一、概述1．引水樞紐紐的作用及及類型引水樞紐的的作用是把把河流中的的水引入渠渠道，以滿滿足灌溉、、發(fā)電、工工業(yè)及生活活用水等需需要；并防防止粗粒泥泥沙進入渠渠道。引水水樞紐位于于引水渠道道首部，又又稱渠首工工程。根據(jù)據(jù)是否有攔攔河閘（壩壩）又分為為有壩引水水樞紐和無無壩引水樞樞紐。無壩引水樞樞紐：它是是一種最簡簡單的引水水方式，在在河道上選選擇適宜地地點開渠并并修建必要要的建筑物物引水，稱稱無壩引水水樞紐。通通常由進水水閘、沖沙沙閘、沉沙沙池、河道道整治建筑筑物及泄水水排沙渠等等組成。無無壩引水樞樞紐在大江江、大河的的下游或山山區(qū)河流上上采用較多多。第六章引引水樞樞紐有壩引水樞樞紐：當河河道水量比比較豐富，，但水位較較低，不能能自流灌溉溉；或引水水量較大，，無壩引水水不能滿足足要求時，，則應修建建攔河壩（（閘），以以抬高水位位，保證引引取灌溉所所需的流量量。這種引引水方式稱稱有壩引水水樞紐或有有壩渠首。。通常由溢溢流壩（亦亦稱壅水壩壩）或攔河河閘、進水水閘、防沙沙沖沙措施施、船閘、、閥道、魚魚道、電站站等組成。。由于工作作可靠被廣廣泛使用。。引水樞紐的的形式亦受受經(jīng)濟條件件制約。日日本在50年代的有壩壩渠首多為為閘壩結合合式渠首（（即壅水壩壩及沖沙閘閘），但隨隨著其經(jīng)濟濟發(fā)展逐步步改建成對對天然河流流狀態(tài)無影影響的攔河河閘式渠首首，目前多多采用閘壩壩結合式（（泄洪閘及及壅水壩，，大孔口泄泄洪閘兼作作泄洪、排排沙、排冰冰）進行改改造原有半半永久性渠渠首（壅壅水壩及第六章引引水樞樞紐行洪灘地））。隨著我我國經(jīng)濟快快速發(fā)展其其攔河閘式式渠首是未未來的發(fā)展展方向。2．引水樞紐紐的特點（1）無壩引引水樞紐特特點無壩引水樞樞紐的優(yōu)點點是工程簡簡單、投資資少、施工工容易、工工期短及收收效快，而而且不影響響航運、發(fā)發(fā)電及漁業(yè)業(yè)，對河床床演變影響響小。其缺缺點是受河河道的水位位變化影響響大，枯水水期引水保保證率低；；在多泥沙沙河流上引引水時，還還會引入大大量的泥沙沙，使渠道道發(fā)生淤積積現(xiàn)象，影影響渠道正正常工作；；當河床變變遷時，一一旦主流脫脫離引水口口，就會導導致引水不不暢，甚至至引水口被被泥沙淤塞塞而報廢；；當從河流流側面引水水時，由于于水流轉彎彎，產(chǎn)生強強烈的橫向向環(huán)流，以以致引水口口的上唇受受到泥沙淤淤積，而下下唇則受到到水流沖刷刷。第六章引引水樞樞紐實驗表明，，水流轉彎彎產(chǎn)生的橫橫向環(huán)流，，使大量推推移質泥沙沙隨底流進進入渠道，，并隨引水水率（引水水流量與河河道流量的的比值）的的增大而增增大。當引引水率達50%時，河道中中的底沙幾幾乎全部進進入渠道。。我國河套套地區(qū)的經(jīng)經(jīng)驗認為，，引水率不不宜大于20%～30%。2．有壩引水水樞紐的特特點其優(yōu)點是引引水保證率率高，而且且不受引水水率限制。。缺點是工工程量大、、造價高，，且破壞了了天然河道道的自然狀狀態(tài)，改變變了水流、、泥沙運動動的規(guī)律，，尤其是在在多泥沙河河流上，會會引起渠首首附近上下下游河道的的變形，影影響渠首的的正常運行行。1）對上游河河道壩區(qū)的的影響建壩壩后，上游游水位抬高高，流速減減小，挾沙沙能力減低低，故河流流中的推移移質泥沙淤淤積在上游游，使河床床逐漸抬高高。這種淤淤積發(fā)展很很快第六章引引水樞樞紐有的工程在在短期內將將壩前淤平平。壩前淤淤平后，失失去對主流流的控制作作用，進水水閘處于無無壩引水的的工作狀態(tài)態(tài)，而且由由于主流的的擺動，加加劇了上游游河岸的沖沖刷變形，，甚至使主主流改道，，招致工程程報廢。壩壩前淤平也也使泄流能能力降低，，回水水位位亦增高。。2）對下游河河道的影響響溢溢流壩壩運行初期期，上游河河床的淤積積，下泄的的水流含沙沙量減小，，具有很大大的沖刷力力，使壩下下游河床發(fā)發(fā)生沖刷現(xiàn)現(xiàn)象。