二、渠系建筑物
为了准确调节水位、控制流量、分配水量、穿越各种障碍，满足灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道上兴建的水工建筑物，统称渠系建筑物。
渠系建筑物的种类较多，按其主要作用可分为以下几种。
1.控制建筑物
主要作用是调节各级渠道的水位和流量，以满足各级渠道的输水、配水和灌水要求，如进水闸、节制闸、分水闸等。
2.泄水建筑物
主要作用是保护渠道及建筑物安全，用以排放渠中余水、入渠的洪水或发生事故时的渠水，如退水闸、溢流堰、泄水闸等。
3.交叉建筑物
渠道经过河谷、洼地、道路、山丘等障碍时所修建的建筑物，主要作用是跨越障碍、输送水流。如渡槽、倒虹吸管、桥梁、涵洞、隧洞等。常根据建筑物运用要求、交叉处的相对高程，以及地形、地质、水文等条件，经比较后合理选用。
4.落差建筑物
渠道通过地面坡度较大的地段时，为使渠底纵坡符合设计要求，避免深挖高填，调整渠底比降，将渠道落差集中所修建的建筑物，如跌水、陡坡等。
5.量水建筑物
为了测定渠道流量，达到计划用水、科学用水而修建的专门设施，如量水堰、量水槽、量水喷嘴等。工程中，常利用符合水力计算要求的渠道断面或渠系建筑物进行量水，如水闸、渡槽、陡坡、跌水、倒虹吸等。
6.防沙建筑物
为了防止和减少渠道的淤积，在渠首或渠系中设置冲沙和沉沙设施，如冲沙闸、沉沙池等。
7.专门建筑物
方便船只通航的船闸、利用落差发电的水电站和水力加工站等。
8.利民建筑物
根据群众需要，结合渠系布局，修建方便群众出行、生产的建筑物，如行人桥、踏步、码头、船坞等。
（一）渡槽
渡槽是输送水流跨越沟谷、道路、河渠等的架空输水建筑物。它一般由进出口连接段、槽身、支承结构及基础等组成。槽身放置在支承结构上，槽身重及水重等荷载通过支承结构传给基础，基础再传给地基。渡槽一般适用于渠道跨越深宽河谷或较广阔的洼地等情况，具有水头损失小、便于通航、管理运用方便等特点，是采用最多的一种交叉建筑物。渡槽按支承结构型式可分为梁式、拱式、桁架式、组合式及悬吊式或斜拉式等。其中梁式和拱式是两种最基本也是最常用的渡槽型式。
1.梁式渡槽
梁式渡槽（图6-21）可分为简支梁式，悬臂梁式及连续梁式三种，常用的断面形式有矩形和U形。矩形槽身按其运用及受力条件可分为无拉杆和有拉杆两种情况。U形槽身横断面由半圆加直段构成，槽顶一般设顶梁和拉杆，支座处设端肋。U形槽比矩形槽水力条件更好，纵向刚度更大。
图6-21 梁式渡槽示意图
梁式渡槽的支承结构型式有重力墩、排架等多种型式。其中，重力墩可分为实体墩和空心墩两种形式，排架可分为单排架、双排架及A字形排架等型式。
2.拱式渡槽
拱式渡槽与梁式渡槽相比，主要区别在于支撑结构。按照主拱圈的结构型式可分为板拱、肋拱和双曲拱；按主拱圈设铰情况可分为无铰拱、双铰拱等；按建筑材料可分为砌石拱和混凝土拱等型式；根据拱上结构型式的不同，拱式渡槽又可分为实腹式和空腹式两类。
拱式渡槽由槽身、主拱结构、拱上结构、基础等部分组成，如图6-22所示。
图6-22 拱式渡槽示意图(https://www.daowen.com)
1—主拱圈；2—拱顶；3—拱脚；4—边墙；5—拱上填料；6—槽墩；7—槽台；8—排水管；9—槽身；10—垫层；11—渐变段；12—变形缝
（二）倒虹吸管
倒虹吸管是输送渠水通过河渠、山谷、道路等障碍物的有压输水建筑物。与渡槽相比，它具有造价低廉、施工方便、利于河道泄洪、水头损失较大等特点，在小型工程中应用较多。
