劉 明

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 烏魯木齊市 843000）

跌水與陡坡在小型渠道工程中運(yùn)用較多，本文針對(duì)不同落差情況分別對(duì)跌水和陡坡方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，為在不同落差條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇提供依據(jù)。

1 跌水與陡坡的設(shè)計(jì)

本次對(duì)跌水與陡坡的方案，進(jìn)出口統(tǒng)一采用扭面與上下游渠道連接，跌口均采用矩形跌口，消力池采用常規(guī)底流式消力池。

1.1 跌水與陡坡進(jìn)口尺寸的設(shè)計(jì)

跌水和陡坡進(jìn)口過流能力按《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄Q 中公式（1）與（2）計(jì)算，跌口為矩形時(shí)：

進(jìn)口為扭曲面連接時(shí)：

式中 Q——跌水設(shè)計(jì)流量（m3/s），

m——矩形跌口流量系數(shù)；

bc——矩形跌口寬度（m）；

g——重力加速度（m/s）；

H0——計(jì)及堰前流速水頭的堰上水頭（m）；

1.2 小型跌水與陡坡消力池的設(shè)計(jì)

本次跌水與陡坡均采用矩形消力池進(jìn)行計(jì)算。

（1）收縮水深與躍后水深計(jì)算。

小型跌水收縮水深h1和躍后水深h2按式（3）與（4）進(jìn)行計(jì)算：

式中 E0——從池底算起的上游總能頭（m）；g 取9.81；

Ф——流速系數(shù)，可近似取1.0；

Fr1——躍前斷面的水流弗汝德數(shù)。

（2）池長計(jì)算。

消力池總長度為：

2 不同地形落差跌水與陡坡方案比較

跌水與陡坡設(shè)計(jì)見圖1、圖2。

圖1 跌水設(shè)計(jì)圖

圖2 陡坡設(shè)計(jì)圖

2.1 落差小于2 m 跌水與陡坡方案比較

根據(jù)地面落差和計(jì)算公式計(jì)算出各部分尺寸、主要工程量及工程投資見表1、表2。

表3為跌水與陡坡設(shè)計(jì)要素表，表4為跌水與陡坡主要工程量及投資比較表（跌差1.8 m）。

2.2 落差大于2 m 小于5 m 時(shí)跌水與陡坡方案比較

根據(jù)地面落差和計(jì)算公式計(jì)算出各部分尺寸、主要工程量及工程投資見表5、表6。

表1 跌水與陡坡設(shè)計(jì)要素表

表2 跌水與陡坡主要工程量及投資比較表（跌差2 m）

表3 跌水與陡坡設(shè)計(jì)要素表

表4 跌水與陡坡主要工程量及投資比較表(跌差1.8 m)

表5 跌水與陡坡設(shè)計(jì)要素表

表6 跌水與陡坡主要工程量及投資比較表

2.3 落差大于5 m 時(shí)多級(jí)跌水與單級(jí)陡坡方案比較

因落差大于5 m 時(shí)，一般先計(jì)算得出的陡坡坡腳流速大小，當(dāng)流速不超過材料的抗沖流速時(shí)，可采用單級(jí)陡坡或多級(jí)跌水方案，本次采用跌差為6 m，對(duì)三級(jí)跌水和陡坡進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用三級(jí)跌水設(shè)計(jì)見圖3。

計(jì)算成果見表7，主要工程量及工程投資見表8。

圖3 三級(jí)跌水設(shè)計(jì)圖

表7 跌水與陡坡設(shè)計(jì)要素表

表8 工程量及投資比較表

3 結(jié)語

通過以上計(jì)算可知，小型跌水與陡坡在不同地形落差條件下，工程投資是有差異的，在跌差小于2 m的條件下，跌水比陡坡投資低，當(dāng)?shù)畛^2 m 時(shí)，不論是單級(jí)跌水、還是設(shè)置多級(jí)跌水，跌水均沒有設(shè)陡坡經(jīng)濟(jì)，因此在灌區(qū)中小型落差建筑物選擇陡坡作為設(shè)計(jì)方案是經(jīng)濟(jì)合理的。

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