[科普中國]-輸水建筑物

輸水建筑物是指連接上下游引輸水設(shè)置的水工建筑物的總稱。當(dāng)引輸水至下游河渠，引水建筑物即輸水建筑物。當(dāng)引輸水至水電廠發(fā)電，則輸水建筑物包括引水建筑物和尾水建筑物。

簡述輸水建筑物是把水從取水處送到用水處的建筑物，實(shí)際上它和取水建筑物是不可分割的。

輸水建筑物可以按結(jié)構(gòu)型式分為開敞式和封閉式兩類，也可按水流形態(tài)分為無壓輸水和有壓輸水兩種。最常用的開敞式輸水建筑物是渠道，自然它只能是無壓明流。封閉式輸水建筑物有隧洞及各種管道（埋于壩內(nèi)的或者露天的），既可以是有壓的，也可以是無壓的。

輸水建筑物除應(yīng)滿足安全、可靠、經(jīng)濟(jì)等一般要求外，還應(yīng)保證足夠大的輸水能力和盡可能小的水頭損失。1

輸水建筑物在運(yùn)用前、運(yùn)用中和運(yùn)用后均可能因設(shè)計(jì)、施工和管理中的失誤、或因混凝土結(jié)構(gòu)缺陷、基礎(chǔ)地質(zhì)缺陷以及隨時(shí)間的推移，導(dǎo)致其引水隧洞、輸水涵管和渠道等產(chǎn)生不同程度的劣化，故及時(shí)檢查、養(yǎng)護(hù)和修理以防患于未然就成為水工程病害處理的重要內(nèi)容。

類型輸水建筑物分明流輸水建筑物和壓力輸水建筑物兩大類。

1．明流輸水建筑物

明流輸水建筑物有多種用途，包括供水、灌溉、發(fā)電、通航、排水、過魚、綜合等，按其水流流態(tài)有穩(wěn)定與不穩(wěn)定之分；按其結(jié)構(gòu)形式有渠道、隧洞、高架水槽、坡道水槽、坡道上無壓水管、渡槽、倒虹吸管等多種形式。

渠道是明流輸水建筑物中最常用的一種，渠側(cè)邊坡是否穩(wěn)定是關(guān)注的重點(diǎn)之一。控制渠道漏水也是渠道修建中的重要問題，

水槽用于山區(qū)陡坡、地質(zhì)條件不良的情況，或因修建渠道造價(jià)很高而用之。放在地面上的稱座槽，架在棧橋上的為高架水槽。

隧洞是另一種應(yīng)用廣泛的明流輸出建筑物。隧洞的斷面形式與所經(jīng)地區(qū)的工程地質(zhì)條件密切相關(guān)。堅(jiān)固穩(wěn)定巖體中的明流輸水隧洞可不用襯砌，必要時(shí)采用錨桿加固或噴混凝土護(hù)面。有的為減少糙率和防滲對洞壁作襯砌；有的為支承拱頂山巖壓力，只對拱頂襯砌；有的則全部襯砌。

明流水管也可作為明流輸水道的組成部分，一般用鋼筋混凝土制成。

渡槽是一種用于跨越河流或深山谷所用的輸水建筑物。一般布置在地質(zhì)條件良好，地形條件有利的地段。大型渡槽的支承橋常采用拱橋。

倒虹吸管是另一種跨越式輸水建筑物，也布置在地質(zhì)條件良好、河谷岸坡穩(wěn)定、地形有利的地段。

明流輸水道上還設(shè)置有調(diào)節(jié)流量的一些建筑物，如節(jié)水閘和分水閘、溢水堰和泄水閘、排水閘等。

2．壓力輸水建筑物

壓力輸出建筑物用于水力發(fā)電、供水、灌溉工程。其運(yùn)行特點(diǎn)是滿流、承壓，其水力坡線高于無壓輸水建筑物。

壓力輸水建筑物有管道和隧洞兩種形式。管道按其材料有鋼管、鋼筋混凝土管、木管等。安放在地面上的管道叫明管，埋入地下的稱埋管。壓力隧洞一般為深埋，上有足夠的覆蓋巖層厚度，并選在地質(zhì)條件應(yīng)比較好，山巖壓力較小的地區(qū)。

壓力輸水建筑物承受的基本荷載有建筑物自重、水重、管內(nèi)式洞內(nèi)的靜水壓力、動(dòng)水壓力、水擊壓力、調(diào)壓室內(nèi)水位波動(dòng)產(chǎn)生的水壓力、轉(zhuǎn)彎處的動(dòng)水壓力、隧洞襯砌上的山巖壓力及溫度荷載。特殊荷載有水庫或前池最高蓄水位時(shí)的靜水壓力、地震荷載等。