倒虹吸管一般由进口、管身、出口三部分组成，如图6-23所示，其中进口段一般包括渐变段、进水口、拦污栅、闸门及沉沙池等。管身断面有圆形、箱形等形状。圆形管具有水流条件好、受力条件好的优点，在工程实际中应用较广，主要用于高水头、小流量情况。箱形管分矩形和正方形两种，可做成单孔或多孔，适用于低水头、大流量情况。根据流量大小、运用要求及经济效益等，可采用单管、双管或多管方案。倒虹吸管的材料主要采用钢筋混凝土、铸铁和钢材等。
图6-23 倒虹吸管示意图
（三）涵洞
涵洞是当渠道与道路、溪谷等障碍物相交时，为输送渠水或宣泄溪谷来水，在交通道路或填方渠道下修建的交叉建筑物。涵洞一般由进口、洞身、出口三部分组成，见图6-24。涵洞根据断面形状可分为圆形涵、箱涵、拱形涵洞等。渠道上的输水涵洞一般是无压的，上下游水位差较小，流速一般在2m/s左右，可不考虑专门的防渗、排水和消能问题。排洪涵洞可以是有压的、无压的或半有压的，应根据流速的大小及洪水持续时间，并考虑消能防冲、防渗及排水问题综合确定。
图6-24 涵洞示意图
（四）跌水
水流呈自由抛射状态跌落于下游消力池的落差建筑物叫跌水。跌水主要用于调节渠道纵坡，还可用于渠道分水、排洪、泄水和退水。
跌差小于3～5m时布置成单级跌水，跌差超过5m可布置成多级跌水。单级跌水由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段组成，如图6-25所示。
（五）陡坡
水流沿着底坡大于临界坡度的明渠陡槽呈急流下泄的落差建筑物称为陡坡，是另一种形式的落差建筑物。陡坡的进口连接和控制缺口的布置形式与跌水相同，但对进口水流平顺和对称的要求较跌水更严格，以使下泄水流平稳、对称且均匀地扩散，为下游消能创造良好条件。陡坡段水流速度较高，若其进口及陡坡段布置不当，将产生折冲波致使水流翻墙和气蚀。在陡坡的控制缺口处，可设置闸门控制水位及流量，其优点是既能排沙又能保证下泄水流平稳、对称且均匀地扩散。
图6-25 跌水示意图
陡坡由进口连接段、控制缺口（或闸室段）、陡坡段、消力池和出口连接段组成，如图6-26所示。
图6-26 陡坡示意图（单位：m）
（六）量水设施
量水设施是渠道上用以量测水流流量的水工建筑物及特设量水设施的总称。其作用是按照用水计划准确、合理地向各级渠道和田间输送水量，为合理征收水费提供依据。
量水堰是一种在渠中设置标准堰型，使水流形成堰流，利用相应的堰流公式计算流量的量水设施，剖面形式可分为薄壁堰、宽顶堰、三角剖面堰等。
1.薄壁堰
通常在金属薄板上设置缺口制成薄壁堰。水流由缺口经过时具有锐缘堰流的性质，在距堰板上游一定距离观测水位，即可按堰流公式或事先绘制好的水位流量图表得到流量。薄壁堰由行近渠道（含观测设施）、堰板、下游渠道三段组成，如图6-27所示。堰板缺口形状有矩形堰、梯形堰及三角形堰等。
图6-27 薄壁堰
（a）平面图；（b）剖面图
图6-28 矩形宽顶堰
2.宽顶堰
标准宽顶堰有矩形宽顶堰与圆头平顶堰两种。矩形宽顶堰的堰顶上下游顶角均为直角（图6-28），必须设在顺直、均匀而稳定的渠段，并与矩形衬砌的行近渠槽同宽，堰体上下游断面应竖直并垂直于建堰渠槽的槽边和槽底。该堰具有外形简单、便于修建或装配安装、较经济等优点，可用于较小水位差，比较适用于中等流量和大流量。其缺点是流量系数不固定，上游顶角容易损坏而影响量测精度。