第七七章章引引水水建建筑筑物物第一一節(jié)節(jié)渠渠道道工工程程第二二節(jié)節(jié)水水工工隧隧洞洞第三三節(jié)節(jié)壓壓力力前前池池及及調(diào)調(diào)壓壓室室第四四節(jié)節(jié)壓壓力力管管道道第五節(jié)節(jié)渡渡槽第六節(jié)節(jié)倒倒虹吸吸管第七節(jié)節(jié)壩壩下涵涵管第八節(jié)節(jié)涵涵洞第九節(jié)節(jié)其其他渠渠系建建筑物物第一節(jié)節(jié)渠渠道工工程一、概概述在灌區(qū)區(qū)利用用灌溉溉渠道道輸水水及利利用排排水溝溝道排排水的的過程程中為為滿足足控制制水流流、分分配水水量、、上下下游連連接和和水流流交叉叉等要要求而而修建建的各各種水水工建建筑物物，統(tǒng)統(tǒng)稱為為渠系系建筑筑物。。渠系建筑物物的特點是是單個工程程的規(guī)模一一般不大，，但數(shù)量多多，總工程程量往往是是渠首工程程的若干倍倍。因此，，設計標準準對工程投投資及安全全性影響很很大。（一）渠系系建筑物的的種類及作作用（1）控制建筑物物。如進水閘閘、節(jié)制閘閘、分水閘閘等。（2）泄水建筑物物。如溢流堰堰、泄水閘閘、退水閘閘等。（3）交叉建筑物物。如渡槽、、倒虹吸管管、涵洞、、隧洞、橋橋梁等。（4）落差建筑物物。如跌水、、陡坡等。。（5）沖沉沙建筑筑物。如沉沙池池、沖沙閘閘、沖沙管管等。（6）量水建筑物物。如量水堰堰、量水槽槽、量水噴噴嘴等。（7）便民利民建建筑物。如農(nóng)橋、、踏步、碼碼頭等。（二）渠系系建筑物的的布置原則則（1）數(shù)量恰當當，效益最最大。（2）安全運行行，保證供供水。（3）聯(lián)合修建建，形成樞樞紐。（4）獨立供水水，方便管管理。（5）便于交通通，方便生生產(chǎn)。（三）渠系系建筑物的的特點（1）面廣量大大，總投資資多。（2）建筑物具具有相似性性。（3）受地形影影響大，與與群眾聯(lián)系系密切。（四）渠系系建筑物的的定型設計計二、渠道（一）概述述渠道是發(fā)電電、灌溉、、航運、給給水、排水水等水利工工程中廣泛泛采用的輸輸水建筑物物。灌溉用渠道道，一般可可分為干、支、斗斗、農(nóng)、毛毛五級，構成成完整的灌灌溉系統(tǒng)，，前四級一一般為固定定渠道，第第五級多為為臨時渠道道。一般干干、支渠主主要起輸水水作用，稱稱為輸水渠渠道；斗、、農(nóng)渠主要要起配水作作用，稱為為配水渠道道。（二）渠道道線路選擇擇（1）地形條件件。（2）地質(zhì)條件件。（3）施工條件件。（4）管理要求求。（三）渠道道的縱橫斷斷面設計合理的渠道道斷面設計計，一般應應滿足以下下幾方面具具體要求：：①有足夠夠的輸水能能力，以滿滿足用戶對對用水水量量的需要；；②有足夠夠的水位，，以滿足自自流灌溉的的要求；③③有適宜的的渠道水流流流速，以以滿足渠道道不沖、不不淤或周期期性沖淤平平衡的要求求；④有穩(wěn)穩(wěn)定的邊坡坡，以保證證渠道安全全運用；⑤⑤有合理的的斷面形式式，以減少少滲漏等損損失，提高高水利用系系數(shù)；⑥盡盡量滿足綜綜合利用要要求，做到到一專多能能；⑦盡量量使工程量量最少，以以有效降低低工程總投投資，發(fā)揮揮最大工程程效益。（四四））水水電電站站動動力力渠渠道道1、動動力力渠渠道道的的基基本本要要求求（1）足足夠夠的的輸輸水水能能力力。。（2）水水質(zhì)質(zhì)符符合合要要求求。。（3）運運行行安安全全可可靠靠。。（4）渠渠道道應應能能控控制制和和維維護護檢檢修修，，并并設設排排泄泄洪洪水水的的工工程程措措施施。。（5）渠渠道道工工程程應應滿滿足足經(jīng)經(jīng)濟濟要要求求。。