倒虹吸實際上就是一個連通器，流水在障礙物的下方，利用高差，從下面的封閉管道中流過。因為像一個倒置的虹吸管，故稱為“倒虹吸”。
基本介紹
- 中文名：倒虹吸
- 外文名：inverted siphon
- 實質：連通器
- 材料組成：鋼筋混凝土、鋼筋混凝土材料
- 作用：輸送渠道水流
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倒吸虹概念
用以輸送渠道水流穿過河渠、溪谷、窪地、道路的壓力管道。常用鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土材料製成,也有用
混凝土、鋼管制做的,主要根據承壓水頭、管徑和材料供應情況選用。倒虹吸管由進口段、管身段、出口段三部分組成。 倒虹吸實際上就是一個連通器，流水在障礙物的下方，利用高差，從下面的封閉管道中流過。因為像一個倒置的虹吸管，故稱為“倒虹吸”。
在水工工程中經常使用倒虹吸，小的如通過一條公路的下方，大型的如南水北調的穿越黃河的倒虹吸。
倒虹吸管
inverted siphon
用以輸送渠道水流穿過河渠、溪谷、窪地、道路的壓力管道。常用鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土材料
倒虹吸管
製成,也有用混凝土、鋼管制做的,主要根據承壓水頭、管徑和材料供應情況選用（見彩圖）。倒虹吸管由進口段、管身段、出口段三部分組成。從地下或敷設在地面穿過河渠、溪谷、窪地或道路的輸水壓力管道 。多採用鋼筋混凝土管或預應力鋼筋混凝土管 ，也採用混凝土管或鋼管。低水頭時可用漿砌石管。
分段
倒虹吸管分為3個部分。① 進口段：包括漸變段、鋪蓋和護底等防滲防沖設施、攔污柵、閘門、進水口等。當含沙量大時還設沉沙池。②管身：斷面多為圓形，也用矩形或直牆圓拱形。可埋於地下，也可敷設於地面 。當管道跨越深谷和山洪溝時，可在深槽部分建橋，在其上鋪設管道過河。管道在橋頭兩端山坡轉彎處設鎮墩加強穩定，並於其上開設放水沖沙孔。兩岸管道仍沿地面敷設。這類倒虹吸管又稱橋式倒虹吸管。③出口段：設消力池，並與下游平順連線。倒虹吸管較渡槽造價低，施工簡單 ；但水頭損失較大 ，清淤較困難。 公元前180年在古希臘帕加馬（今土耳其）建一座下凹深度超過200米、管徑為30厘米的倒虹吸管。據《後漢書》記載，中國在186年已建造使用倒虹吸管。
布置形式
根據管路埋設情況及高差大小，倒虹吸管有下列幾種布置形式：對高差不大的小倒虹吸管，常採用斜管式和豎井式。高差大的倒虹吸管,當跨越乾谷或山溝時,管道一般沿地面敷設，在轉彎和變坡地段設定鎮墩，其作用是連線和穩定兩側管道。管道可埋設於地面以下（圖a）,也可敷設於地面或在管身上填土。當管道跨越深谷或山洪溝時,可在深槽部分建橋,在其上鋪設管道過河(圖b)。管道在橋頭兩端山坡轉彎處設鎮墩，
倒虹吸管
並於其上開設放水沖沙孔。兩岸管道仍沿地面敷設。這類倒虹吸管又稱橋式倒虹吸管。根據過水流量大小、運用要求及經濟比較，倒虹吸管可布置成單管、雙管或多管。設定雙管或多管，可以輪流檢修，不影響運行；小流量時,還可利用部分管路過水,以增加管內流速，防止泥沙在管中淤積。管身斷面形式有圓形、矩形及城門洞形等，其中圓形採用較多。
結構
