渡槽的總體布置與水力計算

2010-03-22 10:19:10曾慶玲

黑龍江水利科技 2010年4期

曾慶玲

(佳木斯市水務局，黑龍江佳木斯154000)

渡槽是常見的渠系輸水建筑物。主要出現在跨河、渠、溪谷、道路或為避免占用過多土地的地帶。本文著重介紹渡槽的總體布置、選型與水力計算。

1 渡槽的總體布置與結構造型

1.1 總體布置的基本原則

渡槽的總體布置，應在全面掌握地形、地質和水文氣象、交通情況、建筑材料、施工條件等一手資料的基礎上，綜合考慮各項技術、經濟指標、通過反復比較，最后選定最優的方案。其基本原則是:①盡可能選擇最短的長度和較好的工程地質基礎;②有利渡槽的選型。地域條件、建筑材料在平面布置上，渡槽的進出口應盡可能與渠道順直連接;③在我國南方還要考慮通航條件。

1.2 渡槽的選型

渡槽的結構型式，直接關系到造價、施工條件、工期和運用。其選型在保證建筑物安全經濟的前提下，還要考慮美觀大方。

1.2.1 常采用的渡槽基本結構型式

型式Ⅰ:渡槽槽身既是輸水結構，又是縱向的梁式(或拉桿)承重結構，如圖1(a)、)(b)、(c)、(d)所示。

型式Ⅱ:渡槽槽身置于拱式支承結構(包括實腹拱和空腹拱)之上，僅起輸水、擋水作用，槽身縱向不受力，如圖1(e)、(f)、(g)。

圖1 渡槽基本結構的型式圖

型式Ⅲ:槽身支承于排架(或直墻)之上(其作用同型式Ⅰ的槽身，但跨徑較小)，而排架(直墻)又支承于拱圈之上，此多用于較輕型的拱圈結構上，如圖1(h)、(i)、(j)。

1.2.2 渡槽槽身的型式

槽身橫斷面有矩形、梯形、U型(半圓形上加直墻)、半橢圓形、拋物線形等見圖2、圖3。一般常采用矩形和U型斷面，梯形斷面常用于砌石槽身。

圖2 槽身橫斷面的型式圖

圖3 懸臂側墻式矩形槽

在20世紀70年代，湖南省韶山灌區大部分渡槽采用了輕型結構的鋼筋混凝土梁式渡槽，下部結構也多用鋼筋混凝土排架和板式基礎，對架空高度大或跨越通航河流的情況，如地質條件允許，基礎工程又不特殊困難，則采用拱式渡槽。如北千渠“飛漣灌萬頃”和南干渠“涓江飛漣”兩渡槽的跨河部分，均選用了鋼筋混凝土肋拱型式;至于附近有較豐富石料的地方，且就地取材優先選用了當地石料結構。如南干渠“建農石渡”為砌石的拱式渡槽。在存在嚴重凍脹的寒區對此需慎重比選［1］。在我省樺川縣悅來灌區續建配套與節水改造工程中，選擇一個長達3 688 m，跨度為10 m的矩形簡支梁渡槽聯接悅來泵站和總干渠。設計流量達26.7 m3/s，成為我省之最，也為東北地區之最。

2 水力計算的任務與內容

2.1 水力計算的任務

渡槽的水力計算除選擇適當的縱坡和斷面外，還由于渡槽縱坡一般大于渠道的縱坡，其過水斷面也較渠道為小，水流自上游渠道經過渡槽到下游渠道，水深和流速都將發生變化。進口因水流收縮，形成進口段水面降落;出口則由于水流擴散并有部分水流動能變為勢能，而形成水面回升。因此，在水力計算中還應進行水頭損失及水面銜接計算，并調整渡槽進出口高程，確定進出口漸變段長度，使在通過設計流量時，渠道和渡槽中基本上按設計水位保持均勻流態，而將進出口收縮和擴散的非均勻流控制在漸變段范圍內。

渡槽水力計算的任務是:①確定合理的比降;②確定槽身斷面尺寸;③通過水頭損失及水面銜接的計算，確定渡槽進出口高程與連接形式。