2、動動力力渠渠道道的的類類型型和和適適用用條條件件（1）自自動動調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)渠渠道道。。（2）非非自自動動調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)渠渠道道。。第二二節(jié)節(jié)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類類型型1、水工隧洞的的作用（1）配合溢洪道道宣泄洪水，，有時也作為為主要泄洪建建筑物之用。。（2）引水發(fā)電，，或為灌溉、、供水和航運運輸水。（3）排放水庫泥泥沙，延長使使用年限，有有利于水電站站等的正常運運行。（4）放空水庫，，用于人防或或檢修建筑物物。（5）在水利樞紐紐施工期用作作導流建筑物物。2、類型（1）按作用可分分為泄洪隧洞洞、引水發(fā)電電和尾水隧洞洞、灌溉和供供水隧洞、放放空和排沙隧隧洞、施工導導流隧洞。（2）按隧洞內(nèi)的的水流狀態(tài)可可分為有壓隧隧洞和無壓隧隧洞。（二）水工隧隧洞的工作特特點（1）水力特點。。（2）結(jié)構特點。。（3）施工特點。。（三）水工隧隧洞的組成（1）進口段。（2）洞身段。（3）出口段。二、水工隧洞洞的布置與選選線（一）總體布布置及線路選選擇1、總體布置2、線路選擇（1）隧洞的線路路應盡量避開開不利的地質(zhì)質(zhì)構造、圍巖巖中可能存在在的不穩(wěn)定地地段及地下水水位高、滲水水量豐富的地地段，以減小小作用于襯砌砌上的圍巖壓壓力和外水壓壓力。（2）洞線在平面面上應力求短短直，這樣既既可減少工程程費用，方便便施工，又有有良好的水流流條件。（3）進、出口位位置合適。（4）隧洞應有一一定的埋藏深深度。（5）隧洞的縱坡坡應綜合分析析比較確定。。（6）對于長隧洞洞，可布置施施工支洞、豎豎井，以便增增加工作面。。（二）閘門在在隧洞中的布布置引水隧洞中一一般要設置兩兩道閘門，一一道是工作閘閘門，用來調(diào)調(diào)節(jié)流量和封封閉孔口，能能在動水中啟啟閉；一道是是檢修閘門，，設置在進口口，用來擋水水，以便檢修修工作閘門或或隧洞。大中型隧洞的的深式進水口口常要求檢修修閘門能在動動水中關閉，，靜水中開啟啟，以滿足發(fā)發(fā)生事故時的的需要，所以以也稱事故檢檢修門。對于有壓泄水水隧洞，其工工作閘門通常常布置在出口口。三、水工隧洞洞各組成部分分的形式及構構造（一）進口段段有壓隧洞進口口段包括進口口喇叭口、閘閘門室、通氣氣孔、平壓管管和漸變段等等部分。（二）洞身段段1、洞身斷面形形式有壓隧洞一般般均采用圓形形斷面，原因因是圓形斷面面的水流條件件和受力條件件都較為有利利。無壓隧洞洞可采用城門門洞形、馬蹄蹄形或蛋形等等斷面。2、洞身斷面尺尺寸3、洞身襯砌（1）襯砌的功用用：①限制圍圍巖變形，保保證圍巖穩(wěn)定定；②承受圍圍巖壓力、內(nèi)內(nèi)水壓力等荷荷載；③防止止?jié)B漏；④保保護巖石免受受水流、空氣氣、溫度、干干濕變化等的的沖蝕破壞作作用；⑤減小小表面糙率。。（2）襯砌的類型型：平整襯砌砌、單層襯砌砌、組合式襯襯砌、預應力力襯砌、噴錨錨襯砌等。（3）襯砌分縫。?；炷良颁撲摻罨炷烈r襯砌是分段分分塊澆筑的。。為防止混凝凝土干縮和溫溫度應力而產(chǎn)產(chǎn)生裂縫，在在相鄰分段間間設有環(huán)向伸伸縮縫，有壓壓隧洞需在縫縫中設止水。。4、灌漿隧洞灌漿漿分為回回填灌漿漿和固結(jié)結(jié)灌漿兩兩種?；靥罟酀{漿是為了了充填襯襯砌與圍圍巖之間間的空隙隙，使之之結(jié)合緊緊密，共共同受力力，以發(fā)發(fā)揮圍巖巖的彈性性抗力作作用，并并減少滲滲漏。