田间工程建筑物汇总之渠系建筑物

农田水利配套建筑物——部分渠系建筑物主讲人：陆伟刚

日期：2016-12-19

为了安全合理地输配水量以满足农田灌溉、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”。红江渠渠系建筑物的分类与功用渠系建筑物的分类1、渠道:是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。2、配水建筑物:渠道中用以调节水位和分配流量的建筑物。3、交叉建筑物:输送渠道水流穿过山梁和跨越或穿越溪谷、河流、渠道、道路时修建的建筑物。4、落差建筑物:即落差集中处的连接建筑物。5、量水建筑物:为了按用水计划准确而合理地向各级渠道和田间输配水量，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。林州红旗渠渠道渠系：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。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渠系建筑物的特点

1、量大面广、总投资多。2、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。

本文就渠道、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。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。险峰渡槽

位于磁县白土镇张二庄东南，像一道天上的彩虹横跨高家脑与跑马山之间，它是跃峰渠的重点工程之一。横跨在都党河沟上。1975年11月动工，1976年9月底完工。该渡槽在当时是华北地区跨度最大的砌石拱形渡槽。全长212米，主拱跨106米，地面距拱顶底部28.70米。主拱卷上有12个腹拱，为2.5米半圆拱，拱厚0.5米，槽深为矩形钢筋混凝土结构。设计过水流量30立方米每秒。另外，槽身两侧顶部设有1米宽人行道。槽身共9节，每节长20米。

渡槽实例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。南北渠上的渡槽南北渠上的渡槽

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。广东江门南北渠上的渡槽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二、渡槽的组成及类型

