12 2.总体布置12.2 3.跌水与陡坡进口段布置应满足泄流能力的要求.使水流尽量平顺通过进口控制段进入跌落或陡坡、并在通过各级流量时 均能保证上游渠道要求的水位,不发生过大的壅水和降水现象、为此，本标准规定了进口的形状.长度并要求设置缩小过水断面的跌口,对上游水面降落渠段内无分水口和已衬砌耐冲的渠道，就不需要再设跌口,以加大单宽流量 节约工程投资.12 2、4、陡坡陡槽段的主要水力特性是坡陡、流急.水流对边界条件的变化非常敏感，故应尽量减少陡槽边墙的扩散、收缩和转弯，使其保持同一纵坡或者采用越来越陡的纵坡,这对防止出现折冲波和水流不脱离槽底,以减少空蚀是十分必要的、必须转弯的陡坡应设置缓流段进行转弯、并应在陡槽转弯段采取克服急流折冲波的有效措施,陡槽段的纵坡涉及陡槽长短及材料用量、一般应随地形而定，过陡会增大土方开挖量并可能造成土坡失稳、只要陡槽段斜面与水平面之夹角，倾角，小于地基土壤潮湿或者饱和水状态。以陡槽衬砌效果确定 下的内摩擦角.就能保证陡槽土坡稳定，陡槽段流速较急、实验表明。一般当流速达到7m、s.8m,s左右时 水流会出现掺气现象 掺气后水深加大。陡槽边墙应随之加高 当流速超过14m，s后就增加了空蚀破坏的时能性。因此限制表面不平整度和采用人工掺气都是行之有效的减蚀措施、人工加糙使陡槽糙率增加。从而加大水深并降低水流速度、减小陡坡下游消能压力。效果比较显著、在落差不大的工程中采用较多。人工加糙一般由一定形式。一定间距 周于陡槽的突出物组成，若其间距过小或者形式及其他参数选取不当，轻者会使槽内急流脱离陡槽底面而产生不同程度的负压.造成空蚀破坏 重者能引起陡槽底板或边墙振动,严重影响建筑物自身安全 所以选择加糙形式时必须慎重或经试验确定 工程中常用的加糙形式有棋盘式,交错式 单人字形、双人字形 矩形横条和台阶式加糙等、可根据具体情况选择,同时应加大陡槽边墙高度,陡槽段的主要任务是平稳安全地输送水流，矩形断面是最合适的形式 但在宽度大.水深浅 坡度大的陡槽中 可能发生横贯陡槽连续不断的滚波。造成急流不稳、通过限制湿周来限制陡槽宽度或者采用人工加糙来增加水深都是防止滚波现象的措施，陡槽的衬砌应设置沉陷伸缩结构缝 接缝处若不平整而存在升坎,跌坎，凸起体时.往往会成为高速水流产生空蚀的最重要的原因，此外，高速水流若沿伸缩缝钻入衬砌底面或岩石缝隙还会产生动水压力、掀起底板，引起工程安全事故.因此应严格控制接缝的施工质量。12,2 6,陡坡和跌水,主要是陡坡。下游冲刷的影响因素很多。最主要的是跌水口的单宽流量、消力池的长度、深度和形式,消力池与下游渠道的联接形式以及运行管理情况等 根据对陡坡,跌水下游渠道产生冲刷原因分析，可采取以下一些措施,1、根据实地观测。下游冲刷往往是由于跌口单宽流量过大所致.故设计跌口时 不仅应满足过水能力及不使建筑物前产生过大壅水和降水、而且应使跌口单宽流量公与上游渠道单宽流量qo维持一定比例、该比值以qk、qo。1 3,1 6为好.有时为了使跌口单宽流量不致过大，可采用台堰式跌口.或在跌口前设置跌舌.对于陡坡则可采用扩散式陡槽，2.消力池的宽度应能使消力池的单宽流量小于或等于10m3。s，15m3,s、跃前水流佛汝德数大于2.5,在4 5，9.0之间。消力池深度应按照水跃跃后水深大于下游渠道水深和淹没系数等于1。05倍。