跌水

跌水

使上游渠道(河、溝、水庫、塘、排水區等)水流自由跌落到下游渠道(河、溝、水庫、塘、排水區等)的落差建築物。跌水多用於落差集中處,也常與水閘、溢流堰連線作為渠道上的退水及泄水建築物。根據落差大小,跌水可做成單級或多級。跌水主要用磚、石或混凝土等材料建築,必要時,某些部位的混凝土可配置少量鋼筋或使用鋼筋混凝土結構。

跌水和陡坡是連結上下游渠道的防沖建築物。它分為直跌式(水流成自由坡時狀態直接跌入下游段)和陡坡(水流沿斜坡面流動和下游連線)兩種。

基本介紹

  • 中文名:跌水
  • 外文名:Drop
  • 水利參數:水利工程引水建築物
  • 特點:溝底為階梯形
簡介,跌水分類,2-1 單級跌水,2-2 多級跌水,設計要求,3-1 凸緣溝渠,3-2多層瀑布,3-3 跌水溝渠,

簡介

跌水【cascade】溝底為階梯形,呈瀑布跌落式的水流。有天然跌水和人工跌水,人工跌水主要用於緩解高處落水的衝力。
跌水是園林水景(活水)工程中的一種:一般而言,瀑布是指自然形態的落水景觀,多與假山、溪流等結合;而跌水是指規則形態的落水景觀,多與此同時建築、景牆、擋土牆等結合。瀑布與跌水錶現了水的墜落之美。瀑布之美是原始的、自然的,富有野趣,它更適合於自然山水園林;跌水則更具形式之美和工藝之美,其規則整齊的形態,比較適合於簡潔明快的現代園林和城市環境。

跌水分類

根據落差大小,跌水可分為單級跌水和多級跌水。以砌石和混凝土建造者居多。

2-1 單級跌水

在落差較小的情況下,一般3~5m的落差時,採用單級跌水。
單級跌水單級跌水
單級跌水由5部分組成。
①進口連線段,即上游渠道和控制堰口間的漸變段。常用形式有扭曲面、八字牆等。
②控制缺口:是控制上游渠道水位流量的咽喉,也稱控制堰口。它控制和調節上游水位和通過的流量,常見缺口斷面形式有矩形、梯形等,可設或不設底檻,可安裝或不安裝閘門。矩形缺口只能在通過設計流量時使缺口處水位與渠道水位相近,而在其他流量時,上游渠道將產生壅水或降水現象。梯形缺口較能適應上游渠道水位流量關係的變化,在實際中廣泛採用。為了減小上游水面降落段長度,也可將缺口底部抬高做成抬堰式缺口。渠道底寬和流量較大時,可布置成多缺口。有時在控制缺口處設定閘門,以調節上游渠道水位。
③跌水牆,即跌坎處的擋土牆,用以承受牆後填土的壓力,有豎直式及傾斜式兩種,在結構上跌水牆應與控制缺口連結成整體同控制堰口連結成整體。
④消力池,位於跌坎之下,其平面布置有擴散和等寬兩種形式。橫斷面有矩形、梯形、複合斷面形,用於消除因落差產生的水流動能。
⑤出口連線段:其作用是調整出池水流,將水流平穩引至下游渠道。

2-2 多級跌水

落差在5 米以上時 ,一般採用多級跌水。多級跌水的結構與單級跌水相似。其中間各級的上級跌水消力池的末端,即下一級跌水的控制堰口。多級跌水的分級數目和各級落差大小,應根據地形、地基、工程量、建築材料、施工條件及管理運用等綜合比較確定。一般各級跌水均採用相同的跌差與布置。跌水設計需要解決的主要問題是上游平順進流和下游充分消能。

設計要求

跌水的設計應設法使上游水位不受影響並能平順進流,下游能充分消能。為此要求:(1)進口段左右對稱,並有足夠長度,使水流漸變收縮,單寬流量分布均勻。(2)控制缺口的型式和尺寸,應保證在通過各級流量時,上級渠道不發生或只發生很少的壅水和降水。(3)為避免下游沖刷,根據上下游銜接的具體情況,採用經濟合理的消能措施。為防止出池水流沖刷下游渠道,在消力池與下游渠道間設定一定長度的連線護砌段,以調整流速,平順流態。

3-1 凸緣溝渠

硬牆水池會使水直接從堰口流入較低的水域,但許多水體是具有一個凸緣溝渠。可由供水處運送瀑布水到較低的水域。這個凸緣溝渠可以保證水流入較低的水域而不錯過水池,這個溝渠可以用混凝土澆築,或者從幾塊平的石頭中構建,大容量的水需要特殊的構建。
凸緣溝渠凸緣溝渠
為保證水不流出凸緣溝渠,支撐這個溝渠,在其底部也需要一些特定的牆體,在供水端需要錨,溝渠的水流量越大,開鑿溝渠的難度越大,如果可能,這個溝渠應輕微傾斜,可以使水向下流,並能使水較遠地如射到較低的水域。
如果水站附在凸緣溝渠末端,傾斜溝渠或切割—平嵌線。平嵌線是在溝渠底面的一個淺薄的切塊,同溝渠一樣,平嵌線可以引導水流。溝渠之間的表面牽引力使得水能下落,而不是粘附在表面,平嵌線可以用鋸鋸開,應大約有1/4英寸深,同溝渠一樣寬。

3-2多層瀑布

所謂多層瀑布的安裝可以用多層池底和凸緣的溝渠來建造,也可以是一個瀑布的供水處(圖5)。要仔細安排溝渠的主置,從而保證水落到目的地。
多層瀑布多層瀑布

3-3 跌水溝渠

跌水的溝渠是個寬的、淺的"U"字型的溝渠,它可以從頂部的坎流向較低的坎,溝渠的入口應該大約2倍於較高坎的入口部分,以調整水的流動,可把裝飾用的線形材料安放在溝渠里。跌水只要恰好是水流過的部分並保證向下傾斜的坡度,可以做成任何一個期望的序列。
跌水溝渠跌水溝渠
挖掘溝渠的整個路徑,保持連貫的傾斜度,可以從高到低提供連續的水流。不同的斜坡提供更多樣的水流,但是要求水倒加寬以調整此區域較高的水流量,溝渠的邊緣需要提升足夠高度,以使水在溝渠里不溢出。

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