當壩壩前泥沙淤淤平后，泥泥沙被挾帶帶到下游，，由于上游游大量引水水結果，下下游河道流流量相應減減小，而含含沙量增大大，水流挾挾沙能力降降低，使下下游河床淤淤積。如果果下游河道道坡度較緩緩，這種淤淤積將使河河床抬高。。嚴重時會會產(chǎn)生埋壩壩現(xiàn)象。根據(jù)據(jù)以以上上特特點點，，在在進進行行引引水水樞樞紐紐設設計計時時，，合合理理布布置置樞樞紐紐建建筑筑物物，，充充分分考考慮慮泥泥沙沙對對天天然然河河道道的的影影響響，，確確保保渠渠首首正正常常工工作作。。第六六章章引引水水樞樞紐紐圖6——3河流流彎彎道道沖沖淤淤圖圖第六六章章引引水水樞樞紐紐圖6——4彎道道環(huán)環(huán)流流原原理理示示意意圖圖1——表層層流流2——底層層流流第三三節(jié)節(jié)引引水水樞樞紐紐第六六章章引引水水樞樞紐紐二、、彎彎道道環(huán)環(huán)流流原原理理天然然河河道道都都是是彎彎曲曲的的，，對對于于土土質質河河床床，，由由于于流流量量的的隨隨機機性性、、地地形形及及地地質質的的千千差差萬萬別別，，只只有有10～20%的直直線線段段河河道道能能保保證證其其在在不不沖沖、、不不淤淤的的穩(wěn)穩(wěn)定定狀狀態(tài)態(tài)，，而而彎彎道道均均處處于于沖沖淤淤演演變變、、擺擺動動狀狀態(tài)態(tài)。。其其彎彎曲曲演演變變如如圖圖6——3所示示。。河流流在在直直線線段段上上的的水水深深、、流流速速及及含含沙沙量量的的分分布布是是比比較較均均勻勻的的。。彎彎道道則則不不然然，，在在彎彎道道受受離離心心力力的的作作用用，，使使表表層層的的水水流流向向凹凹岸岸水水面面壅壅高高，，凸凸岸岸水水面面降降低低，，形形成成橫橫向向比比降降，，如如圖圖6——4（b），，因因水水流流所所受受離離心心力力的的大大小小是是和和水水流流流流速速的的二二次次方方成成正正比比，，而而河河道道水水流流流流速速的的分分布布是是表表層層大大、、底底層層小小，，故故表表層層水水流流所所受受離離心心力力較較大大，，并并沿沿水水深深逐逐漸漸減減小小。。因因離離心心力力的的方方向向與與橫橫向向水水位位差差所所引引起起的的水水壓壓力力的的方方向向相相反反，，這這第六六章章引引水水樞樞紐紐兩種種作作用用力力的的合合力力方方向向如如圖圖6——4（c）。。在在其其合合力力作作用用下下，，表表層層的的水水流流向向凹凹岸岸，，底底層層的的水水流流向向凸凸岸岸，，從從而而形形成成橫橫向向環(huán)環(huán)流流，，橫橫向向環(huán)環(huán)流流與與縱縱向向流流合合成成為為螺螺旋旋狀狀前前進進水水流流，，如如圖圖6——4（a）所所示示。。當橫橫向向環(huán)環(huán)流流由由上上向向下下流流動動時時，，流流速速增增大大、、含含沙沙量量較較小小，，當當流流速速大大于于凹凹岸岸的的抗抗沖沖流流速速時時，，凹凹岸岸就就產(chǎn)產(chǎn)生生沖沖刷刷。。而而底底流流流流向向凸凸岸岸時時，，含含沙沙量量大大增增，，在在岸岸坡坡處處，，底底流流轉轉而而向向上上流流動動，，因因重重力力作作用用，，流流速速減減小小而而使使泥泥沙沙淤淤積積。。當當水水流流到到達達表表層層后后，，改改變變方方向向再再流流向向凹凹岸岸，，周周而而復復始始。。這這樣樣發(fā)發(fā)展展的的結結果果，，凹凹岸岸便便成成為為水水深深流流急急的的主主流流深深槽槽，，而而凸凸岸岸則則成成為為水水淺淺流流緩緩的的淺淺灘灘。。如如凹凹岸岸不不夠夠堅堅固固，，則則會會使使彎彎道道逐逐漸漸向向下下游游移移動動（（如如圖圖6——3）。。第六六章章引引水水樞樞紐紐根據(jù)據(jù)彎彎道道環(huán)環(huán)流流的的特特性性，，引引水水樞樞紐紐應應布布置置在在凹凹岸岸，，引引取取表表層層較較清清水水流流，，有有效效的的防防止止泥泥沙沙入入渠渠，，并并可可防防止止引引水水口口被被淤淤積積，，保保證證引引水水量量要要求求。。三、、無無壩壩引引水水樞樞紐紐布布置置1．無無壩壩引引水水樞樞紐紐位位置置選選擇擇合理理確確定定無無壩壩渠渠首首位位置置，，對對于于保保證證正正常常引引水水減減少少泥泥沙沙入入渠渠起起著著決決定定性性的的作作用用，，在在確確定定位位置置時時，，必必須須詳詳細細了了解解河河岸岸的的地地質質、、地地形形情情況況、、河河道道洪洪水水特特性性、、含含沙沙量量及及河河床床變變遷遷規(guī)規(guī)律律。。