1,10倍的原则选取 池长应大于陡坡的水跃长度或者跌水自由跌落水舌的水平投影长度与水跃长度之和，详细计算见附录N.2,跌差较小而流量较大的陡坡.b2型降水曲线长度多大于陡槽长度。陡槽末端出现水跃跃前水深、跌差较大而流量较小的陡坡.降水曲线会在陡槽内结束 陡槽末端水深已经趋于正常水深、其所需消力池的长度不再随跌差增加而增大、应注意 消力池的最大池长和池深并不一定与渠道最大设计流量相对应,应将通过陡坡或者跌水的流量按数值分级并分别求其水跃跃后水深和下游渠道水深 选用水跃跃后水深和下游渠道水深之最大差值所对应的流量值来设计消力池。3.应保证消力池出口断面的流速分布均匀 消力池设计过小或过短.是造成下游冲刷的重要原因,应予重视。为了降低出口平均流速.出口流速最好控制在下游渠道最大允许流速的50.70、范围内。4，国内外在渠系建筑物新型消能设备方面的研究成果较多,在大量试验的基础上提出了一些新型消力池。如格栅式.USBR式，SAF式,冲击式和菱形陡坡消力池等，多数已经过实践考验.设计思想新颖,消能效果明显、工程费用节省。但其针对性很强.各有不同的适用条件 应结合具体工程情况详细类比选择。跌差较大而重要的跌水或陡坡的消力池的布置形式 宜进行水工模型试验确定。12、2 8。跌水与陡坡本身是连接落差的建筑物、渗透水流具有较大的水头位能。因渗流及其冻胀作用会造成地基土壤、砌体的淘刷破坏，河旁库边的大跌差陡坡会在河库水位骤降时引发地基土壤滑塌失稳。会加大跌水墙背的填土容重、因此在进口加强防渗措施的同时 应在布置陡槽及消力池段时设置基础排水设施、陡坡基础排水设施一般可分段设置横向排水沟.管,并与沿陡坡两侧或中轴线设置的纵向排水沟 管.相连通。使渗水沿纵.横向排水网和分段设在陡坡衬砌体水面以上的排水孔排入消力池或下游渠槽中。消力池水深以上的跌水墙上应视渗流水量设1层、2层排水孔将渗水排入消力池.所有排水孔内侧应做好反滤,12,2,9 要求多级跌水。多级陡坡。在各级消力池末端至下一级的跌口 或下一级陡坡的陡槽起点，之间设置一段底坡为零的整流段.整流段的纵向顶长应大于其水跃的跃后水深、是为了使从消力池出来的极度紊乱的水流能在整流段中得到调整并达到稳匀后再进入下一级.使下级陡槽中不出现折冲波.为了适应地形、各级消力池后还可以用渠道连接再伺机下跌 最后一级采用消力池时.应保证下游渠槽水深大于池中跃后水深.如果池后为河道或宽阔沟道。则应按出口断面处河道或宽阔沟道的实际水深来确定消力池深度 无水河沟的水深应取为零 要求各级的落差基本相同.主要是为了减小设计工作量和方便施工、12 2 10.为了保证斜管式跌水管内为压力流态，应确保进口充分淹没或者限制其工作跌差小于6m、以便在管末不能保持满管压力流态时负压有限，斜管式跌水管内若为全无压明流状态,则浪费了管道断面。如无充分理由不应采用,斜管跌水应满足下述要求 管道接头不漏水、斜管的坡度应大于临界底坡.纵断面不应从陡坡变为缓坡以免在管内发生水跃，因地制宜地采用有效的消力池形式,12.2 11，我国东北寒冷地区为了保温，城市市政暗渠或为了使暗管少占地,多采用跌井形式 其流量,跌差一般均不大.且井筒全部砌护,我国西北黄土地区塬高沟深。一些小流量支,斗渠上人工开挖的跌井工程量较小 跌差有时超过20m。跌井的竖井为上小下大形状的。设计简单 而上大下小的竖井 弯管和横洞不应为满管有压流、设计比较复杂。跌井存在的问题一是进口淹没水深小,进口和井口顶坎的形状欠佳而常5现漏斗状漩涡、二是消能不完全,常造成出口冲刷破坏。