1、类型：（1）按施工方法：现浇整体式、预制装配式及预应力等；（2）按建筑材料分类：木渡槽、砌石、砼及钢筋砼等；（3）按支承结构型式分：有梁式、拱式、桁架式、组合式及悬吊或斜拉式；（4）按槽身断面形状分：矩形渡槽、U形渡槽等。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，槽身支承结构的选择，基础及进出口的布置。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。四、帖渡槽纠的水猾力设钓计渡槽水勒力计算巷任务：是合理肌确定槽厌底纵坡原、槽身播断面尺博寸、计框算水头男损失，秋根据水猾面衔接喉计算确冬定渡槽页进出口程高程，沙并验算丝式水头损速失是否翻满足渠勿系规划椒的要求泄。土耳苦其的登引水亮渡槽五、渡狼槽结构筛上的荷贸载及其它组合（1）荷捉载的绝分类1）永焰久荷臭载：流一般渐包括皇结构因自重迫、土遵压力黎、预店应力庭。2）可虹变荷精载：衣一般吸包括杀静水田压力恳、动回水压项力、政风荷农载、射人群睬荷载内、温迎度荷夫载、游槽内败水重赠、车起辆荷某载。（2）荷容载组博合1）基剧本组仙合2）偶然龟组合3）短期俭组合4）长疗期组秀合六、炮渡槽第设计有的一凤般步逐骤（1）收眼集整倚理基派本资洲料，阶确定友渡槽仗的安灭全级林别和掏有关颈设计樱标准剃。（2）选框择槽嚼址和段槽型跌，并侵进行沾平面怠布置较和纵智剖面文的布造置。（3）进泽行水药力设伟计，宾确定谢槽底针纵坡益和槽部身的矩过水严断面屿形状郑、尺圈寸及脱进出痰口高陪程。（4）进行却纵剖面宗布置，净选定各诸组成部澡分的结捎构型式话和材料先、分跨珠，拟定鱼各部分支的布置倒尺寸及神高程，薪绘制平墨面图、吓纵横剖省面图。肿计算挖家填工程胜量。（5）通芬过方胀案比疏较，欧选出客较优腹的总通体布胆置方侦案。（6）进程行结订构计许算及吉构造及设计谜，绘惑制设开计图犹，并韵计算震工程租概算益和总俘投资班。七、零梁式剥渡槽厕构造梁式渡保槽的槽艳身支承怠于墩台刊或排架微之上，殖槽身侧乱墙在纵翅向起梁蓬的作用梁式总渡槽杜可分走为简习支梁粱式、输悬臂肥梁式谦及连学续梁落式三泉种。医悬臂岔梁式蒙渡槽序又可墙为双蒙悬臂雷、单喝悬臂仙式。(a)双悬粉臂梁毒式；(b)单悬瞧臂梁寨式1、简滤支梁垮的特乎点是结构架简单，阅吊装施终工方便热，接缝它止水易馋解决。笑但其跨功中弯矩次较大，五底板全跨部受拉急，对抗嫂裂防渗拴不利。梁式渡取槽的跨吐度不宜求过大，洪跨度一伙般在20挎m以下卡较经汽济2、槽身横闯断面型净式（1）矩形瓦槽身1）无造拉杆吊矩形立槽2）有拉世杆矩形售槽3）箱式菠槽身结绍构（2）U形槽惠身钢丝网枣水泥或模预应力咱钢丝网互水泥结阔构补角15幅~2捕5c戏m1/济12做~1饭/1拢6侧墙高3、梁式悟渡槽的馆支承结悲构支承结旦构型式粮有重力泻墩、排细架、组倦合式墩冠架和桩缩慧柱式槽浅架等。重力摸墩：和实体背、空棚心墩排架：都常用的辽形式有超单排架搞、双排踏架及A字形倒排架手等几横种型暑式。组合齿式墩韵架思当渡欣槽高矮度超颤过30m或槽高脖较大,则应考睬虑采用睛组合式检墩架柱桩式泛槽架其顿支承柱夜是桩基投础向上里延伸而浮成的4、渡谢槽的冤基础可分为苹浅基础肥和深基杰础两种荣。埋置赛深度小殃于5m的为浅辅基础，洋大于5m的为仇深基店础。浅基础聚常采用鞋刚性基虏础或整哀体板式讽基础（劫柔性基好础）；深基础风一般采捎用桩基扫础或沉套井基础纤。(a)(b)图10-24深基础（a）钻孔桩基础(b)沉井基础八、坚拱式垦渡槽拱式世渡槽逢与梁壤式渡优槽主者要区忧别在炎于槽僚身与滑墩台宅之间纷增设回了主栽拱圈志和拱微上结酱构。主拱肺圈是缓主要错承重境结构夜，拱悼圈两鞋端支裁承在答槽墩踪蝶或槽害台上昏，拱龟上结控构将胶上部尼荷载卫传递壮给主优拱圈誉，主格拱圈预对墩梢台产党生较武大的薄水平欧推力高。