簡介:,考試大綱,第十三章渠系(輸水)建筑物,熟練掌握渠線、管線選擇基本要求。熟練掌握渠道橫斷面選擇、防滲、襯砌與護面結構設計。熟練掌握渠道比降、流速與滲漏計算。掌握管道選(材)型及水力計算。掌握渡槽、倒虹吸、涵洞的類型與一般設計要求。了解渠道防凍脹基本要求。,一渠線選定基本要求,(一)一般渠道1渠道選線一般要求在滿足輸水任務的前提下,使工程量小而且造價低。對于灌溉渠道,應盡可能布置在灌區(qū)的脊線,以爭取最大的自流灌溉面積。對于排水溝道,應盡可能布置在排水區(qū)的洼線,以爭取最大的排水效果。,第十三章渠系(輸水)建筑物,2干渠穿過地形起伏較大的不平坦或丘陵地區(qū),其線路大致沿等高線布置,盡量避免深挖和高填。3渠線穿越鐵路、公路、河流、溝渠應盡量正交,避免將彎線部分放在建筑物上。避免穿越較大的居民點,沼澤地及地形破碎地帶等。4在某些情況下,通過山地、丘陵,為了安全可靠和經濟合理,可采用隧洞,以縮短渠道長度和建筑物的數量。為了減低跨河溝建筑物的高度并使其具有適宜的過河位置,則可采用繞線的比較方案。,5要考慮工程遠近期規(guī)劃、行政區(qū)的結合,平整土地、機耕及道路等因素。6綜合利用渠道,應考慮灌溉、航運、水能利用相結合,一水多用、一渠多利。7渠道需要采用彎道時,彎道半徑應在可能范圍內選擇較大值。未襯砌的灌溉、動力渠道的彎道半徑應不小于5倍水面寬度。灌溉、動力渠道的彎道半徑小于5倍水面寬時,凹岸應采取防沖措施。襯砌渠道的彎道半徑以不小于25倍水面寬為宜。,,渠道選線,(二)傍山塬邊渠道傍山渠線選定的原則是要確保安全,比較經濟,容易施工,便于管理。要合理地考慮河流左右岸的具體地形、地質條件,既注意渠線外側坡度安全,又要考慮渠線內側人工開挖邊坡的安全。傍山渠道一般以明渠通過山麓、丘陵、塬邊。對于滑坡地區(qū)的渠線選擇,渠線應盡量避免通過滑坡地區(qū);在無法避免時,應進行詳細的地質勘探和資料分析,須采取確保安全的必要措施。,二、渠道橫斷面選擇,(一)橫斷面形式渠道橫斷面形式有梯形、矩形、多邊形、拋物線弧形、U型及復式斷面,見圖1321所示。梯形斷面廣泛適用于大,中、小型渠道,其優(yōu)點是施工簡單,邊坡穩(wěn)定,便于應用混凝土薄板襯砌。,(二)橫斷面選擇1梯形渠道斷面的計算當流量Q、比降I、糙率N及邊坡系數M為已定時,某一斷面與水力最佳斷面之間的關系式為13246計算時可查灌溉與排水設計規(guī)范附表。,(二)橫斷面選擇1梯形渠道斷面的計算①梯形渠道水力最佳斷面寬深比依邊坡系數而變化的值見表1321所列。②計算梯形渠道水力最佳斷面水深H0,計算公式為13223③選擇梯形渠道實用經濟斷面,過水斷面積較水力最佳斷面面積減小2至增加4,設計時即可在此范圍內選擇出實用經濟的斷面。,,,(三)渠道邊坡1渠道內邊坡系數根據土質穩(wěn)定條件來選擇。大型渠道水深大于3M時,渠道內邊坡要考慮水面驟降對渠坡的影響,進行穩(wěn)定驗算。2渠岸以上的邊坡渠岸以上的邊坡分低邊坡和高邊坡,其界限為小于15~20M的為低邊坡;大于15~20M的為高邊坡。3填方渠道外邊坡系數半挖半填及填方渠道外邊坡,與渠道內邊坡一致或略緩一些。,(四)渠岸超高1灌溉渠道一般挖填方渠道,渠岸超高可根據加大水深確定。國內大型灌溉渠道實際采用超高值為05~20M。2航運渠道航運渠道挖方渠岸超高一般應高出最高洪水位100~150M,填方渠岸超高一般應高出最高洪水位2030M。3動力渠道動力渠道的一般渠岸超高為03~100M。,4襯砌超高1灌溉渠道、動力渠道襯砌超高,一般采用015~065M。2航運渠道襯砌高度,應高出最高航行水面10~15M,其最大值可采用2M,而襯砌底部高度應低于最低水位10M。5彎道的超高當彎道半徑小于5倍水面寬度及平均流速大于2M/S時,彎道凹岸頂端的超高應予增加。,(五)渠岸寬度渠岸寬度一般為2~3M且兼作道路時,其寬度應根據公路工程技術標準確定。