渡槽的总体布置与水力计算

2010-03-22曾庆玲

黑龙江水利科技 2010年4期

关键词：段长度渡槽型式

曾庆玲

(佳木斯市水务局，黑龙江佳木斯154000)

渡槽是常见的渠系输水建筑物。主要出现在跨河、渠、溪谷、道路或为避免占用过多土地的地带。本文着重介绍渡槽的总体布置、选型与水力计算。

1 渡槽的总体布置与结构造型

1.1 总体布置的基本原则

渡槽的总体布置，应在全面掌握地形、地质和水文气象、交通情况、建筑材料、施工条件等一手资料的基础上，综合考虑各项技术、经济指标、通过反复比较，最后选定最优的方案。其基本原则是:①尽可能选择最短的长度和较好的工程地质基础;②有利渡槽的选型。地域条件、建筑材料在平面布置上，渡槽的进出口应尽可能与渠道顺直连接;③在我国南方还要考虑通航条件。

1.2 渡槽的选型

渡槽的结构型式，直接关系到造价、施工条件、工期和运用。其选型在保证建筑物安全经济的前提下，还要考虑美观大方。

1.2.1 常采用的渡槽基本结构型式

型式Ⅰ:渡槽槽身既是输水结构，又是纵向的梁式(或拉杆)承重结构，如图1(a)、)(b)、(c)、(d)所示。

型式Ⅱ:渡槽槽身置于拱式支承结构(包括实腹拱和空腹拱)之上，仅起输水、挡水作用，槽身纵向不受力，如图1(e)、(f)、(g)。

图1 渡槽基本结构的型式图

型式Ⅲ:槽身支承于排架(或直墙)之上(其作用同型式Ⅰ的槽身，但跨径较小)，而排架(直墙)又支承于拱圈之上，此多用于较轻型的拱圈结构上，如图1(h)、(i)、(j)。

1.2.2 渡槽槽身的型式

槽身横断面有矩形、梯形、U型(半圆形上加直墙)、半椭圆形、抛物线形等见图2、图3。一般常采用矩形和U型断面，梯形断面常用于砌石槽身。

图2 槽身横断面的型式图

图3 悬臂侧墙式矩形槽

在20世纪70年代，湖南省韶山灌区大部分渡槽采用了轻型结构的钢筋混凝土梁式渡槽，下部结构也多用钢筋混凝土排架和板式基础，对架空高度大或跨越通航河流的情况，如地质条件允许，基础工程又不特殊困难，则采用拱式渡槽。如北千渠“飞涟灌万顷”和南干渠“涓江飞涟”两渡槽的跨河部分，均选用了钢筋混凝土肋拱型式;至于附近有较丰富石料的地方，且就地取材优先选用了当地石料结构。如南干渠“建农石渡”为砌石的拱式渡槽。在存在严重冻胀的寒区对此需慎重比选［1］。在我省桦川县悦来灌区续建配套与节水改造工程中，选择一个长达3 688 m，跨度为10 m的矩形简支梁渡槽联接悦来泵站和总干渠。设计流量达26.7 m3/s，成为我省之最，也为东北地区之最。

2 水力计算的任务与内容

2.1 水力计算的任务

渡槽的水力计算除选择适当的纵坡和断面外，还由于渡槽纵坡一般大于渠道的纵坡，其过水断面也较渠道为小，水流自上游渠道经过渡槽到下游渠道，水深和流速都将发生变化。进口因水流收缩，形成进口段水面降落;出口则由于水流扩散并有部分水流动能变为势能，而形成水面回升。因此，在水力计算中还应进行水头损失及水面衔接计算，并调整渡槽进出口高程，确定进出口渐变段长度，使在通过设计流量时，渠道和渡槽中基本上按设计水位保持均匀流态，而将进出口收缩和扩散的非均匀流控制在渐变段范围内。

渡槽水力计算的任务是:①确定合理的比降;②确定槽身断面尺寸;③通过水头损失及水面衔接的计算，确定渡槽进出口高程与连接形式。