【摘　要】　南水北调排洪渡槽由于受地形限制，进出口布置比较复杂。通过对南水北调中线应急供水工程排洪渡槽设计，对进出口渐变段（喇叭口）
布置、排洪渡槽纵坡确定和槽身多纵梁、多侧墙结构型式的适用条件等分析，为同类建筑物设计提供参考。
【关键词】　渐变段；纵坡；多纵梁；多侧墙；南水北调工程；排洪渡槽

中图分类号：TV672.3(22)              文献标识码：B                文章编号：1000-0860(2005)04-0048-02
                          Analysis on structure layout of flood discharge aqueduct:  			                
                                                      Mid-route of South-to-North Water Transfer Project
                                               SONG Bao-sheng, WANG Hai-ying
        (Hebei Research Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower, Tianjin 300250, China)
Abstract: Since  the  limitation  of  the  topographic  condition,  the layout of the intake and the outlet of the flood discharge  
aqueduct  (for  the  emergency  water  supply project for the Beijing-Shijiazhuang section on the Mid-route of South-to-North Water 
Transfer Project) is more complicated. Through the design of the aqueduct, the analyses are  made on the arrangement of the transit-
ion sections of both the intake and the outlet, the determination of the longitudinal slope of  the  aqueduct  and  the suitable co-
nditions for the multi-longitudinal slope and multilongitudinal beam with multi-sidewall of the aqueduct body, which provide the si-
milar structures with the available references.
Key words:   transition section ;  longitudinal slope;  multi- longitudinal beam;  multi-sidewall; South-to-North Water Transfer 
Project; flood discharge aqueduct
1  工程简介
    南水北调中线京石段应急供水工程，起点为石家庄市西郊，终点为北拒马河中支南岸，全长227.391km， 该段共布置左岸排洪建筑物105座，为Ⅰ等
1级建筑物，其中渡槽23座。设计标准为50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核； 进出口渐变段建筑物级别为3级。 设计流量为11.5 ~184.8m3/s， 校
核流量15.4 ~264.1m3/s。其中19座布置在天然河沟明显的沟槽上，4座布置在没有明显河沟的坡水区。
2  进、出口渐变段布置问题
2.1  进口导墙结构型式及相应参数的选取
2．1．1  型式选择
    渡槽进口渐变段一般采用圆弧型、八字型导墙或扭曲面等结构型式，扭曲面水流连接平顺，水头损失小，但施工复杂，设计宜选用前两种结构型式。
2．1．2  导墙圆弧半径和八字导墙收缩角的选取
    排洪渡槽设计的一个主要目的是在一定的结构尺寸下力求泄量最大。对于排洪渡槽， 泄量由进口宽顶堰和槽内均匀流决定，由宽顶堰控制泄量的渡