位位置置選選擇擇時時可可按按如如下下原原則則確確定定：：（1）根根據(jù)據(jù)彎彎道道環(huán)環(huán)流流分分沙沙原原理理，，無無壩壩渠渠首首應應設設在在河河道道堅堅固固、、河河流流彎彎道道的的凹凹岸岸，，以以引引取取層層較較清清水水流流，，防防止止泥泥沙沙入入渠渠。。設設在在彎彎道道頂頂點點以以下下水水深深最最深深、、單單寬寬流流第六六章章引引水水樞樞紐紐量最最大大、、環(huán)環(huán)流流作作用用最最強強的的地地方方。。這這個個地地點點距距彎彎道道起起點點的的距距離離（（L）可可按按下下式式初初步步擬擬定定。。（6——1）式中中m—系數(shù)數(shù)，，一一般般取取m=0.8～1.0時；；B——河道道設設計計水水位位時時水水面面寬寬度度，，m；R——彎道道中中心心半半徑徑，，m。當?shù)氐匦涡螚l條件件受受到到限限制制，，不不能能把把渠渠首首布布置置在在凹凹岸岸而而必必須須設設在在凸凸岸岸時時，，應應將將渠渠首首設設在在凸凸岸岸中中點點偏偏上上游游處處，，該該處處環(huán)環(huán)流流較較弱弱，，泥泥沙沙較較少少。。必必要要時時可可在在對對岸岸設設置置丁丁壩壩將將主主流流逼逼向向凸凸岸岸，，以以利利引引水水。。（2）在在分分汊汊河河段段上上，，一一般般不不宜宜設設置置引引水水口口，，因因其其主主流流擺擺動動不不定定。。常常常常發(fā)發(fā)生生交交替替變變化化，，導導致致汊汊道道淤淤塞塞，，引引水水困困難難。。如如引引水水口口必必須須設設在在汊汊道道上上時時，，并并對對河河道道進進行行整整治治，，將將主主流流控控制制在在汊汊道道上上。。第六六章章引引水水樞樞紐紐圖6－5引水水口口位位置置圖圖6——6無壩壩引引水水樞樞紐紐第六六章章引引水水樞樞紐紐3）無無壩壩渠渠首首設設在在河河道道的的直直段段也也是是不不理理想想，，因因在在直直段段側側向向引引水水時時，，引引水水口口會會產(chǎn)產(chǎn)生生漩漩渦渦，，不不僅僅進進水水量量小小而而且且也也不不均均勻勻。。必必需需從從河河道道的的直直段段引引水水時時，，應應把把引引水水口口設設在在主主流流靠靠近近岸岸邊邊、、河河床床穩(wěn)穩(wěn)定定、、水水位位較較高高、、流流速速較較大大的的地地段段。。（4）渠首位置置應選在干干渠路線比比較短，而而且經(jīng)過的的地方?jīng)]有有陡坡、深深谷及坍方方的地段，，以減少土土方工程量量。2．無壩引水水樞紐的布布置形式無壩引水樞樞紐布置形形式，可分分為一首制制渠首和多多首制渠首首兩類。（1）一首制渠渠首，有彎彎道凹岸渠渠首及導流流堤式渠首首兩種布置置形式。第六章引引水樞樞紐1）彎道凹岸岸渠首：它它適用于河河床穩(wěn)定，，河岸土質質堅固的凹凹岸。由進進水閘、攔攔沙坎及沉沉沙設施等等建筑物組組成，如圖圖6—7所示。進水閘：其其作用是控控制入渠水水流，一般般布置在引引水口處，，應盡量減減少引渠的的長度，以以減小水頭頭損失和減減輕清淤工工程量。引引水口兩側側的土堤應應為喇叭口口的形狀，，以使入渠渠水流平順順，避免出出現(xiàn)漩渦，，減少水頭頭損失。進進水閘的中中心線與河河道水流所所成的夾角角，叫引水水角。一般般應為銳角角，通常為為了使水流流平順，增增大引水量量，常采用用30°～45°。進水閘堰堰頂高程應應高于河床床1.0m～1.5m，與干渠渠渠底齊平或或略高。攔沙坎：其其作用是用用來加強天天然河道環(huán)環(huán)流，使底底沙順利排排走，一般般布置在引引水口的岸岸邊?？驳牡男螤畹诹乱畼袠屑~通常采用““?！毙巍？岔敻吒叱銮椎牡母叨燃s0.5m～1.0m，見圖6—7。沖沙閘：在在洪水期打打開沖沙閘閘，沖洗進進水閘前、、引渠內沉沉積的泥沙沙，見圖6—8，其底板高高程比進水水閘低0.5m～1.0m。沉沙設施：：一般布置置在進水閘閘后面適當當?shù)牡胤?。。通常將總總干渠加寬寬加深而成成沉沙池；；也可建成成廂形的；；或利用天天然洼地布布置成條渠渠沉沙。