倒虹吸技術在水利工程中的應用

劉文靜

摘 要：鑒于倒虹吸技術是水利工程的一部分，且此項技術應用水平高低關乎到水利工程能否良好應用。在我黨和政府高度重視基礎設施建設的今天，應當高度重視水利工程建設，尤其是倒虹吸技術的應用，也就是依據相關標準及施工要求，結合工程實際情況，科學合理地規劃倒虹吸技術應用方案，有目的、有序地展開施工作業，為高質高效地建成水利工程創造條件。基于此，本文將立足于倒虹吸技術，分析水利工程中倒虹吸管的構造及倒虹吸管的設計。

關鍵詞：倒虹技術 水利工程 應用分析

中圖分類號：TV672.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0042-02

虹吸主要用于水利工程中，它是在渠道與道路、河流發生交叉或在渠道穿越山谷時經常采用的一種立交水工建筑物。當然，要想使倒虹吸技術在水利工程之中充分發揮作用，需要在設置進口段、管身段及出口段上下功夫。本文將參考相關資料對倒虹吸技術的應用予以研究。

1 倒虹吸技術在水利工程中的應用——倒虹吸管構造的明確

倒虹吸管主要是由進口段、管身段及出口段3個部分組成。倒虹吸管進口段是由漸變段、沉砂池、退水沖砂設施、閘門、攔污柵、連接段及進水口等組成。在此需要特別說明的是：（1）漸變段是渠道與倒虹吸管進口沉砂池之間的過渡段，其實施的目的是為了攔截渠道中水流帶動的大粒徑砂石及雜物，避免造成倒虹吸管堵塞或內部磨損，為此通常設置的漸變段為扭曲面。（2）閘門設置在虹吸管進口處，目的是滿足沖砂、清淤、臨時停水所需，因此，通常情況下選用平板閘門或疊梁式閘門。（3）攔污柵設置在閘門之前，目的是將漂浮物或人畜落入區中能夠通過其予以攔截，避免進入虹吸管內。為了使攔污柵能夠充分發揮作用，通常攔污柵的柵面與水平面的夾角為70°～80°，以方便水流通過，且有效清除雜物。（4）工作橋設置在閘門與虹吸管之間，其作用是啟閉閘門和清理攔污柵。通常情況下所選的工作橋為T型，結構為消力池式、斜坡式及消力井式，如此能夠使工作橋的作用盡可能地發揮出來。（5）進水口設置的目的是為了減少水口損失。為此，所設置的虹吸管進水口多半為喇叭形，且末斷面直徑比或寬度比一般為1.3～1.5[1]。

倒虹吸管出口段由出水口、出口閘門、消力池及出口漸變段組成的。其中，出水口設置在出口擋水胸墻內，形式及布置與進水口無異樣，并且與管道直接連接，如此不僅能夠保證出水口有效應用，還能對其予以有效設置；出口閘門的設置是為了更好地管控倒虹吸管，因此其設置在出口處，如若虹吸管進出口水位差加大，那么需要根據實際情況來合理設置出口閘門，以便其能夠在調節上游水位中發揮作用；消力池設置的目的是為了調整流速分布，從而保證水流平緩地進入到下游渠道之中，避免沖刷作用加大，給倒虹吸管帶來一定的破壞，為此消力池多半設置在出口閘門處；出口漸變段設置同樣為扭曲面，以便其能夠有效攔截渠道中水流帶動的大粒徑砂石及雜物，如圖1所示[2]。

管身段是由管壁厚度、分封與接縫、管身支承、泄水孔及入人孔組成的。其中管壁厚度的控制，需要根據管徑、工作水頭大小及荷載，計算其配筋及抗裂參數，進而合理設置，從而提高管壁的堅固性；管身分縫與接縫的處理，目前有兩種方法，即現澆管和預制管兩種方法，具體采用哪種方法來處理，需要根據實際情況及相關標準來選擇；對于管身支承的設置，則是參考土石壩下埋管實際情況，合理連接地基與鋼筋混凝土圓管、箱形管；對于泄水孔和入人孔的設置，則是考慮倒虹吸管的實際情況，分析其檢修、沖刷、清淤等方面的需要，進而合理地設置，提高其有效性。

