倒虹吸技术在水利工程中的应用

刘文静

摘 要：鉴于倒虹吸技术是水利工程的一部分，且此项技术应用水平高低关乎到水利工程能否良好应用。在我党和政府高度重视基础设施建设的今天，应当高度重视水利工程建设，尤其是倒虹吸技术的应用，也就是依据相关标准及施工要求，结合工程实际情况，科学合理地规划倒虹吸技术应用方案，有目的、有序地展开施工作业，为高质高效地建成水利工程创造条件。基于此，本文将立足于倒虹吸技术，分析水利工程中倒虹吸管的构造及倒虹吸管的设计。

关键词：倒虹技术 水利工程 应用分析

中图分类号：TV672.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0042-02

虹吸主要用于水利工程中，它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。当然，要想使倒虹吸技术在水利工程之中充分发挥作用，需要在设置进口段、管身段及出口段上下功夫。本文将参考相关资料对倒虹吸技术的应用予以研究。

1 倒虹吸技术在水利工程中的应用——倒虹吸管构造的明确

倒虹吸管主要是由进口段、管身段及出口段3个部分组成。倒虹吸管进口段是由渐变段、沉砂池、退水冲砂设施、闸门、拦污栅、连接段及进水口等组成。在此需要特别说明的是：（1）渐变段是渠道与倒虹吸管进口沉砂池之间的过渡段，其实施的目的是为了拦截渠道中水流带动的大粒径砂石及杂物，避免造成倒虹吸管堵塞或内部磨损，为此通常设置的渐变段为扭曲面。（2）闸门设置在虹吸管进口处，目的是满足冲砂、清淤、临时停水所需，因此，通常情况下选用平板闸门或叠梁式闸门。（3）拦污栅设置在闸门之前，目的是将漂浮物或人畜落入区中能够通过其予以拦截，避免进入虹吸管内。为了使拦污栅能够充分发挥作用，通常拦污栅的栅面与水平面的夹角为70°～80°，以方便水流通过，且有效清除杂物。（4）工作桥设置在闸门与虹吸管之间，其作用是启闭闸门和清理拦污栅。通常情况下所选的工作桥为T型，结构为消力池式、斜坡式及消力井式，如此能够使工作桥的作用尽可能地发挥出来。（5）进水口设置的目的是为了减少水口损失。为此，所设置的虹吸管进水口多半为喇叭形，且末断面直径比或宽度比一般为1.3～1.5[1]。

倒虹吸管出口段由出水口、出口闸门、消力池及出口渐变段组成的。其中，出水口设置在出口挡水胸墙内，形式及布置与进水口无异样，并且与管道直接连接，如此不仅能够保证出水口有效应用，还能对其予以有效设置；出口闸门的设置是为了更好地管控倒虹吸管，因此其设置在出口处，如若虹吸管进出口水位差加大，那么需要根据实际情况来合理设置出口闸门，以便其能够在调节上游水位中发挥作用；消力池设置的目的是为了调整流速分布，从而保证水流平缓地进入到下游渠道之中，避免冲刷作用加大，给倒虹吸管带来一定的破坏，为此消力池多半设置在出口闸门处；出口渐变段设置同样为扭曲面，以便其能够有效拦截渠道中水流带动的大粒径砂石及杂物，如图1所示[2]。

管身段是由管壁厚度、分封与接缝、管身支承、泄水孔及入人孔组成的。其中管壁厚度的控制，需要根据管径、工作水头大小及荷载，计算其配筋及抗裂参数，进而合理设置，从而提高管壁的坚固性；管身分缝与接缝的处理，目前有两种方法，即现浇管和预制管两种方法，具体采用哪种方法来处理，需要根据实际情况及相关标准来选择；对于管身支承的设置，则是参考土石坝下埋管实际情况，合理连接地基与钢筋混凝土圆管、箱形管；对于泄水孔和入人孔的设置，则是考虑倒虹吸管的实际情况，分析其检修、冲刷、清淤等方面的需要，进而合理地设置，提高其有效性。