第九章水水利利樞紐紐圖6－7引嫩渠首攔攔沙坎布置置圖1－攔沙坎；；2—疊梁第六章引引水樞樞紐2）導流堤式式渠首：在在不穩(wěn)定的的河流上及及山區(qū)河流流坡降較陡陡，引水量量較大的情情況下，采采用導流堤堤式渠首來來控制河道道流量，保保證引水。。導流堤式式渠首由導導流堤、進進水閘及泄泄水沖沙閘閘等建筑物物組成。導導流堤的作作用是束窄窄水流，抬抬高水位，，保證進水水閘能引取取所需要的的水量。導導流堤軸線線與主流方方向夾角成成10°～20°，向上游延延長，接近近主流。進水閘與泄泄水排沙閘閘的位置一一般按正面面引水排沙沙的形式布布置，如圖圖6—8（a）所示，進進水閘軸線線與河流主主流方向一一致，沖沙沙閘軸線多多與水流方方向成接近近90°的夾角，以以加強環(huán)流流，有利排排沙。當河河流來水量量較大，含含沙量較小小時，也可可按側面引引水、正面面排沙的形形式布置，，如圖6—8（b）,泄水排沙閘閘方向與水水流方向一一致，進水水閘的中心心線與主流流方向以第六章引引水樞樞紐30°～40°為宜。圖6－8導流堤式渠渠首（a）正面引水水，側面排排沙示意圖圖（b）正面排沙沙，側面引引水示意圖圖第六章引引水樞樞紐2）多首制渠渠首：在不不穩(wěn)定的多多泥沙河流流上，采用用一個引水水口時，常常常由于泥泥沙的淤塞塞而不能引引足所需的的水量，嚴嚴重時甚至至使渠首廢廢棄。這時時應采用多多首制渠首首。多首制渠首首一般設有有2～3條引水渠，，各渠相距距1～2公里，甚至至更遠些。。洪水期僅僅從一引水水口引水，，其余引水水口關閉。?？菟?，，由于水位位較低，則則由幾個引引水口同時時引水，以以保證引取取所需水量量。在圖6－9所示的布置置中有兩條條引水渠與與進水閘相相連。其優(yōu)優(yōu)點是：某某一個引水水口淤塞后后可由其它它引水口進進水，不致致停止供水水；引水渠渠淤積后，，可以輪流流清淤、引引水。其主主要缺點是是清淤工作作量大，維維修費用大大。第九章水水利利樞紐紐圖6－9多首制渠首首布置示意意圖第九章水水利利樞紐紐3）無壩引水水樞紐上下下游河道整整治天然的彎曲曲河道一般般都得擺動動變遷的，，修建無壩壩引水樞紐紐后改變了了原來河道道的水流條條件，加劇劇了河道變變遷，引水水樞紐上下下游應進行行整治。整整治的目的的主要是：：使河道主主流靠近引引水口，并并能維持所所需要的水水位，以便便引入所需需的水量；；調整水沙沙分布結構構，引取表表層清水，，排走底層層泥沙；保保證渠首建建筑物不受受沖擊或淘淘刷破壞，，平順水流流以增加引引水量。河道整治措措施應根據(jù)據(jù)河床的穩(wěn)穩(wěn)定性、地地形、地質質條件、水水力特性，，進行全面面規(guī)劃、綜綜合治理。。通常采取取的措施是是1）修建丁壩壩、順壩：：丁壩、順順壩是用來來控制和束束窄水流，，防止河床床淤積變形形，調整河河寬，并保保護河岸不不受水流沖沖刷的河道道整治建筑筑物，如圖圖6—10所示。第九章水水利利樞紐紐用于引水口口的上游河河岸受水流流沖刷而坍坍塌變形，，河道主流流軸線改變變，偏離引引水口，惡惡化引水條條件等情況況。2）清除引水水口處的凸凸出體：當當引水口前前有硬土堆堆或硬石妨妨礙水流時時，必須清清除，以避避免導致主主流偏離引引水口。3）堵塞河汊汊：當引水水口處河道道枯水時期期形成幾股股汊道時，，河槽位置置頻繁改變變，使枯水水期引水困困難，可用用筑潛壩截截斷汊道，，將水流導導向引水口口。以上各項措措施可單獨獨采用，亦亦可與護岸岸工程綜合合在一起使使用。必須注意的的是丁壩及及順壩屬于于進攻性工工程措施，，在邊界、、邊境河道道治理中應應慎重采用用，避免引引起雙方爭爭端。第九章水水利利樞紐紐圖6—10(a)丁壩1—正常主流軸軸線;2-引水口；3-偏移主流軸軸線；4—原河岸線5—沖刷河岸線線；6-河岸防護；；7-丁壩；8-淺灘第九章水水利利樞紐紐圖6—10(b)順壩1—沉排；2—壩頭；3－壩身；4－壩根；5－格壩；6—護岸第六章引引水樞樞紐四、有壩引引水樞紐布布置1．