固結(jié)灌漿漿的目的的在于加加固圍巖巖，提高高圍巖的的整體性性，減小小圍巖壓壓力，保保證圍巖巖的彈性性抗力，，減小滲滲漏。5、排水設置排水水，可以以降低作作用在襯襯砌上的的外水壓壓力。（三）出出口段有壓隧洞洞出口，，絕大多多數(shù)設有有工作閘閘門、啟啟閉機室室、漸變變段、消消能設施施等。四、水工工隧洞的的襯砌計計算（一）荷荷載及其其組合1、圍巖壓壓力也稱山巖巖壓力。。指隧洞洞開挖后后由于圍圍巖變形形或塌落落而作用用在襯砌砌上的壓壓力。2、彈性抗抗力在荷載作作用下，，襯砌向向外變形形時受到到圍巖的的抵抗，，這種因因圍巖抵抵抗襯砌砌向外變變形而作作用在襯襯砌外壁壁的作用用力，稱稱為彈性性抗力。。3、內(nèi)、外外水壓力力4、襯砌自自重5、荷載組組合（1）正常運運用情況況。山巖巖壓力+襯砌自重重+宣泄設計計洪水時時的內(nèi)水水壓力+外水壓力力。（2）施工、、檢修情情況。山山巖壓力力+襯砌自重重+可能出現(xiàn)現(xiàn)的最大大外水壓壓力。（3）非常運運用情況況。山巖巖壓力+襯砌自重重+宣泄校核核洪水時時的內(nèi)水水壓力+外水壓力力。（二）襯襯砌結(jié)構構計算（（略）五、水工工隧洞的的噴錨支支護噴錨支護護是噴混混凝土支支護與錨錨桿支護護的總稱稱。主要要類型有有：噴混混凝土支支護、錨錨桿支護護、噴混混凝土錨錨桿聯(lián)合合支護、、噴錨加加鋼筋網(wǎng)網(wǎng)支護。。第三節(jié)壓壓力前前池及調(diào)調(diào)壓室一、壓力力前池又稱壓力力池或前前池，位位于動力力渠道的的末端，，是水電電站引水水建筑物物與水輪輪機壓力力管道的的連接建建筑物。。（一）壓壓力前池池的作用用及組成成1、壓力前前池的作作用（1）分配水水流。（（2）平穩(wěn)水水壓，平平衡水量量。（（3）攔阻污污物和泥泥沙。（4）在電站站停機時時可向下下游供水水，滿足足下游用用水部門門的需要要。（5）保護壓壓力管道道進水口口在冬季季不受冰冰凌的阻阻塞或損損壞。2、壓力前前池的組組成部分分（1）前室及及進水室室（（2）壓力墻墻（3）泄水建建筑物（（4）沖沙、、攔冰及及排冰建建筑物（二）壓壓力前池池的位置置選擇及及布置1、位置選選擇應力求做做到布置置緊湊合合理、水水流順暢暢、運行行靈活可可靠、結(jié)結(jié)構安全全經(jīng)濟。。2、布置置方式式如圖7.17（三））壓力力前池池各組組成部部分的的尺寸寸和構構造1、前室室2、進水水室3、壓力力前池池輪廓廓尺寸寸的擬擬定二、調(diào)調(diào)壓室室（一））調(diào)壓壓室工工作原原理當水輪輪發(fā)電電機組組正常常運行行時，，如果果負荷荷突然然變化化，或或開機機、停停機，，引水水系統(tǒng)統(tǒng)的壓壓力管管道的的水流流會產(chǎn)產(chǎn)生非非恒定定流現(xiàn)現(xiàn)象，，一般般稱為為水錘錘。調(diào)壓室室是一一種具具有自自由水水面和和一定定體積積的井井式結(jié)結(jié)構物物，底底部與與壓力力引水水道連連接，，以破破壞壓壓力引引水道道的封封閉性性，如如同水水庫一一樣能能反射射水錘錘波，，從而而減小小水錘錘壓強強。（二）調(diào)壓壓室的作用用、要求及及設置調(diào)壓壓室的條件件1、調(diào)壓室的的作用調(diào)壓室指在在較長的壓壓力引水（（尾水）道道與壓力管管道之間修修建的，用用以降低壓壓力管道的的水錘壓力力和改善機機組運行條條件的水電電站建筑物物。調(diào)壓室的作作用：1）反射水水錘波。。2）縮短壓壓力管道道的長度度。3）改善機組在在負荷變化時時的運行條件件及系統(tǒng)供電電質(zhì)量。