段、槽身及及支承结构等等部分组成。。三、渡槽的总总体布置（一）槽址选选择（1）应选择在地地形、地质条条件有利的地地方。（2）跨越越河流流的渡渡槽，，槽址址应稳稳定，，水流流顺直直。（3）便于于泄水水闸等等建筑筑物的的布置置。（4）施施工工、、管管理理及及应应用用方方便便。。（二二））进进出出口口段段的的布布置置（1）与与渠渠道道直直线线连连接接。。（2）设设置置渐渐变变段段。。（3）设设置置护护底底与与护护坡坡。。四、、渡渡槽槽的的水水力力计计算算要要点点渡槽水力力计算的的目的，，是确定定渡槽过过水断面面形状和和尺寸、、槽底纵纵坡、进进出口高高程，校校核水头头损失是是否满足足渠系规规划要求求。五、梁式式渡槽设设计（一）槽槽身断面面型式选选择一般大流流量渡槽槽，多采采用矩形形断面；；中小流流量可采采用矩形形，也可可采用U形断面。。（二）梁梁式渡槽槽一般构构造（1）分缝（2）止水（3）支座（三）槽槽身结构构计算（（略）（四）梁梁式渡槽槽支承结结构设计计1、支承结结构的型型式及尺尺寸（1）槽墩式式。一般般为重力力式，包包括实体体墩和空空心墩两两种型式式。（2）排架式式。一般般为钢筋筋混凝土土结构，，主要有有单排架架、双排排架、A字形排架架及组合合式排架架等型式式。2、排架与与基础的的连接排架与基基础的连连接型式式，通常常有固接接和铰接接。（五）渡渡槽基础础渡槽基础础，是将将渡槽的的全部重重量传给给地基的的底部结结构。渡槽基础础的类型型较多，，按照埋埋管深度度可分为为浅基础础和深基基础，埋埋置深度度小于5m时为浅基基础，大大于5m的为深基基础；按按照结构构型式可可分为刚刚性基础础、整体体板式基基础（亦亦称柔性性基础））、钻孔孔桩基础础和沉井井基础等等。第六节倒倒虹吸吸管一、倒虹虹吸管的的特点和和使用条条件倒虹吸管管属于渠渠系交叉叉建筑物物，是指指设置在在渠道与与河流、、山沟、、谷地、、道路等等相交叉叉处的压压力管道道。其特特点是两两端与渠渠道相接接，而中中间向下下弯曲。。与渡槽槽相比，，具有结结构简单单、造价价较低、、施工方方便等优优点。但但是，输输水时水水头损失失较大，，运行管管理不如如渡槽方方便。适用情况况：①渠渠道跨越越宽深河河谷，采采用其它它方案困困难或造造价较高高时；②②渠道与与原有渠渠、路相相交，因因高差较较小不能能修建渡渡槽、涵涵洞时；；③修建建填方渠渠道，影影响原有有河道泄泄流时；；④修建建渡槽，，影响原原有交通通时。二、倒虹虹吸管的的组成和和类型倒虹吸管管一般分分为进口口段、管管身段和和出口段段三部分分。倒虹吸管的类类型根据管路路埋设情况及及高差的大小小，通常可分分为竖井式、、斜管式、曲曲线式和桥式式四种类型。。三、倒虹吸管管的布置要求求（1）管身长度最最短。（2）岸坡稳定性性好。（3）开挖工程量量少。（4）进、出口平平顺。（5）管理运用方方便。四、进口段布布置和构造进口段主要由由渐变段、进进水口、拦污污栅、闸门、、沉沙池等部部分组成。五、出口段的的布置和构造造出口段包括出出水口、消力力池等，其布布置型式与进进口段相似。。六、管路布置置1、管身断面面2、管身材料料和壁厚七、倒虹吸吸管的水力力计算第七节坝坝下涵管一、概述在土石坝水水库枢纽中中，主要泄泄水建筑物物应是河岸岸溢洪道，，底孔的设设计流量一一般不大。。当由于两两岸地质条条件或其他他原因不宜宜开挖隧洞洞时，可以以采用坝下下设涵管的的方法来满满足泄、放放水的要求求。坝下下涵涵管管结结构构简简单单、、施施工工方方便便、、造造价价较较低低，，故故在在小小型型水水库库工工程程中中应应用用较较多多。。但但其其最最大大的的缺缺点点是是：：如如设设计计施施工工或或运运用用管管理理不不当当，，极极易易影影响响土土石石坝坝的的安安全全。。二、涵管的类类型和位置选选择（一）坝下涵涵管的类型涵管按其过流流形态可分为为无压涵管、、有压涵管、、半有压涵管管。其管身断断面形式有圆圆形、圆拱直直墙形、箱形形等。（二）涵管的的位置选择（