有壩引水水樞紐位置置選擇首先應根據(jù)據(jù)河道特性性：在彎曲曲河道上應應選擇彎道道凹岸；在在順直河段段，引水口口應選在位位于主流靠靠近河岸的的地方；在在多泥沙河河流上應選選在河床穩(wěn)穩(wěn)定的地段段；兼顧干干渠底高程程應選擇河河岸堅固、、高度適宜宜的地段，，避免增加加渠首土石石方開挖量量；當河流流有支流流流入時，應應選擇支流流匯入處的的上游，如如為了引更更多水量，，亦可選在在其下游，，但應充分分考慮相互互影響。其次考慮地地質條件：：其優(yōu)劣順順序為巖石石地基、沙沙卵石和堅堅實粘土、、沙礫石及及沙基。淤淤泥和流沙沙不宜作為為壩址。再次應考慮慮施工條件件及抗凍條條件：從施施工條件第六章引引水樞樞紐考慮應選取取河道寬窄窄適宜，既既滿足施工工又不使溢溢流壩過大大。從嚴寒寒地區(qū)抗凍凍角度考慮慮應把引水水口設在向向陽的一側側。渠首位置選選擇應按上上述原則擬擬定幾個不不同方案進進行技術經(jīng)經(jīng)濟比較，，擇優(yōu)選取取。2．在多泥沙沙河流上有有壩引水樞樞紐的布置置在多泥沙河河流上有壩壩引水樞紐紐的布置，，其核心問問題就是根根據(jù)河流含含量情況，，選取合理理的泥沙處處理措施。。對于大、、中型渠首首，應通過過水工模型型試驗確定定泥沙處理理措施。根根據(jù)泥沙處處理措施的的不同，渠渠首的布置置形式有如如下幾種。。（1）沉沙槽（（沖沙槽））式渠首：：正面排沙沙、側面引引水的布置置型式。渠渠首由溢流流壩、沖沙沙閘、泄洪洪第六章引引水樞樞紐閘、沉沙槽槽、導水墻墻、進水閘閘及防洪堤堤等建筑物物組成，如如圖6—11所示。溢流壩：抬抬高水位，，以便引水水灌溉；渲渲泄河道多多余的洪水水。根據(jù)河河寬及上游游允許壅高高可建成帶帶閘門的溢溢流壩或攔攔河閘。進水閘：控控制入渠流流量，位于于壩端河岸岸上。多泥泥沙河道上上，進水閘閘的引水角角多為70°～75°的銳角，以以減少水頭頭損失和減減弱橫向環(huán)環(huán)流，使入入渠泥沙減減少。沖沙閘：既既可以定期期沖洗水閘閘前的泥沙沙，又可以以渲泄河道道部分洪水水，使河道道主流趨向向進水閘，，保證進水水閘能引取取所需的水水量。泄洪閘：在在寒區(qū)把沖沖沙閘尺寸寸加大，起起到泄洪、、第六章引引水樞樞紐沖沙、排冰冰作用，避避免冰排從從壩頂渲泄泄，防止冰冰排破壞壩壩體。在文文開河的河河道上，當當泄洪閘能能夠渲泄凌凌汛流量時時，壩前的的冰凌可以以慢慢融化化，也是一一種防止冰冰排的方法法。第六章引引水樞樞紐（a）河南鲇鲇魚山灌區(qū)區(qū)渠首工程程布置圖（（b）陜西千惠惠渠渠首工工程布置圖圖圖6—11沉沙槽式渠渠首工程布布置圖1—導水墻；2—曲線沉沙池池；3—分水墻；4—進水閘；5—沖沙閘；6—壅水壩。第六章引引水樞樞紐導水墻與沉沉沙槽：導導水墻位于于沖沙閘與與溢流壩連連接處，并并與進水閘閘的上游翼翼墻共同組組成沉沙槽槽。當沖沙沙閘沖沙時時，槽內水水流應有較較高流速，，以便沖走走沉沙槽內內的泥沙。。此外，導導水墻還可可攔阻壩前前的泥沙，，以免經(jīng)沉沉沙槽進入入渠道。攔沙坎與導導沙坎：為為防止泥沙沙進入干渠渠，在進水水閘引水口口前設攔沙沙坎，如圖圖6—11（a）。也可在在沉沙槽入入口處設導導沙坎，一一般與水流流方向成30°～40°夾角，其高高度約為沉沉沙槽內水水深的1/4。（2）人工彎道道式渠首：：在不穩(wěn)的的河床上，，修建人工工彎道，根根據(jù)彎道環(huán)環(huán)流分沙的的原理，就就可以正面面引水、側側面排沙，，如圖6—12。人工彎道：：要求其在在汛期能形形成較強烈烈而穩(wěn)定的的橫向環(huán)流流，以利于于引水防沙沙。一般情情況下，彎彎道半第六章引引水樞樞紐徑R≥3B，弧中心線線長度L=（1.0～1.4）R、渠底坡降降i等于或略緩緩于天然河河道的縱向向比降，底底寬B按進水閘流流量的2～2.2倍設計。沖沖沙沙閘：設在在進水閘旁旁靠凸岸的的一側，用用以沖洗引引水彎道淤淤積的泥沙沙，與進水水閘的夾角角為36°～45°為宜。泄洪閘：在在引水彎道道進口處設設置泄洪閘閘，用以泄泄洪和排沙沙，并使河河道主槽靠靠近引水口口。底部高高程與河道道高程相近近，并低于于引水彎道道底高程1～1.5m。軸線與人人工彎道中中心線成40°～45°夾角。在寒寒區(qū)還可以以起到排冰冰的作用。。