2 倒虹吸技术在水利工程中的应用——倒虹吸管的设计

基于以上对倒虹吸管构造的了解，确定其构造是比较复杂的，要想使其在水利工程之中充分发挥作用，需要结合工程实际情况，对其予以优化设计。

2.1 管路布置形式及特点

参考相关资料及以往倒虹吸技术应用情况，具体设置倒虹吸管时需要注意合理布设管路，以便倒虹吸管能够有效应用，为此在具体设计管路的过程中，应当考虑管路埋设实际情况及高差大小。一般情况下，倒虹吸管的布置形式为竖井式、斜管式、曲线式及桥式。

（1）竖井式。此种布置形式多用于内牙水头较低、流量较小、穿越道路的倒虹吸。利用竖井式来布置倒虹吸管，不仅可以缩短管路，还能使倒虹吸管的结构比较简单，但是水流条件差的缺陷[3]。

（2）斜管式。此种布置形式多用于内水头较小，穿越渠道或河里的倒虹吸。科学、合理地设置斜管式的倒虹吸管，可以使倒虹吸管与进口、出口有效相连，从而水流条件良好。

（3）曲线式。此种布置形式多用于河谷宽阔、岸坡较缓、地形比较复杂，且可以随地敷设曲线形的倒虹吸。曲线式倒虹吸管的布置，能够保证水流条件良好、施工方便，但存在的缺陷是因地基不均匀容易造成管身裂缝。

（4）桥式。如若渠道通过比较深的复式断面河道或窄深式河谷，为了降低管道内压水头，减少水头，多半采用桥式，如此可以将倒虹吸管布设在桥面上或直接利用桥墩来支撑，这样不仅能够保证水流条件良好，还能够缩短管长及施工难度。但是，需要特别说明的是，桥式这种布置形式的运用，需要在桥头山坡转弯处设镇墩，并在镇墩上设置虹吸管放水孔，如此能够方便维修，清淤入孔[4]。

2.2 进出口渐变段的设计

相对来说，进出口渐变段的设计也是倒虹吸管设计的关键部分，对于其予以合理的设计，提高其有效性，不仅能够保证倒虹吸管长期有效使用，还能降低工程成本。参考相关资料，对进出口渐变段的设计，应当详细地了解工程实际情况，明确进出口渐变段所发挥的作用，参考相关资料及施工要求，确定进出口渐变段的长度、低坡坡度等方面的参数，进而科学、合理地规划进出口渐变段施工方案，才能进行良好的施工，如此建成的进出口渐变段将不会受到长度或低坡坡度等因素的影响而出现水头受损的现象。

2.3 管身形式

参考相关资料及以往倒虹吸技术应用实际情况，确定管身形式多为圆管或方管等形式。在此需要特别说明的是，圆管形式的管身的构建是比较困难的，需要采用形孔口多孔一联的形式[5]。为了合理设置管身，提高倒虹吸管的有效性，在具体设置管身的过程中一定要结合实际情况及施工要求，选择适合的形式，规范化施工作业，建成使用价值较高的管身。

3 结语

基于本文一系列分析，确定倒虹吸技术有效地应用于水利工程之中，有利于提高水利工程的使用性及有效性。当然，要想使倒虹吸技术的作用充分发挥出来，需要在倒虹吸管结构、倒虹吸管设计方面下功夫。

参考文献

[1] 金鑫.深层搅拌桩技术在水利工程地基施工处理中的应用——以南水北调滹沱河倒虹吸工程为例[J].中国水运（下半月），2015，15（1）：126-127.

[2] 曾桂香.三维接触元理论及其在水利工程倒虹吸结构设计中的应用[J].中国农村水利水电，2008（8）：112-113.

[3] 袁玉石.关于水利工程倒虹吸混凝土施工技术的探讨[J].建材与装饰，2013（16）：324-325.

[4] 陈玉静.浅论倒虹吸技术在水利工程中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013（33）.

[5] 李红涛，徐榮奎.倒虹吸工程中现浇混凝土施工技术的探讨[J].建材与装饰，2012（14）：88-89.endprint