按照主厉拱圈的竞结构型填式可分策为：板反拱、肋览拱和双蔬曲拱；按主拱肥圈设铰似数目可终分为无忠铰拱、残双铰拱似和三铰巾拱；按使凉用秩材料痰分为固砌石致、混桨凝土斗等拱斗式渡阴槽；根据泡拱上渴结构稍型式税的不胆同，慈拱式桶渡槽裂可分渠为实捎腹式链和空沸腹式贴两类第。九、织进出添口建栽筑物1.槽身与苍填方渠旋道的连闯接斜坡式--根据修连接乓段的姑支承足方式凝不同甘，又拨可分尸为刚斗性连浅接和煎柔性蹈连接凭两种拿。挡土墙孟式--将边迟跨槽临身的锤一端城支承前在重们力挡抚土墙候式边子墩上区，并裙与渐棚变段唇或连悉接段填连接欺。2.槽身与背挖方渠碍道的连抖接图10-44槽身与挖方渠道的连接1—槽身；2—渐变段；3—连接段；4—地梁；5—浆砌石底座第二节壤倒哨虹吸管倒虹吸显管是输圾送渠水晶通过河绳渠、山尘谷、道域路等障封碍物的窜压力输盼水建筑熊物。倒虹吸盼实际上大就是一招个连通投器，流窜水在障跑碍物的戚下方，骨利用高嘴差，从糖下面的非封闭管臭道中流娱过。因多为像一原个倒置茶的虹吸肠管，故驱称为“闹倒虹吸疏”。旷在水渔工工程触中经常珠使用倒驰虹吸，哑小的如王通过一傅条公路伞的下方永，大型瓦的如南辱水北调葡的穿越凉黄河的露倒虹吸漏。扶风粗的韦穴水倒警虹，悉是宝材鸡峡煤引水遵工程教总干饭渠跨善越韦欧水的本重大躺建筑镰工程多。整乳个虹牢身长肌度达880多米，夕最大水桨头可达70米。其湿中，水增头在50米以玻下为编钢筋驰混凝步土管粪结构申，管策长62纺2.不9米;水头苗在50米以上宰为钢管,管长257主.3米,内径2.掌9米。韦水倒毫虹唐河倒叨虹吸工埋程交叉型壶式为渠既穿河倒脾虹吸。有设计流芬量为135立方米缘瑞／秒加垂大流量顾为160立方米喊／秒倒虹吸区枢纽由豪退水闸希、倒虹两吸、节抱制闸和搅导流堤辞等部分层组成倒虹还吸管徒身采寻用三摆孔一拥联钢稀筋混守凝土梅箱型促结构屈，单母孔断调面5.福5×唐5.奋7米。店交叉断戏面以上匠控制流授域面积457良8平方千乒米，100年一鹊遇刊洪水将设计突，30商0年一遇回洪水校紧核。工慈程等别昆为I等，主舞体建筑临物为1级，亚地震窑基本叼烈度低为6度。昆明市凡掌鸠河爸引水供搞水工程则倒虹吸倒虹别吸的如输水警管道瞧全部码为钢姓管，吼钢管违设计饮内径2.东2米。钢切管壁厚泽根据承剑压水头兼从上而庆下逐级户递增，剥两端顶猫部钢管弯壁厚14毫米，激最低处醒钢管壁逮厚32毫米彼。南水行北调皮中线惨工程渗孟良宫河渠颠道倒晌虹吸1、倒谨虹吸嘱的特章点及星使用饶条件倒虹文吸管宝与渡菊槽相召比，跌可省辨去支察承部兄分，咱造价锄低廉州，施葵工较蜡方便妥；当鞠埋于航地下貌时，鬼受外君界温闷度变脏化影孟响小便；属华压力邀管流京，水李头损谦失较纷大；董利于航河道疑泄洪滔。在酿小型授工程以中应街用较定多。当渠引道与贞障碍忧物间辛相对隶高差贿较小率，不博宜修须建渡扯槽或咸涵洞耀时，建或当缝渠道滚穿越效的河叙谷宽驼而深恩，采岛用渡拥槽或波填方牌渠道央不经内济时毒，可小采用目倒虹嫁吸管蜜。2、倒素虹吸与管的票类型按管身蛾断面形砖状：圆纷形、箱穗形、拱含形；按使用刺材料：州木质、撞砌石、变陶瓷、民素混凝青土、钢外筋混凝妹土、预梳应力钢次筋混凝暖土、铸薪铁和钢俊板等。圆形管具有肌水流纹条件些好、状受力系条件物好的酱优点努，在嚷工程翠实际刺中应快用较戚广，翻其主辫要用艇于高高水头闸、小喘流量怖情况许。箱形管分矩牺形和健正方绣形两它种，世可做躺成单兵孔或种多孔委。其寇适用预于低付水头岗、大援流量浴情况凯。直墙正揉反拱形泽管的过流炉能力比掠箱形管产大，主尼要用于揉平原河萝网地区疤的低水佳头、大漏流量和某外水压倚力大、愧地基条尝件差的拨情况，驶其缺点魂是施工黎较麻烦隙。3、倒暴虹吸恭管的旅布置碰与构齿造倒虹吸最管一般形由进口翠、管身坊、出口告三部分只组成。1）进口麻：(1)竖井式宪：一酬般常用麦于压力俊水头小颈（小于3～5m）及鬼流量厨较小液的过骂路倒港虹吸乖管（饶图10厨-4葛5），密其优毫点是季构造物简单考、管肤路短著、占毛地少肚、施门工较索易，峰而水患流条赴件较娃差、扩水头异损失刊大。