到下游河道道主槽中去去，避免造造成淤積，，縱坡控制制在0.015～0.02之間，流速速控制在3～第六章引引水樞樞紐（3）底部沖沙沙廊道式渠渠首：根據(jù)水流泥泥沙分層原原理，進水閘引取表表層較清的的水流，底層含沙量量較多的水水流經(jīng)底部沖沙廊道道排到下游游，其布置如圖6—13。適用于缺缺少沖沙流量、、壩前水位位有一定壅高的河流流。其缺點點是結構復雜，廊道道易被淤塞塞，檢修困難。平面面布置有如如下兩種圖6—12人工彎道渠渠首示意圖圖型式。第六章引引水樞樞紐圖6—13底部沖沙廊廊道式渠首首第三節(jié)引引水樞紐第六章引引水樞樞紐1）側面引水水式渠首：：側面面進水閘的的引水角采采用銳角，，如圖6—13（a）所示。由由于引水口口引水時水水流的彎曲曲，產(chǎn)生橫橫向環(huán)流，，使泥沙淤淤積在引水水口上唇附附近，為更更有效排沙沙，在靠近近引水口上上唇部分，，廊道應布布置較密，，而靠近壩壩端部分則則較稀。2）正面引水水、正面排排沙式渠首首：渠渠首進水閘閘與壅水壩壩位于同一一軸線上，，見圖6—13（b），閘底板板下設尺寸寸較大的沖沖沙廊道。。進水閘引引水時，進進口水流無無彎曲現(xiàn)象象，可以減減少泥沙入入渠。同時時廊道尺寸寸較大，亦亦可用來渲渲泄部分洪洪水，即便便在上下游游水位差較較小時，也也能保證通通過沖沙流流量。（4）底欄柵式式渠首：引引水廊道設設在壩內，，廊道頂蓋蓋有欄柵，，當河水從從壩頂溢流流時，一部部分水流經(jīng)經(jīng)過欄柵流流入廊道，，然后由廊廊道的一端端流入渠道道，河第六章引引水樞樞紐流中的推移移質由壩頂頂欄柵滑到到壩的下游游，而隨水水流進入廊廊道的細沙沙則經(jīng)過設設在干渠的的沖沙道排排泄到河道道下游。其其適用于含含有較多大大顆粒推移移質和比降降低較陡的的山溪性河河道上。如如圖6—14所示，樞紐紐由底欄柵柵壩、泄洪洪排沙閘、、導沙坎、、及導流堤堤等建筑物物組成。它它的優(yōu)點是是布置容易易、結構簡簡單、施工工方便、造造價低廉及及便于管理理；缺點是是攔柵空隙隙易被推移移質或漂浮浮物堵塞，，需經(jīng)常清清理；在寒寒區(qū)如果流流量小、水水深淺，欄欄柵易被冰冰塊堵塞或或結冰凍死死。欄柵壩：在在平面布置置上水流正正交，使水水流平順而而均勻地流流入。當河河道洪水流流量較大，，需要另建建溢流堰泄泄洪時，溢溢流堰與其其不一定布布置在同一一軸線上。。欄柵壩頂頂比枯水河河床高1.5m。壩內布置置矩形無壓壓廊道1～2排，每個廊廊道寬1.5～2.0m，廊道內的的水面至第六章引引水樞樞紐欄柵應在0.3m以上，流速速不應小于于4.0m/s，以防止泥泥沙淤泥。。廊道頂安安裝坡度為為0.1～0.2、柵隙1～1.5cm的鋼柵條，，目前廊道道引水流量量多為6～10m3/s，最大達到到30m3/s。泄洪閘與攔攔沙坎：泄泄洪閘位于于攔柵壩靠靠河心的一一側，以便便渲泄洪水水，保持主主槽位置不不變，并有有利于排沙沙。攔沙坎坎位于壩前前，傾斜布布置，將底底流導向沖沖沙閘；也也可做成曲曲線攔沙坎坎，利用環(huán)環(huán)流原理把把泥沙導向向沖沙閘。。（5）兩岸引水水式渠首：：當兩岸均均有灌溉要要求時，應應考慮兩岸岸引水式渠渠首布置。。有如下三三種布置形形式。1）溢流壩兩兩側沉沙槽槽式渠首：：溢流壩兩兩岸分別建建造沉沙槽槽，如圖6—15（a）所示，其優(yōu)優(yōu)點是渠首首布置第六章引引水樞樞紐簡單，造價價較低。缺缺點是當多多泥沙河流流主流擺動動時，總有有一岸引水水條件惡化化，以致引引水不暢。。適用條件件是河道穩(wěn)穩(wěn)定；或河河水滿槽、、水量豐富富、有足夠夠的沖沙流流量，使兩兩岸引水口口前的河床床均能借沖沖沙閘形成成深槽，保保證兩岸引引水。圖6—14底欄柵式渠渠首第六章引引水樞樞紐(a)溢流壩兩側側沉沙槽式式渠首(b)攔河閘閘式首首圖6—15兩岸引引水式式渠首首1—溢流壩壩；2—進水閘閘；3—沖沙閘閘；1—攔河閘閘；2—進水閘閘；3—沖沙閘閘4—攔沙坎坎；5—沉沙槽槽；6—導水墻墻4—攔沙坎坎；5—沉沙槽槽；6—導水墻墻第六章章引引水樞樞紐紐2）攔河河閘式式渠首首：攔攔河閘閘具有有較大大排沙沙能力力，能能保持持天然然河道道自然然穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)，有有利于于兩岸岸引水水防沙沙，缺缺點是是造價價較高高。