(六)棄土和取土挖方渠段的棄土堆坡腳至開口線的距離,當挖深在10M以內時,不少于2M;當挖深在10~15M時,不少于25M;當超過15M時,不少于3M。棄土要盡可能整平造地返耕。填方渠道的取土坑至渠堤坡腳的距離不小于2M,取土深度不超過15M,配水渠道的取土坑深度一般不超過08M,以便于平整土地時填平。,三、渠道襯砌與護面結構設計,(一)渠道襯砌與護面結構的作用1減少滲漏損失,提高渠道水的利用系數,并便于控制地下水位上升,防止土壤沼澤化和次生鹽堿化等;2減少渠道糙率,加大流速,增加輸水能力,防止渠道沖刷破壞,減少土方開挖量。,(二)混凝土襯砌1結構型式與尺寸混凝土襯砌厚度與施工方法、氣候因素、渠道大小及混凝土標號有關?,F澆混凝土襯砌厚度可參考表1332。預制板一般厚度為5~10CM。2伸縮縫間距和接縫型式混凝土襯砌設有橫向伸縮縫,一般不設縱向縫。3防凍脹措施礫石、渣油砂墊層、蓄水保溫。4噴射混凝土優(yōu)點是施工速度快、質量高,每1M3混凝土用水泥350KG,襯砌厚度一般為3~12CM。適應于大型渠道和U型渠道,是機械化襯砌渠道發(fā)展的方向。,(三)石襯砌1干砌卵石(掛淤)干砌卵石適用于砂礫石基礎或沙漠地帶坡度大滲漏性強的渠道。2漿砌石漿砌石護面的防滲、防沖效果均較干砌石為優(yōu)。單層厚度一般為25~30CM,用50、100號水泥砂漿。伸縮縫間距為20~50M,縫寬為3CM左右,以瀝青砂漿灌注。糙率N值一般為00225~00275;單層襯砌允許流速為25~45M/S,雙層漿砌允許流速為35~50M/S。,(四)瀝青混凝土襯砌瀝青混凝土襯砌渠道的斷面形式有梯形和弧形。一般采用就地澆筑,用機械振動壓實,其厚度一般為10~15CM,防滲層下為反濾層,在反濾層上面涂一層瀝青膠或瀝青乳劑。當不設反濾層時,可設34CM的瀝青混凝土結合層,以便與瀝青混凝土防滲層結合。,(五)塑料薄膜襯砌塑料薄膜具有造價低運輸量少,施工簡單和效果好適用性強,耐腐蝕性強等優(yōu)點。多采用埋藏式,可用于鋪設矩形、梯形、復式梯形、鋸齒形等斷面。為了施工方便,一般多采用梯形邊坡可以較陡一些,保護層可用素土夯實或加鋪防沖材料,其總厚度應不小于30CM。在寒冷凍深較大的地區(qū),保護層厚度常采用凍深的1/3~1/2。塑料薄膜防滲的關鍵是要鋪好保護層,以延長其使用年限。,(六)其他材料護面1水泥土護面采用水泥土護面,可收到良好的防滲效果。在無凍融作用的地區(qū),水泥土的配合比為1∶9~1∶7,在有凍融作用的地區(qū),水泥土的配合比為1∶6~1∶5。2粘土護面3灰土護面防滲4人工掛淤防滲,四、渠道比降、流速與滲漏計算,(一)渠道比降1灌溉渠道1輸水渠道盡可能采取較緩的比降,滿足自流灌溉的要求。2渠道比降應盡量接近地面比降,避免挖、填方量過大。3易沖刷的渠道,比降應緩,地質條件較好,可陡一些。4清水渠道應考慮防止沖刷,比降宜緩,1/10000~1/28000。渾水渠道應考慮防止淤積,比降宜大,1/1000~1/6000。,(一)渠道比降1灌溉渠道對于清水渠道的比降,應根據土質的耐沖流速決一般可用下式計算IV2/C2/R13412式中V──耐沖流速M/S;R──水力半徑M;C──謝才系數。,,,,2排水溝道1主要取決于地面坡度以及滿足溝道不淤不沖的條件。2溝道比降與容泄區(qū)的水位高程銜接有關。3溝道比降接近地面比降可節(jié)約土方。4使溝道下游的流速大于上游流速,以免排水不暢。5選擇溝道比降應使實際流速介于不沖不淤流速之間。6為保證在通過日常流量的情況下溝道不發(fā)生壅水現象,在溝口匯流處應具有適當的水面落差一般為01~02M。3航運渠道運河,(二)渠道流速1設計流速渠道的設計流速應滿足不沖和不淤的條件。2平均流速渠道平均流速應在最大的和最小的極限允許流速范圍以內。平均流速可按謝才公式計算,N值見表1343。