2、對調(diào)壓室的的基本要求（1）位置應盡量量靠近廠房，，以縮短壓力力管道的長度度。（2）能較充分地地反射壓力管管道傳來的水水錘波。（3）調(diào)壓室的工工作必須是穩(wěn)穩(wěn)定的。（4）正常運行時時，水頭損失失要小。（5）工程安全可可靠，施工簡簡單方便，造造價經(jīng)濟合理理。（三）調(diào)壓室室的基本類型型1、調(diào)壓室的基基本布置方式式（1）上游調(diào)壓室室（引水調(diào)壓壓室）。（2）下游調(diào)壓室室（尾水調(diào)壓壓室）。（3）上下游雙調(diào)調(diào)壓室系統(tǒng)。。（4）上游雙調(diào)壓壓室系統(tǒng)。2、調(diào)壓室的基基本結(jié)構型式式（1）簡單式調(diào)壓壓室。（（2）阻抗式調(diào)壓壓室。（3）雙室式調(diào)壓壓室。（（4）溢流式調(diào)壓壓室。（5）差動式調(diào)壓壓室。（（6）氣墊式調(diào)壓壓室。（7）綜合式調(diào)壓壓室。（四）影響調(diào)調(diào)壓室波動穩(wěn)穩(wěn)定的因素1、電站水頭的的影響2、引水系統(tǒng)糙糙率的影響3、調(diào)速器和機機組性能的影影響4、電力系統(tǒng)的的影響（五）調(diào)壓室室穩(wěn)定斷面的的推導（略））第四節(jié)壓力力管道一、概述（一）壓力管管道壓力管道是指指從水庫、前前池或調(diào)壓室室向水輪機輸輸送水量的管管道。（二）壓力管管道的類型1、鋼管2、鋼筋混凝土土管3、鋼襯砌鋼筋筋混凝土管二、壓力管道道的布置和供供水方式（一）壓力管管道的布置（1）盡可能選擇擇短而直的路路線。（2）盡量選擇良良好的地質(zhì)條條件。（3）盡量減少管管道的起伏波波折。（4）避開可能發(fā)發(fā)生山崩或滑滑坡地區(qū)。（5）明鋼管的首首部應設事故故閘門。（二）壓力管管道的供水方方式1、單元供水2、集中供水3、分組供水三、壓力管道道的水力計算算和經(jīng)濟直徑徑的確定四、鋼管的管管壁厚度五、明鋼管的的敷設方式、、鎮(zhèn)墩、支墩墩和附屬設備備（一）明鋼管管的敷設方式式有連續(xù)式和分分段式兩種。。（二）明鋼管管的支墩和鎮(zhèn)鎮(zhèn)墩（三）明鋼管管上的閘、閥閥門和附件六、地下埋管管（一）地下埋埋管的布置形形式地下埋管有豎豎井、斜井和和平洞三種。。（二）地下埋埋管的結(jié)構和和構造七、下壩身管管道（一）壩內(nèi)埋埋管（二）壩后背背管第五節(jié)渡槽槽一、渡槽的作作用及組成渡槽是渠道跨跨越河、溝、、渠、路或洼洼地的明流架架空渠系交叉叉建筑物，它它由進口連接接段、槽身、、結(jié)構支承與與出口連接段段組成。渡槽一般適用用于河、渠相相對高差較大大，河道岸坡坡較陡，洪水水流量較大的的情況。它與與倒虹吸管相相比較具有水水頭損失小、、便于管理運運用及可通航航等優(yōu)點，是是渠系交叉建建筑物中采用用最多的一種種型式。二、渡槽的型型式及組成1、渡槽的類型型按槽身斷面形形式分為U形槽、矩形槽槽、拋物線形形槽及圓管槽槽等。按支承結(jié)構分分為梁式渡槽槽、拱式渡槽槽、桁架式渡渡槽、斜拉式式渡槽、組合合式渡槽等。。2、渡槽的組成成渡槽一般由進進口段、出口口段、槽身及及支承結(jié)構等等部分組成。。三、渡槽的總總體布置（一）槽址選選擇（1）應選擇在地地形、地質(zhì)條條件有利的地地方。（2）跨越越河流流的渡渡槽，，槽址址應穩(wěn)穩(wěn)定，，水流流順直直。（3）便于于泄水水閘等等建筑筑物的的布置置。（4）施施工工、、管管理理及及應應用用方方便便。。（二二））進進出出口口段段的的布布置置（1）與與渠渠道道直直線線連連接接。。（2）設設置置漸漸變變段段。。