更新时间:2023-11-10 23:14
使上游渠道(河、沟、水库、塘、排水区等)水流自由跌落到下游渠道(河、沟、水库、塘、排水区等)的落差建筑物。跌水多用于落差集中处,也常与水闸、溢流堰连接作为渠道上的退水及泄水建筑物。根据落差大小,跌水可做成单级或多级。跌水主要用砖、石或混凝土等材料建筑,必要时,某些部位的混凝土可配置少量钢筋或使用钢筋混凝土结构。
跌水【cascade】沟底为阶梯形,呈瀑布跌落式的水流。有天然跌水和人工跌水,人工跌水主要用于缓解高处落水的冲力。
跌水是园林水景(活水)工程中的一种:一般而言,瀑布是指自然形态的落水景观,多与假山、溪流等结合;而跌水是指规则形态的落水景观,多与此同时建筑、景墙、挡土墙等结合。瀑布与跌水表现了水的坠落之美。瀑布之美是原始的、自然的,富有野趣,它更适合于自然山水园林;跌水则更具形式之美和工艺之美,其规则整齐的形态,比较适合于简洁明快的现代园林和城市环境。
根据落差大小,跌水可分为单级跌水和多级跌水。以砌石和混凝土建造者居多。
在落差较小的情况下,一般3~5m的落差时,采用单级跌水。
单级跌水由5部分组成。
①进口连接段,即上游渠道和控制堰口间的渐变段。常用形式有扭曲面、八字墙等。
②控制缺口:是控制上游渠道水位流量的咽喉,也称控制堰口。它控制和调节上游水位和通过的流量,常见缺口断面形式有矩形、梯形等,可设或不设底槛,可安装或不安装闸门。矩形缺口只能在通过设计流量时使缺口处水位与渠道水位相近,而在其他流量时,上游渠道将产生壅水或降水现象。梯形缺口较能适应上游渠道水位流量关系的变化,在实际中广泛采用。为了减小上游水面降落段长度,也可将缺口底部抬高做成抬堰式缺口。渠道底宽和流量较大时,可布置成多缺口。有时在控制缺口处设置闸门,以调节上游渠道水位。
③跌水墙,即跌坎处的挡土墙,用以承受墙后填土的压力,有竖直式及倾斜式两种,在结构上跌水墙应与控制缺口连结成整体同控制堰口连结成整体。
④消力池,位于跌坎之下,其平面布置有扩散和等宽两种形式。横断面有矩形、梯形、复合断面形,用于消除因落差产生的水流动能。
⑤出口连接段:其作用是调整出池水流,将水流平稳引至下游渠道。
落差在5 米以上时 ,一般采用多级跌水。多级跌水的结构与单级跌水相似。其中间各级的上级跌水消力池的末端,即下一级跌水的控制堰口。多级跌水的分级数目和各级落差大小,应根据地形、地基、工程量、建筑材料、施工条件及管理运用等综合比较确定。一般各级跌水均采用相同的跌差与布置。跌水设计需要解决的主要问题是上游平顺进流和下游充分消能。
跌水的设计应设法使上游水位不受影响并能平顺进流,下游能充分消能。为此要求:(1)进口段左右对称,并有足够长度,使水流渐变收缩,单宽流量分布均匀。(2)控制缺口的型式和尺寸,应保证在通过各级流量时,上级渠道不发生或只发生很少的壅水和降水。(3)为避免下游冲刷,根据上下游衔接的具体情况,采用经济合理的消能措施。为防止出池水流冲刷下游渠道,在消力池与下游渠道间设置一定长度的连接护砌段,以调整流速,平顺流态。
硬墙水池会使水直接从堰口流入较低的水域,但许多水体是具有一个凸缘沟渠。可由供水处运送瀑布水到较低的水域。这个凸缘沟渠可以保证水流入较低的水域而不错过水池,这个沟渠可以用混凝土浇筑,或者从几块平的石头中构建,大容量的水需要特殊的构建。
为保证水不流出凸缘沟渠,支撑这个沟渠,在其底部也需要一些特定的墙体,在供水端需要锚,沟渠的水流量越大,开凿沟渠的难度越大,如果可能,这个沟渠应轻微倾斜,可以使水向下流,并能使水较远地如射到较低的水域。
如果水站附在凸缘沟渠末端,倾斜沟渠或切割—平嵌线。平嵌线是在沟渠底面的一个浅薄的切块,同沟渠一样,平嵌线可以引导水流。沟渠之间的表面牵引力使得水能下落,而不是粘附在表面,平嵌线可以用锯锯开,应大约有1/4英寸深,同沟渠一样宽。
所谓多层瀑布的安装可以用多层池底和凸缘的沟渠来建造,也可以是一个瀑布的供水处(图5)。要仔细安排沟渠的主置,从而保证水落到目的地。
挖掘沟渠的整个路径,保持连贯的倾斜度,可以从高到低提供连续的水流。不同的斜坡提供更多样的水流,但是要求水道加宽以调整此区域较高的水流量,沟渠的边缘需要提升足够高度,以使水在沟渠里不溢出。