一、跌水

跌水有单级跌水和多级跌水两种形式，两者构造基本相同。一般单级跌水的跌差小于3～5m，超过此值时宜采用多级跌水。

（一）单级跌水

单级跌水常由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段所组成。

图12-60　进口连接段

1.进口连接段

为使渠水平顺进入跌水口，使水流有良好的水力条件，常在渠道与跌水口之间设连接段。其形式有扭曲面、八字墙、圆锥形等。扭曲面翼墙较好，水流收缩平顺，水头损失小，是常用形式。

连接段长度L与上游渠底宽B和水深H的比值有关，B/H越大，L越长。连接段底边线与渠道中线夹角α不超过45°（图12-60）。

连接段常用砌石或混凝土衬砌，以防止水流冲刷和延长渗径，防止绕渗及减少跌水墙后和消力池底板的渗透压力。

连接段翼墙在跌水口处应有一段直线段，墙顶应高出渠道最高水位0.3m。

为了防止渗漏和延长渗径，进口连接段前的渠道可设置铺盖。

2.跌水口

跌水口又称控制缺口，是设计跌水的关键。为使上游渠道水面在各种流量下不产生壅高和降落，常将跌水口缩窄，减少水流的过水断面，以保持上游渠道的正常水深。跌水缺口的形式有矩形、梯形和底部加抬堰等形式（图12-61）。

图12-61　跌水口形式

（a）矩形跌水口；（b）梯形跌水口；（c）、（d）抬堰式跌水口

（1）矩形跌水口[图12-61（a）]。跌水口底部高程与上游渠底相同。当通过设计流量时，跌水口前的水深与渠道相近。但流量大于或小于设计流量时，上游水位将产生壅高和降落。这种跌水口水流集中，单宽流量大，对下游消能不利。但其结构简单，施工方便，常用于渠道流量变化不大的情况。

（2）梯形跌水口[图12-61（b）]。跌水口底部高程与渠道相同，两侧做成斜坡。这种形式较矩形跌水口有所改善，在通过各种流量时，上游渠道不致产生过大壅水和降落现象。其单宽流量较矩形为小，减小了对下游渠道的冲刷。常用于流量变化较大或较频繁的情况。梯形跌水口的单宽流量仍较大，水流较集中，造成下游消能困难。

（3）抬堰式跌水口[图12-61（c）]。在跌水口底部作一抬堰，其宽度与渠底相等。这种跌水口在通过设计流量时，能使跌水口前水深等于渠道正常水深。但通过小流量时，渠道水位将产生壅高，同时抬堰前易造成淤积，对含沙量大的渠道不宜采用。有时为了解决淤积问题，在堰上作矩形小缺口[图12-61（d）]。

3.跌水墙

跌水墙有直墙和倾斜面两种，多采用重力式挡土墙。由于跌水墙插入两岸，其两侧有侧墙支撑，稳定性较好，设计时常按重力式挡土墙设计，但考虑到侧墙的支撑作用，也可按梁板结构进行计算。

在可压缩性的地基上，跌水墙与侧墙间常设沉陷缝。在沉陷量小的地基上，可不作接缝，将两者固接起来。

为防止上游渠道渗漏而引起跌水下游的地下水位抬高，减小渗流对消力池底板等的渗透压力，应做好防渗排水设施。

4.消力池

跌水墙下设消力池，使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。

消力池在平面布置上有扩散和不扩散形式，它的横断面形式一般为矩形、梯形和折线形。折线形布置为渠底高程以下为矩形，渠底高程以上为梯形。

5.出口连接段

下泄水流经消力池后，在出口处仍有较大的能量，流速在断面上分布不均匀，对下游渠道常引起冲刷破坏。为改善水力条件，防止水流对下游冲刷，在消力池与下游渠道之间设出口连接段。其长度应大于进口连接段。

消力池末端常用1∶2或1∶3的反坡与下游渠底相连。扩散角度一般用30°～48°。

在出口连接段后的渠道仍应用干砌石、浆砌石或混凝土衬砌，以调整水流，防止冲刷，其护砌长度一般不小于三倍下游水深。

（二）多级跌水

多级跌水的组成和构造与单级跌水相同。只是将消力池做成几个阶梯，各级落差和消力池长度都相等，使每级具有相同的工作条件，并便于施工（图12-62）。

图12-62　多级跌水

1—防渗铺盖；2—进口连接段；3—跌水墙；4—护底；5—消力池；6—侧墙；7—泄水孔；8—排水管；9—反滤体；10—出口连接段；11—出口整流段；12—集水井

多级跌水有设消力槛和不设消力槛两种形式。一般在上一级消力池末端设置一定高度的尾槛，用来造成淹没水跃，并作为下一级的控制堰口，各级同样布置。消力池的尾槛上常留10cm×10cm或20cm×20cm的泄水孔，以放空消力池内的积水。消力池的长度一般不超过20m，所以沉陷缝常设在池的两端，缝内设止水。

多级跌水的分级数目和各级落差大小，应根据地形、地质、工程量大小等具体情况综合分析确定。当受地形地质条件影响较大时，也可修建不连续的多级跌水。工程实践说明，多级跌水的跌水墙工程量与其数目成反比，即增加跌水数目，减小各级落差，在一般情况下，跌水墙的工程量将减小。

有时为了充分利用水资源，可考虑在落差集中处修建小水电站。