（3）設設置置護護底底與與護護坡坡。。四、、渡渡槽槽的的水水力力計計算算要要點點渡槽水力力計算的的目的，，是確定定渡槽過過水斷面面形狀和和尺寸、、槽底縱縱坡、進進出口高高程，校校核水頭頭損失是是否滿足足渠系規(guī)規(guī)劃要求求。五、梁式式渡槽設設計（一）槽槽身斷面面型式選選擇一般大流流量渡槽槽，多采采用矩形形斷面；；中小流流量可采采用矩形形，也可可采用U形斷面。。（二）梁梁式渡槽槽一般構構造（1）分縫（2）止水（3）支座（三）槽槽身結(jié)構構計算（（略）（四）梁梁式渡槽槽支承結(jié)結(jié)構設計計1、支承結(jié)結(jié)構的型型式及尺尺寸（1）槽墩式式。一般般為重力力式，包包括實體體墩和空空心墩兩兩種型式式。（2）排架式式。一般般為鋼筋筋混凝土土結(jié)構，，主要有有單排架架、雙排排架、A字形排架架及組合合式排架架等型式式。2、排架與與基礎的的連接排架與基基礎的連連接型式式，通常常有固接接和鉸接接。（五）渡渡槽基礎礎渡槽基礎礎，是將將渡槽的的全部重重量傳給給地基的的底部結(jié)結(jié)構。渡槽基礎礎的類型型較多，，按照埋埋管深度度可分為為淺基礎礎和深基基礎，埋埋置深度度小于5m時為淺基基礎，大大于5m的為深基基礎；按按照結(jié)構構型式可可分為剛剛性基礎礎、整體體板式基基礎（亦亦稱柔性性基礎））、鉆孔孔樁基礎礎和沉井井基礎等等。第六節(jié)倒倒虹吸吸管一、倒虹虹吸管的的特點和和使用條條件倒虹吸管管屬于渠渠系交叉叉建筑物物，是指指設置在在渠道與與河流、、山溝、、谷地、、道路等等相交叉叉處的壓壓力管道道。其特特點是兩兩端與渠渠道相接接，而中中間向下下彎曲。。與渡槽槽相比，，具有結(jié)結(jié)構簡單單、造價價較低、、施工方方便等優(yōu)優(yōu)點。但但是，輸輸水時水水頭損失失較大，，運行管管理不如如渡槽方方便。適用情況況：①渠渠道跨越越寬深河河谷，采采用其它它方案困困難或造造價較高高時；②②渠道與與原有渠渠、路相相交，因因高差較較小不能能修建渡渡槽、涵涵洞時；；③修建建填方渠渠道，影影響原有有河道泄泄流時；；④修建建渡槽，，影響原原有交通通時。二、倒虹虹吸管的的組成和和類型倒虹吸管管一般分分為進口口段、管管身段和和出口段段三部分分。倒虹吸管的類類型根據(jù)管路路埋設情況及及高差的大小小，通?？煞址譃樨Q井式、、斜管式、曲曲線式和橋式式四種類型。。三、倒虹吸管管的布置要求求（1）管身長度最最短。（2）岸坡穩(wěn)定性性好。（3）開挖工程量量少。（4）進、出口平平順。（5）管理運用方方便。四、進口段布布置和構造進口段主要由由漸變段、進進水口、攔污污柵、閘門、、沉沙池等部部分組成。五、出口段的的布置和構造造出口段包括出出水口、消力力池等，其布布置型式與進進口段相似。。六、管路布置置1、管身斷面面2、管身材料料和壁厚七、倒虹吸吸管的水力力計算第七節(jié)壩壩下涵管一、概述在土石壩水水庫樞紐中中，主要泄泄水建筑物物應是河岸岸溢洪道，，底孔的設設計流量一一般不大。。當由于兩兩岸地質(zhì)條條件或其他他原因不宜宜開挖隧洞洞時，可以以采用壩下下設涵管的的方法來滿滿足泄、放放水的要求求。壩下下涵涵管管結(jié)結(jié)構構簡簡單單、、施施工工方方便便、、造造價價較較低低，，故故在在小小型型水水庫庫工工程程中中應應用用較較多多。。但但其其最最大大的的缺缺點點是是：：如如設設計計施施工工或或運運用用管管理理不不當當，，極極易易影影響響土土石石壩壩的的安安全全。。二、涵管的類類型和位置選選擇（一）壩下涵涵管的類型涵管按其過流流形態(tài)可分為為無壓涵管、、有壓涵管、、半有壓涵管管。其管身斷斷面形式有圓圓形、圓拱直直墻形、箱形形等。（二）涵管的的位置選擇（