2 倒虹吸技術在水利工程中的應用——倒虹吸管的設計

基于以上對倒虹吸管構造的了解，確定其構造是比較復雜的，要想使其在水利工程之中充分發揮作用，需要結合工程實際情況，對其予以優化設計。

2.1 管路布置形式及特點

參考相關資料及以往倒虹吸技術應用情況，具體設置倒虹吸管時需要注意合理布設管路，以便倒虹吸管能夠有效應用，為此在具體設計管路的過程中，應當考慮管路埋設實際情況及高差大小。一般情況下，倒虹吸管的布置形式為豎井式、斜管式、曲線式及橋式。

（1）豎井式。此種布置形式多用于內牙水頭較低、流量較小、穿越道路的倒虹吸。利用豎井式來布置倒虹吸管，不僅可以縮短管路，還能使倒虹吸管的結構比較簡單，但是水流條件差的缺陷[3]。

（2）斜管式。此種布置形式多用于內水頭較小，穿越渠道或河里的倒虹吸。科學、合理地設置斜管式的倒虹吸管，可以使倒虹吸管與進口、出口有效相連，從而水流條件良好。

（3）曲線式。此種布置形式多用于河谷寬闊、岸坡較緩、地形比較復雜，且可以隨地敷設曲線形的倒虹吸。曲線式倒虹吸管的布置，能夠保證水流條件良好、施工方便，但存在的缺陷是因地基不均勻容易造成管身裂縫。

（4）橋式。如若渠道通過比較深的復式斷面河道或窄深式河谷，為了降低管道內壓水頭，減少水頭，多半采用橋式，如此可以將倒虹吸管布設在橋面上或直接利用橋墩來支撐，這樣不僅能夠保證水流條件良好，還能夠縮短管長及施工難度。但是，需要特別說明的是，橋式這種布置形式的運用，需要在橋頭山坡轉彎處設鎮墩，并在鎮墩上設置虹吸管放水孔，如此能夠方便維修，清淤入孔[4]。

2.2 進出口漸變段的設計

相對來說，進出口漸變段的設計也是倒虹吸管設計的關鍵部分，對于其予以合理的設計，提高其有效性，不僅能夠保證倒虹吸管長期有效使用，還能降低工程成本。參考相關資料，對進出口漸變段的設計，應當詳細地了解工程實際情況，明確進出口漸變段所發揮的作用，參考相關資料及施工要求，確定進出口漸變段的長度、低坡坡度等方面的參數，進而科學、合理地規劃進出口漸變段施工方案，才能進行良好的施工，如此建成的進出口漸變段將不會受到長度或低坡坡度等因素的影響而出現水頭受損的現象。

2.3 管身形式

參考相關資料及以往倒虹吸技術應用實際情況，確定管身形式多為圓管或方管等形式。在此需要特別說明的是，圓管形式的管身的構建是比較困難的，需要采用形孔口多孔一聯的形式[5]。為了合理設置管身，提高倒虹吸管的有效性，在具體設置管身的過程中一定要結合實際情況及施工要求，選擇適合的形式，規范化施工作業，建成使用價值較高的管身。

3 結語

基于本文一系列分析，確定倒虹吸技術有效地應用于水利工程之中，有利于提高水利工程的使用性及有效性。當然，要想使倒虹吸技術的作用充分發揮出來，需要在倒虹吸管結構、倒虹吸管設計方面下功夫。

參考文獻

[1] 金鑫.深層攪拌樁技術在水利工程地基施工處理中的應用——以南水北調滹沱河倒虹吸工程為例[J].中國水運（下半月），2015，15（1）：126-127.

[2] 曾桂香.三維接觸元理論及其在水利工程倒虹吸結構設計中的應用[J].中國農村水利水電，2008（8）：112-113.

[3] 袁玉石.關于水利工程倒虹吸混凝土施工技術的探討[J].建材與裝飾，2013（16）：324-325.

[4] 陳玉靜.淺論倒虹吸技術在水利工程中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2013（33）.

[5] 李紅濤，徐榮奎.倒虹吸工程中現澆混凝土施工技術的探討[J].建材與裝飾，2012（14）：88-89.endprint