水工建筑物机考复习资料5

水工建筑物机考复习资料5第五章溢洪道与输水建筑物各位考生，本章我们将聚焦于水工建筑物中的溢洪道与输水建筑物。这两类建筑物在水利枢纽中承担着宣泄洪水、输送水流的重要功能，其安全稳定运行直接关系到整个水利工程的成败。机考中，对其类型、构造、工作原理及主要设计原则的考察较为常见，希望大家重点掌握。5.1溢洪道溢洪道是水库等水利枢纽中的重要泄水建筑物，其主要作用是宣泄超过水库调蓄能力的洪水，确保大坝及枢纽其他建筑物的安全。它是水利工程的“安全阀”，必须给予足够重视。5.1.1溢洪道的作用与分类溢洪道的基本作用是保障大坝安全，防止洪水漫顶。此外，有时也可用于放空水库、排沙或向下游供水。按其所在位置和水流特点，溢洪道可分为河岸溢洪道和坝身溢洪道。河岸溢洪道按其泄洪能力和运用情况，又可分为正常溢洪道和非常溢洪道。正常溢洪道是宣泄设计洪水的主体结构；非常溢洪道则是在发生超过设计标准的特大洪水时启用，以确保大坝安全，是最后的防洪屏障。5.1.2河岸溢洪道的主要类型与构造正槽溢洪道：这是最常见的一种形式。其轴线通常与坝轴线垂直或成一定角度，水流从水库经溢流堰流入泄槽，再由泄槽末端的消能设施将水流安全泄入下游河道。其组成部分一般包括：*进水段（控制段）：主要包括溢流堰体。堰型选择（如宽顶堰、实用堰）需综合考虑流量系数、淹没条件、地形地质等因素。堰顶可设闸门控制，以调节下泄流量和水库蓄水位。*泄槽段：连接控制段和消能段，其底坡通常较陡，水流为急流状态。设计中需注意高速水流可能引发的冲击波、掺气、空蚀及对槽身衬砌的冲刷等问题，确保其平顺泄流。*消能防冲段：位于泄槽末端，其作用是消除高速水流的动能，防止对下游河床及岸坡造成冲刷破坏。常用的消能方式有底流消能、挑流消能等，具体选择需结合水文、地质条件及下游水位情况。*出水渠段：将消能后的水流平顺引入下游河道，避免对岸边产生不利冲刷。侧槽溢洪道：当坝址处山头较高，岸坡较陡，无法布置正槽溢洪道时，可考虑侧槽溢洪道。其特点是水流经溢流堰（通常为岸边开敞式）进入与堰轴线大致平行的侧槽，在侧槽内水流转向约90度后进入泄槽。侧槽内水流流态复杂，为非均匀、急变流，设计时需注意侧槽内的水面衔接和能量分布，防止出现不利的水力现象。非常溢洪道：其布置和结构应力求简单可靠，启动灵活。常见的有漫流式、自溃式和爆破引溃式等。漫流式非常溢洪道通常利用天然垭口或开挖的浅槽，顶部不设闸门，平时不挡水，仅在库水位超过一定高程时漫溢泄洪。自溃式非常溢洪道则是在溢流堰体上设置由弱连接材料（如粘土、砂砾石）筑成的堤埂，当洪水超过设计水位时，堤埂自行溃决泄洪。5.1.3溢洪道设计的关键问题溢洪道设计中，除了合理选择类型和布置外，还需重点关注以下关键问题：*泄流能力计算：准确计算不同库水位下的泄流量，是溢洪道设计的基础。*水力设计：确保各段水流平顺，避免出现冲击波、回流、漩涡等不良流态，防止空蚀和冲刷。*结构稳定：对溢流堰、泄槽边墙、消能设施等结构进行强度和稳定验算，确保在各种荷载组合下的安全。*闸门及启闭设备：对于设有闸门的溢洪道，闸门的选型、布置及启闭设备的可靠性至关重要。5.2输水建筑物输水建筑物是水利枢纽中用以输送水流的水工结构，其作用是满足灌溉、发电、供水、航运等用水需求，或放空水库、施工导流等。5.2.1输水建筑物的分类与功能按其输水任务和工作条件，输水建筑物可分为：*发电输水建筑物：如引水隧洞、压力管道等，将水从水库或河道引至水电站厂房。*灌溉与供水输水建筑物：如渠道、渡槽、倒虹吸、隧洞等，将水输送到灌溉区或用水户。*放空与导流输水建筑物：如放空隧洞、导流隧洞等，用于水库放空、施工期导流等。5.2.2主要输水建筑物类型及构造特点水工隧洞：指在山体或地下开凿的具有封闭断面的输水通道。按其工作条件可分为有压隧洞和无压隧洞。*有压隧洞：洞内水流充满整个断面，承受内水压力。其进口段需平顺渐变，避免水流分离和漩涡；洞身段需有足够的强度和刚度抵抗内水压力，并做好防渗和排水设计；出口段则需与下游消能设施妥善衔接。*无压隧洞：洞内水流具有自由水面，主要靠重力流输水。其水力计算类似于明渠，需保证洞顶有一定的净空，防止水面波动触及洞顶。隧洞的进出口布置、洞身衬砌、防渗排水、施工方法（如钻爆法、盾构法等）是设计的重点。渠道：人工开挖或填筑的输水通道，通常为明渠流。其设计需确定合理的横断面尺寸（底宽、水深、边坡）、纵坡、糙率等，以保证设计流量的顺利输送，并尽量减少水头损失和渠道渗漏。渠道衬砌是防止渗漏、保护渠床的重要措施，常用材料有混凝土、浆砌石、土工膜等。此外，渠道系统中还包括渡槽、倒虹吸、涵洞、跌水与陡坡、量水建筑物等配套设施。渡槽：当渠道需要跨越河流、山谷、道路或其他渠道时，可修建渡槽。渡槽由进口段、槽身、支撑结构、出口段及基础等部分组成。槽身是输水主体，其断面形式有矩形、U形、梯形等。支撑结构可采用排架、拱式、梁式等。渡槽设计需进行水力计算、结构强度和稳定分析，特别是对支撑结构的设计至关重要。倒虹吸：当渠道与道路、河流等障碍物相交，且渠道水位低于障碍物底部高程时，可采用倒虹吸。水流在压力作用下通过倒虹吸的管道（通常为钢筋混凝土管或钢管）从障碍物下方流过。其组成包括进口段（设有控制闸门、拦污栅、沉沙池等）、管身段和出口段。设计时需注意管道的承压能力、进出口的水头损失及水流的平顺衔接，防止管内出现负压。5.2.3输水建筑物的基本要求无论何种类型的输水建筑物，均应满足以下基本要求：*具有足够的输水能力，满足设计输水任务的要求。*水质符合要求，防止污染和淤积。*结构安全可靠，能承受各种荷载作用，不发生失稳、断裂、渗漏等问题。*运行管理方便，便于检修和维护。*经济合理，在满足安全和功能的前提下，力求降低造价和运行费用。本章重点回顾了溢洪道和输水建筑物的类型、构造特点及设计中的