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跌水

使上游渠道水流自由跌落到下游渠道的落差建筑物。普遍用于落差集中处,也常作为渠道上的排洪、退水及泄水建筑物。跌水类型及结构 根据落差大小,跌水可做成单级跌水(图 1)或多级跌水(图2)。单级跌水用于落差较小的情况,一般不超过5米。落差大时,用多级跌水较经济合理。跌水主要用砖石、混凝土等材料建成,必要时,某些部位使用少量钢筋。

使上游渠道水流自由跌落到下游渠道的落差建筑物。普遍用于落差集中处,也常作为渠道上的排洪、退水及泄水建筑物。

跌水类型及结构 根据落差大小,跌水可做成单级跌水(图 1)或多级跌水(图2)。单级跌水用于落差较小的情况,一般不超过5米。落差大时,用多级跌水较经济合理。跌水主要用砖石、混凝土等材料建成,必要时,某些部位使用少量钢筋。单级跌水通常由进口连接段、控制缺口、跌水墙、消力池及出口连接整流段五部分组成。①进口连接段是上游渠道与控制缺口间的联接部分。常见型式有扭曲面、八字墙等。②控制缺口是控制上游渠道水位流量的咽喉,也称控制堰口。常见缺口断面型式有矩形、梯形等。也可将缺口底部抬高做成抬堰式缺口。矩形缺口只能在通过某一流量时使缺口前水位与渠道水位相近,而在其它流量时,上游渠道将产生壅水或降水现象;梯形缺口较能适应上游渠道水位流量关系的变化,故在实际工程中广泛采用。大型渠道可布置成多缺口。有时在控制缺口处设置闸门,以调节上游渠道水位。这种布置多用于大中型工程,特别是兼作节制、泄水或退水之用的落差工程中。③跌水墙有竖直式和倾斜式两种,其作用是支挡墙后填土。④消力池的作用是消能。其平面布置有扩散和不扩散两种型式。横断面有矩形、梯形、复合断面形。⑤出口渐变整流段的作用是调整出池水流,使它平稳地流入下游渠道。多级跌水的组成与单级跌水基本相同,也由上述五部分组成,但中间几级布置稍有不同,上一级消力池末端即是下一级跌水的上游控制堰口。多级跌水的分级数目和各级落差大小,应结合地形等条件通过方案比较确定。

图1 单级跌水

图2 多级跌水

跌水设计要求 跌水设计需要解决的主要问题是上游平顺进流和下游充分消能。为此要求:①进口连接段应左右对称,并有足够长度,使水流渐变收缩,通过缺口的单宽流量分布均匀。控制缺口宜尽量避免淹没泄流,并在通过各级流量时,都能保证上游渠道不发生或只发生很少的壅水和降水现象。②下游冲刷是实际运用中普遍存在的问题。消能设施应根据上下游衔接具体情况采用矩形、梯形或复式断面消力池。近年来在中国东北和其它地区开始采用“筛网式消能工”,这种消能形式是由设在跌水缺口外的水平格栅和下面的消力池及反坡段所组成。消能效果较好。为防止出池水流冲刷下游渠道,在消力池与下游渠道间须设置一定长度的连接整流护砌段,以调整流速、平顺流态,尽量减小对下游渠道的冲刷。