VCRI1/2CR1/6/N,3臨界不沖流速設計時多以臨界不沖條件為依據,用臨界不淤流速作為核驗。臨界不沖流速又稱最大容許流速,是設計渠道最大流速的限度。土質為沙質土、礫石土、砂卵石的渠道,可按有關經驗公式計算。4臨界不淤流速臨界不淤流速是渠道的最小平均流速,大型渠道應大于05M/S;小型渠道不得小于03M/S。5渠道設計流速的選擇對灌溉渠道,土渠設計流速06~10M/S。對航運渠道,一般不超過10M/S。對動力渠道,一般在1~2M/S。,6冬季流冰問題主要有兩種方法一是在渠道內造成冰蓋,流速不大于05M/S;二是保持渠道內不結冰的流速,通常不小于15M/S,當流速達到23M/S時,可防止渠道水面結冰。,(三)渠道滲漏計算1自由滲漏情況下渠道1比擬法2實測法3經驗公式法2頂托滲流情況下渠道3有襯砌及其他防滲措施的渠道,五、渠道防凍脹設計,(一)渠道工程抗凍脹設計步驟(二)襯砌渠道安全凍脹的校核(三)抗凍脹結構及工程措施,六、輸水管道管材選擇及水力計算,(一)管材選擇,1鑄鐵管2鋼管3預應力鋼筋混凝土管4普通鋼筋混凝土管,5預應力鋼筒混凝土管PCCP6玻璃鋼管7石棉水泥管8PVC管,,2水力計算1流速和管徑的確定輸水管內的流速,應根據技術經濟比較和管內不淤條件選定。當通過設計流量時,管內流速通常為15~30M/S,最大可達4M/S。最大流速一般按允許水頭損失控制,最小流速按通過最小流量時管內流速應大于挾沙流速來確定。2輸水能力計算輸水能力按有壓流計算3水頭損失的確定,七、渡槽、倒虹吸、涵洞的類型與主要設計方法,(一)渡槽1位置選擇1渡槽宜置于地形、地質條件較好的地段。2跨越河流的渡槽,應選在河床穩(wěn)定、水流順直的地段,渡槽軸線盡量與水流流向正交。3渠道與槽身在平面布置上應成一直線,切忌急劇轉彎。,2型式選擇1梁式渡槽。2拱式渡槽。3縱橫斷面設計先擬定適宜的槽身縱坡I和槽寬B,而后根據給定的設計流量進行水力計算。加大縱坡,有利于縮小渡槽橫斷面,減小工程量,但過大的縱坡,可能使上、下游渠道受到沖刷。槽身凈寬B應與水深H保持適宜的深寬比。,4渡槽水力計算5進口與渠道的連接為使槽內水流與渠道平順銜接,在渡槽的進、出口需要設置漸變段,漸變段長度和可分別采用進、出口渠道水深的4倍和6倍。,東深供水改造工程現澆U形薄殼混凝土渡槽槽身采用機械化模架施工。,東深供水改造工程樟洋渡槽該渡槽全長100M,槽身為“U”形薄殼、簡支式結構、跨徑有24及12M兩種,其中24M跨徑的采用雙向預應力技術。,東深供水改造工程旗嶺渡槽設計過水流量90M3/S,是目前世界上最大的預應力鋼筋混凝土“U”形薄殼輸水建筑物。全長637M,肋拱跨徑為525M,槽身凈寬7M,高54M,壁厚僅30M,采用后張無粘結預應力技術。,(二)倒虹吸管當渠道橫跨山谷、河流、道路時,可用渡槽,也可用倒虹吸管。當所穿越的山谷深而寬,采用渡槽不經濟,或交叉高度不大,或高差雖大,但允許有較大的水頭損失時,一般說來采用倒虹吸管比渡槽工程量小,造價低,施工方便。但倒虹吸管水頭損失大,維修管理不如渡槽方便。1倒虹吸管的布置2倒虹吸管的水力計算給定設計流量,允許的水位降落值,利用壓力流公式,選定虹吸管的斷面尺寸,檢驗上、下游水面的銜接。,,最大工作水頭107M,2265M鋼管,(三)輸水涵洞,排水涵洞洞內水流形態(tài)可以是無壓、有壓或半有壓。輸水涵洞為減小水頭損失,多是無壓的。排水涵洞可以是無壓的,也可設計成有壓或半有壓,但對有壓涵洞在泄洪時可能出現的明滿流交替而引起的振動應予注意。涵洞軸線一般應與渠堤或道路正交,與來水流向一致。防止遭受沖刷或淤積,洞底高程應等于或接近于原水道的底部高程,洞底縱坡應等于或稍大于原河道的縱坡。當涵洞穿過土渠時,其頂部至少應低于渠底06~07M,否則渠水下滲,容易沿管周圍產生集中滲漏,引起建筑物破壞。,,,謝謝,
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