倒虹吸管進口段一般包括漸變段、進水口、攔污柵、閘門、擋水牆等。對含沙量多的渠道，還可在進水口前加設沉沙池。為了渠道水位與管道入口水位在通過不同流量時良好銜接，可在管道進口前修建前池，或將管道進口底高程降低，並在管口前設斜坡段。出口段一般設消力池，用以調整出口流速分布。
設計
倒虹吸管的設計包括：管路及進出口布置，管身及鎮墩的形式選擇，水力計算和結構設計。由於倒虹吸管檢修較困難，在設計中應注意為檢修創造條件。
歷史
倒虹吸管有悠久的歷史。公元前180年在古希臘（今土耳其）帕加馬曾建築一座倒虹吸管，其下彎穿越河谷的深度超過200m，管徑為30cm。倒虹吸管在中國古代稱為渴烏,公元186年在《後漢書》中已見記載。中華人民共和國成立後，修建了大量倒虹吸管，在結構形式、用材、施工方法和制管工藝上有不少發展。預應力鋼筋混凝土管由於其承壓較高,具有較高的抗裂性、抗滲性,故得到了推廣。
(一)《管子·度地》對倒虹吸水流的描述
《管子·度地》對有壓倒虹吸水流作過精闢的描述：水之性，行至曲，必留退，滿則後推前，地下則平行，地高即控。
筆者認為，這一段說的是有壓管流的“水之性”，和上段所說的“以高走下”的無壓流的“水之性”，是並列的兩段文字，“行至曲，必留退，滿則後推前”，描述的是渠水通過倒虹吸的水流現象，當渠水從一端流入向下彎曲的倒虹吸時，必先灌滿倒虹吸(從整個渠道水流來看，這時呈現出“留退”的狀況)，爾後才能“後推前”地從另一端流出，水流通過建築物，必將產生一個能量上的損失，因此，一定要使倒虹吸的進出口水面高程有一個必要的差值，使出口高程低於進口高程才行，出口低於進口(“地下”)，則水流將平順地通過，否則，渠水就會因倒虹吸出口端過高(“地高”)，受倒虹吸控制而流不過去。
(二)公元前中國和古羅馬城市供水管路中的倒虹吸
1975年至1981年在對位於河南省登封縣告成鎮的陽城遺址的發掘中，發現有戰國晚期的城市管道供水系統，其中實際套用了倒虹吸。整個供水設施由輸水管、控制流量的控制坑、沉澱泥沙的澄水池、貯水坑和蓄水瓮等組成。供水管路共有八條，沿地形由高向低布設，總長有數千米之多。輸水管內徑約為12.3厘米，在淹沒條件下，輸水流量可達20～30升/秒。
輸水管路由直通管、三通排氣管，三通分水管、四通控水管等部件銜接組成，均為陶製。其中陶直通管與陶三通排氣管銜接情況如圖2-14所示，陶四通管的造型如圖2-15所示，輸水管路多數鋪設在開鑿於紅砂岩的溝槽中。較深的溝槽達1.2～2.0米。②
大約在公元前180年左右在土耳其境內古希臘帕加馬城建有大型城市輸水管溝，水從海拔約360米的源頭，跨越兩條山谷輸送至這座城堡，而城堡制高點只比源頭低約40米。其中當有跨百餘米山谷的倒虹吸。③古羅馬著名建築師維特魯威在寫於2000年前的不朽名著《建築十書》中，詳細地記述了當時輸水管網的建設要點。對於倒虹吸，維特魯威還特別指出，為了倒虹吸的安全運行，需要修建鎮墩和排氣豎管。①
①對《管子·度地》渠道坡降計算和水躍的描述，是姚漢源先生於1962年最先提出的。
②河南省文物研究所、中國歷史博物館考古部，登封王城崗與陽城，文物出版社，1992年，第229~246頁。
③參見チヤ-ルズ·シンガ一等編，平田寬、八杉龍一譯，技術の歷史——地中海文明と中世(下)，築摩書房，第581～583頁。PeterJames，AncientInventions，顏可維譯，世界古代發明，世界知識出版社，1999年，第388頁。