柄井底相一般免设0.5述m深的集合沙坑，悉以便清铅除泥沙栏及维修捆水平段脆时排水辟之用。图10-45竖井式倒虹吸管（2）斜管滩式（图10-疫46）为改善同竖井式版的水流宇条件,将竖井煤变为斜诸管。其狮水流条镰件好，毛施工简咸便，工郊程中应害用较多恼。其主薄要适用蓝于穿越垃高差较警小渠道虹或河流它。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、倒虹吸或管的水检力计算倒虹构吸管为为压体力流衡，其子流量傲按有姜压管图流公谅式进灶行计极算。倒虹吸注管水力厕计算是遣在渠系论规划和华总体布鞠置的基膊础进行夜，其上渴下游渠露道的水本力要素谅、上游治渠底高熊程及允办许水头迁损失均邀为已知慈。水力计青算的主征要任务烈是确定竭管道的悠横断面宣尺寸与佛管数、绢水头损钱失、下腔游渠底蹄高程及殊进行进益出口的溉水面衔煎接计算。1）确定桑横断面艘形状及泽管数2）横及断面邪尺寸管内的算最大流海速由允探许水头柿损失控眯制，最土小流速鱼则按挟歉沙流速吓确定。初选头流速盏后，浆可按怎设计否流量倦由公孩式A=计算荒所需亡过水重断面骨积A。3)水头刑损失碎计算止及过好流能跨力校根核倒虹吸案管的水造头损失骗包括沿盐程水头穗损失和男局部水辫头损失破两种。按通潮过设骆计流蚁量计卧算水趴头损求失Z后，种与允溜许的[Z]值进行专比较，挥若Z等于器或略捉小于[Z流]时，超则说绳明初沈拟的V合适，围否则，完另选V，重晓新计胸算，削直到Z≈[Z]。4．下随游渠刺底高拐程的铸确定参照明类似宵工程貌的运久行经消验，富选定谎一个库合适来的水离头损弓失Z，据此赚确定下掘游渠底侦设计高击程。确定鞋的下鹿游渠梳底高平程应棋尽量经满足解：①通却过设卷计流气量时躁，进小口处眨于淹骑没状墙态，逆且基恒本不喜产生怀雍水未或降贞水现搜象；②通顶过加预大流汪量时访，进季口允胜许产惧生一佩定的窄雍水废，但窄一般角不宜仿超过30～50㎝；③通过挡最小流冒量时（是按最小冠不利情样况输水弊），管让内流速闯满足不警淤流速译要求，近且进口南不产生起跌落水尾跃。5．进口旗水面衔楼接计算（1）验算勤通过加耕大流量遣时，进雅口的雍纽奉水高度追是否超魔过挡水飘墙顶和动上游渠尘顶。（2）验算随通过最霞小流量者时，进煤口的水义面跌落剧值是否咽会在管每道内产矮生不利牺的水跃劫情况。第三节太涵爷洞交叉建券筑物古，在水嫌渠通过运公路的灰地方，铁为了不败妨碍交绵通，修荣筑于路挪面下的愁过路涵繁洞，让纳水从公防路的下代面流过声再翻到妨地面上愉来。它茧是根据辩连通器写的原理况，常用盯砖、石摆、混凝咱土和钢武筋混凝桶土等材抚料筑成缝。它是苍路堤通踩过洼地宽或跨越为水沟，觉或为把般路基上市方的水诞流宣泄伏到下方膜时，而见设置的芒横穿路踪蝶基的小丸型地面丘排水结攻构物。涵洞主糠要指的团是不设要闸门的围输水涵吵洞与排纽奉洪涵洞恰，其一幸般由进谢口、洞千身、出胆口三部蒜分组成通。涵蚂洞40印m涵洞青藏铁辽路路基夜下的涵枯洞工作峡特点摄渠风道上砖的输尽水涵贼洞，问一般鄙是无亏压的允，上蔽下游役水位畏差也讲较小少，其佣过涵袭流速析一般查在2m保/s左右，竿故一般屠可不考祝虑专门稿的防渗佣、排水索和消能乞问题雕。涵洞膛的类胸型（1）圆涵（2)箱涵（3）盖板眯涵（4）拱涵涵洞水仰力计算梳的任务豆是选择匆洞身断钞面型式孔、尺寸洒及出口厘水流衔在接计算乎。涵洞涛的水级流流接态可踩能为走无压姻流、新半有驼压流浊或有绣压流饥。无压评涵洞包根据傲底坡骂大小傻：可分光为陡篮坡（i＞ik）涵车洞；缓坡（i＜ik）厦涵洞（1）自借由出支流的捆陡坡妇涵洞当i＞ik，且乓下游肺水位慰低于邻涵洞窄出口骂临界里水深四水面心时，知水流糕保持陆急流近状态膝出洞驰，下咸游水哥位不水影响冬泄流恶能力胞时，即为自杀由出脖流情糖况。毁多数云排水弯涵洞锁采用管之。（2）淹没惊