見見圖6—15（b）。3．少泥泥沙河河流上上綜合合利用用的有有壩引引水樞樞紐布布置少泥沙沙河流流上建建造的的渠首首工程程，通通常都都是綜綜合利利用的的。除除了引引水外外，還還有航航運、、發(fā)電電、養(yǎng)養(yǎng)魚及及筏運運等要要求。。渠首首建筑筑物除除進水水閘、、溢流流壩外外，還還根據(jù)據(jù)具體體運用用要求求，建建造相相應的的專門門建筑筑物，，如船船閘、、電站站、魚魚道、、筏道道等。。進水閘閘應位位于有有引水水要求求的一一岸，，保證證能引引取所所需流流量，，如果果是單單側引引水，，進水水閘與與船閘閘應分分別布布置在在兩岸岸，以以免引引水時時影響響船只只的通通航。。船閘閘應靠靠岸布布置，，以利利操作作；如如果總總干渠渠有通通航要要求，，進水水閘與與船閘閘必須須位于于同一一岸時時，船船閘應應靠岸岸布置置，以以第六章章引引水樞樞紐紐利交通通和裝裝卸貨貨物。。電站站與船船閘應應分設設于不不同的的河岸岸上，，以免免運行行時互互相干干擾。。筏道道、魚魚道的的布置置也要要既滿滿足運運用要要求，，又便便于運運行管管理等等。渠首的的建筑筑物較較多，，渠首首布置置要統(tǒng)統(tǒng)籌考考慮各各建筑筑物的的運用用、施施工、、管理理等因因素。。一般般按相相似工工程經(jīng)經(jīng)驗擬擬定幾幾個方方案，，經(jīng)技技術、、經(jīng)濟濟比較較后加加以確確定。。大、、中型型渠首首宜通通過水水工模模型試試驗確確定。。如圖圖6—16是引水水、航航運綜綜合利利用渠渠首布布置圖圖。第六章章引引水樞樞紐紐圖6－16綜合利利用渠渠首第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地一、概概述1.沉沙地地的作作用在多泥泥沙河河流上上取水水時，，雖在在取水水口采采取了了防沙沙措施施，但但水的的含沙沙量和和粒徑徑還不不能完完全滿滿足用用水的的要求求。因因此可可在進進水口口下游游設置置沉沙沙池，，通過過擴大大過水水斷面面，減減小流流速，，沉淀淀不符符合用用水要要求的的泥沙沙。灌灌溉用用水時時，應應沉淀淀粒徑徑大于于0.03mm～0.05mm的泥沙沙。對對發(fā)電電引水水，沉沉淀粒粒徑大大于0.25mm的泥沙沙即可可。沉沉沙池池的沉沉沙率率一般般在80%～90%。2.沉沙池池的類類型按其池池廂的的平面面形狀狀可分分為：：廂式式沉沙沙池、、條渠渠沉沙沙池及及曲線線形沉沉沙池池等幾幾種形形式。。第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地(1)廂式(又稱直直線形形)沉沙池池它它是是一種種規(guī)則則整齊齊的廂廂槽沉沉沙設設施，，按沉沉沙室室的多多少可可分為為單室室、雙雙室、、多室室及有有側渠渠等四四種。。單室沉沉沙池池[圖6-17(a)]是最簡簡單的的一種種，在在池的的末端端設沖沖沙底底孔，，用以以沖洗洗沉淀淀在池池中的的泥沙沙。單單室沉沉沙池池沖沙沙時，，必須須停止止供水水，以以免沖沖沙時時將大大量泥泥沙帶帶入渠渠道。。圖6-17(b)是帶有有側渠渠的沉沉沙池池，沖沖沙時時可由由側渠渠供水水，但但這時時供水水的含含沙量量是比比較大大的。。為了了減少少入渠渠泥沙沙量，，盡量量選在在需水水量小小的時時候進進行沖沖洗。。當引引水流流量大大于15m3/s～20m3/s時，單單室沉沉沙池池的尺尺寸較較大，，其沖沖洗時時間較較長，，效果果不好好第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地，這時時可采采用雙雙室或或多室室沉沙沙池。。雙室室沉沙沙池的的設計計一般般有兩兩種情情況：：一是是沉沙沙池中中每個個沉沙沙室都都能通通過總總干渠渠的全全部流流量，，可以以輪流流沖洗洗，連連續(xù)供供水；；二是是沉沙沙池的的每個個沉淀淀室只只通過過總干干渠流流量的的一半半，當當一個個沉淀淀室沖沖洗時時，另另一個個沉淀淀室則則通過過超額額流量量。