槽，泄量与进口导墙圆弧半径和收缩角有关。
    对于进口为宽顶堰流且采用圆弧导墙情况,根据《水力学》导墙圆弧半径与渡槽进口宽度的比值（r/b）大于0.5时流量系数最大，因此，在地形条件
允许的条件下，进口圆弧半径当应满足此要求。
    对于进口为宽顶堰流且为八字型导墙情况,其收缩角不同资料建议值有所不同。《水力学》介绍,对应收缩角为26.56°时流量系数最大；《涵洞》中
介绍，按水流条件进口收缩角可取13°左右；《溢洪道设计规范》（SL253－2000）中规定，在进水渠底宽顺水流方向收缩时，进水渠首、末端底宽之比
在1.5~3之间，若收缩段长度取首、末端底宽的1.5~2.5倍， 首末端底宽之比取3，收缩角最大值为18.4°~11.3°；根据京石段唐河二干二支排洪倒虹吸
水工模型试验,进口收缩角为17°，当发生设计以上流量时进口水面平稳，进口八字墙收缩角选取17°~13°是适宜的。
2.2  出口渐变段结构型式及相应参数的选取
    出口渐变段的布置是为了达到水流均匀扩散，并与下游水面平顺衔接的目的。下游渐变段的结构型式从水流均匀扩散考虑采取八字型结构比较合理。
在出口流速较小时，根据地形也可采取圆弧导墙连接。根据《水闸设计规范》（SL265－2000）下游导墙的扩散角宜采取7°~12°。《涵洞》中介绍八字
型翼墙取12°左右。唐河二干二支排洪倒虹吸水工模型试验，扩散角为17°，在设计洪水情况下时，主流在渐变段内摆动，在主流两侧出现回流现象。
因此笔者认为渡槽出口渐变段八字墙扩散角不宜超过12°。
2.3  进出口渐变段的长度的确定
    考虑天然河沟的不规则性，宽度和深度差异较大，天然纵坡较大，常遇洪水到校核洪水的天然流量从几个到数百个等因素,排洪渡槽进出口渐变段长
度既要考虑水流的平稳过渡，又要考虑渐变段与两侧天然地形衔接，其长度应在上述规定的导墙收缩角和扩散角条件下,由导墙与两岸边坡相交的长度确
定。通过结构的布置分析，23座排洪渡槽设计进口渐变段长度在15～40m之间，出口渐变段长度在15~45.5m之间。
3  渡槽纵坡的选取
    京石段干渠沿太行山东麓北上，沿线天然地形坡度大，23座渡槽天然沟底和坡面纵坡在0.7％~16％之间，大部分在1％~3％之间。根据灌区丛书《渡
槽》介绍槽身纵坡一般在1/500~1/1500之间。《涵洞》中介绍急流槽式涵洞，其坡度等于或接近天然坡度， 急流槽式涵洞洞底纵坡一般不宜大于5％。
《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）规定桥面纵坡不宜大于4％。
    通过左岸排洪渡槽设计体会，槽身纵坡选取首先考虑与天然纵坡一致，使得渡槽进出口平顺连接；不能达到与天然纵坡一致时， 也应选择较大的纵
坡，使得槽内水面线尽可能降低， 槽身侧墙和槽内水荷载尽可能小， 以达到经济合理的要求； 但纵坡的选取宜控制槽内流速在5~6 m/s范围内，避免
高速水流对槽身和出口造成冲刷。
    另外，上游天然河沟纵坡大， 一般为急流，槽身水流保持急流状态，避免由上游急流到槽内缓流而产生水跃和不稳定的水流现象。即使不可避免也
应考虑采用其他措施，将不稳定水流现象发生在槽身以前。通过对23座渡槽水力计算纵坡设计在1/100~1/500范围内。
4  预应力混凝土多纵梁与多侧墙结构的选取
    左岸排洪渡槽槽身纵向结构考虑了预应力混凝土多纵梁和多侧墙两种结构型式。多纵梁结构纵向为并排的多根简支梁， 在纵梁顶上设置单孔过水矩
形槽。多侧墙结构以过水侧墙代梁，侧墙与底板、底板下纵梁连成整体，纵向为简支结构， 横向根据过水流量可设置一孔一联和多孔一联。
    多纵梁结构没有墩头损失，同时槽身湿周小、槽宽相同条件下排泄相同流量时，水深小，侧墙高度小， 上游壅水高度小，在坡水区由于上游壅水高
度限制，此结构比较适宜，且该结构具有受力明确，可预制拼装等优点。
    多侧墙结构墩头有局部墩头损失，与多纵梁净宽相同和等深时泄量相对要小，但该结构纵梁刚度大， 承受纵向荷载大，在要求承受的荷载和跨度较
大时更合适一些。考虑应急段总干渠加大水位以上0.75m流冰要求，多侧墙结构梁底到底板之间距离较短，部分天然河沟需要修建上排洪渡槽时，多纵梁
结构则不能满足此要求，只能修建多侧墙结构排洪渡槽。
    通过对23座排洪渡槽的设计分析，进出口渐变段宜选用圆弧型或八字型导墙结构型式，圆弧型导墙半径选取进口宽度的0.5倍以上，八字型导墙收缩
角适宜范围为13°～17°，出口扩散角不宜超过12°。排洪渡槽纵坡范围为1/100～1/5000。槽身结构为多侧墙和多纵梁两种结构型式，多纵梁结构较适
宜坡水区地形等几点体会，供同类建筑物工程设计借鉴参考。