壓力隧洞從結(jié)構(gòu)形式上分為無襯砌（包括采用噴錨加固的）、混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌、鋼板襯砌等幾種；從承受的內(nèi)水壓力水頭來分，可分為低壓隧洞和高壓隧洞。

壩內(nèi)埋鋼管在壩后式電站中經(jīng)常采用。一般有三種布置方式：管軸線與壩下游面近于平行、平式或平斜式、壩后背管。鋼管一般外圍混凝土。2

常見病害輸水建筑物常見的共同病害有以下三種類型：

(1)水流作用引起的破壞。輸水建筑物在長期運(yùn)行過程中，臨水面直接接觸水流，在水壓力、流速、泥沙、冰凌、漂浮物以及水中侵蝕介質(zhì)等作用或影響下，建筑物常常會(huì)受到來自水流的破壞作用，主要破壞形式有沖蝕(沖磨、氣蝕)、淘刷、淤塞、環(huán)境水侵蝕等。

(2)基礎(chǔ)的變形或約束引起的破壞。輸水建筑物多以地基、圍巖、墩柱排架以及其他建筑物為基礎(chǔ)，由于輸水建筑物沿線布置往往較長，基礎(chǔ)對建筑物的作用荷載、基礎(chǔ)的非均勻沉陷或變形引起的內(nèi)力，溫度荷載作用下地基的約束力等均會(huì)造成輸水建筑物的破壞，主要破壞形式是建筑物失穩(wěn)、裂縫、滲漏等。

(3)進(jìn)口控制設(shè)備的老化、銹蝕破壞。3

檢查養(yǎng)護(hù)(1)運(yùn)用前的檢查。在水庫蓄水過程中，主要檢查洞身有無變形、裂縫。要注意檢查涵洞所在壩段有無裂縫、蓄水后壩的下游坡涵洞出口處周圍有無潮濕和漏水現(xiàn)象。

(2)運(yùn)用期間的檢查。運(yùn)用期主要檢查以下幾方面：

1)輸水期間，要經(jīng)常注意觀察和傾聽洞內(nèi)有無異常聲響。如聽到洞內(nèi)有咕咕咚咚陣發(fā)性的響聲或轟隆隆的爆炸聲，說明洞內(nèi)有明滿流交替的情況，或者有些部位產(chǎn)生了氣蝕現(xiàn)象。

2)運(yùn)用期間、要經(jīng)常檢查埋設(shè)涵洞的土壩上下游壩坡有無塌坑、裂縫、潮濕或漏水，并注意觀察涵洞出流有無渾水。

3)運(yùn)用期間，要經(jīng)常觀察洞的出口流態(tài)是否正常，如泄量不變，水躍的位置有無變化、主流流向有無偏移、兩側(cè)有無漩渦等，以判斷消能設(shè)備有無損壞。

(3)停水后的檢查。隧洞和涵洞輸水后都需進(jìn)行檢查。較大的洞，放水后要有人進(jìn)洞檢查，洞壁有無裂縫和漏水的孔洞，閘門槽附近有無氣蝕現(xiàn)象。停水期間應(yīng)注意洞內(nèi)是否有水流出，檢查漏水的原因。對下游消能建筑物要檢查有無沖刷和損壞。

(4)閘門啟閉機(jī)械的檢查養(yǎng)護(hù)。輸水建筑物的閘門和啟閉機(jī)械要經(jīng)常進(jìn)行檢查養(yǎng)護(hù)，保證其完整和操作靈活。對閘門啟閉機(jī)械需經(jīng)常擦洗上油，保持潤滑靈活。啟閉動(dòng)力設(shè)備要經(jīng)常檢查維修，確保工作可靠，并應(yīng)有備用設(shè)備。

(5)過水能力的核算。輸水隧洞投入運(yùn)用后，需對其過水能力進(jìn)行核算，對于無壓輸水隧洞更應(yīng)檢查，防止產(chǎn)生明滿流交替現(xiàn)象。洞內(nèi)水深不大于洞高的3/4，保持有自由表面的無壓流態(tài)。

(6)其他檢查養(yǎng)護(hù)工作。北方嚴(yán)寒季節(jié)，需注意庫面冰凍對輸水隧洞進(jìn)水塔造成破壞。位于地震區(qū)的水庫，在發(fā)生5度以上地震后，與大壩和溢洪道一樣，應(yīng)對輸水隧洞進(jìn)行全面的檢查。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強(qiáng) - 副教授 - 西南大學(xué)