多多室沉沉沙池池的每每個沉沉淀室室通過過的流流量可可以平平均分分配，，一室室沖洗洗時，，其余余各室室共同同通過過全部部流量量。多多室沉沉沙池池不但但可以以連續(xù)續(xù)供水水，而而且沖沖沙流流量也也小。。第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地圖6-17廂式沉沉沙池池（a）單室沉沉沙池池;（b）帶側渠渠沉沙沙池;（c）雙室沉沉沙池池;（d）多室沉沉沙池池第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地(2)曲線形形沉沙沙池這這種沉沉沙池池是利利用彎彎道環(huán)環(huán)流的的原理理，將將沉沙沙池做做成具具有90°°內角的的彎曲曲渠道道，如如圖6-18。使干干渠中中含泥泥沙的的水流流經(jīng)過過沉沙沙池時時，將將泥沙沙淤積積在彎彎道的的凸岸岸，并并由沖沖沙廊廊道沖沖走。。它不不僅結結構簡簡單，，施工工方便便，造造價低低廉，，且沉沉沙效效率高高，可可達90%以上。。(3)條渠沉沉沙池池利利用用天然然洼地地作為為沉沙沙區(qū)，，在沉沉沙區(qū)區(qū)內用用圍堤堤或格格堤分分成若若干個個條渠渠，，使粗粗沙沉沉積，，如圖圖6-19。每一一條渠渠淤滿滿后，，即可可用來耕耕種，，不必必清淤淤。這這種形形式的的沉沙沙池不不僅簡簡單、、經(jīng)濟濟，而而且可可以與與放淤淤改土土、改改良沙沙荒、、鹽堿堿以及及淤背背固堤堤結合合起來來，使使河流流的水水沙資資源得得到綜綜合利利用，，在黃黃河下下游的的引水水工程程中應應用較較多。。第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地圖6-18曲線沉沉沙池池圖圖6－19條渠沉沉沙池池1—進水閘閘；2—渠道；；3—沉沙條條渠第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地二、廂廂式(直線式式)沉沙池池的設設計1.廂式沉沉沙池池的工工作情情況廂式沉沉沙池池是一一個斷斷面尺尺寸遠遠大于于引水水渠的靜水水池。。由于于斷面面突然然擴大大，入池流流速顯顯著減減小(一般為為0.2m/s～0.3m/s)，挾沙能能力大大大降降低，，使泥泥沙在在池中中沉積積。通通常粗粗顆粒粒泥沙沙沉淀淀在池池的首首端，，逐漸漸形成成三角角洲。。隨著著時間間的推推移，，三角角洲向向前發(fā)發(fā)展，，較細細顆粒粒的泥泥沙則則由三三角洲洲前端端沉入入池底底，形形成異異重流流。異異重流流運行行至池池的末末端即即停止止前進進而淤淤積下下來。。為了提提高沉沉沙效效果，，沉沙沙池內內應水水流平平順順，流流速分分布均均勻，，避免免產(chǎn)生生渦流流或或集中中底流流等現(xiàn)現(xiàn)象，，而而影響響泥沙沙沉淀淀為此此，通通常在在沉沙沙池進進口設設計過過渡第六章章引引水樞樞紐紐沉沙沙地地段與渠渠道相相連，，使水水流平平順均均勻地地擴散散。由由于水水流的的自由由擴散散角為為10°°—20°°，通常常在進進口處處設擴擴散墻墻或安安裝靜靜水格格柵等等使水水流均均勻擴擴散的的裝置置，如如圖6-21；為了了保證證池中中流速速分布布均勻勻，可可用分分水墻墻將沉沉沙池池分成成2～3個沉沉淀淀室室。。分分水水墻墻的的高高度度約約為為設設計計泥泥沙沙淤淤積積高高度度。。沖沖沙沙廊廊道道的的進進口口設設在在沉沉沙沙池池末末端端沖沖洗洗流流速速不不應應小小于于2.0m/s-3.0m/s。第六六章章引引水水樞樞紐紐沉沙沙地地圖6－20沉沙沙池池平平面面布布置置示示意意圖圖1——引水水渠渠2——進口口聯(lián)聯(lián)接接段段3——進水水欄欄4——沉淀淀室室5－分分水水墻墻6－出出口口連連接接段段7－沖沖沙廊廊道道第六六章章引引水水樞樞紐紐沉沙沙地地圖6-21沉沙沙池池進進口口布布置置示示意意圖圖第六六章章引引水水樞樞紐紐沉沙沙地地2.廂式式沉沉沙沙池池基基本本尺尺寸寸的的確確定定廂式式沉沉沙沙池池的的基基本本尺尺寸寸包包括括池池廂廂的的長長度度、、寬寬度度及及深深度度。。(1)池廂廂長長度度L的