倒虹吸

倒虹吸

當渠道與道路或河溝高程接近,處於平面交叉時,需要修一構築物,使水從路面或河溝下穿過,此構築物通常叫做倒虹吸。倒虹吸主要有豎井式。這種形式施工簡便而且便於清除泥沙。倒虹吸有箱形和圓形兩種。物理上水往高處走的現象是一種水利工程的技巧。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採用的一種立交水工建築物。早在2000多年前,中國已有成功的運用。與虹吸管一樣,它在立面上也呈弓形;不同的是,其弓彎向下。而且,雖然倒虹吸管和虹吸管的輸水原理相同,即都藉助於上下游的水位差,但倒虹吸在開始工作時不需人為地製造管中的真空,因而更為普及。

基本介紹

  • 中文名:倒虹吸
  • 套用學科:物理
  • 適用領域範圍:建築工程,給排水
  • 主要形式:豎井式
描述一,描述二,釋義,保證措施,

描述一

(一)《管子·度地》對倒虹吸水流的描述
渠道倒虹吸設計渠道倒虹吸設計
《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。

描述二

(二)公元前中國和古羅馬城市供水管路中的倒虹吸
新蟒河倒虹吸出新蟒河倒虹吸出
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,Ancient Inventions,顏可維譯,世界古代發明,世界知識出版社,1999年,第388頁。

釋義

有一種形式的輸水管稱倒虹吸,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採用的一種立交水工建築物。早在2000多年前,中國已有成功的運用。與虹吸管一樣,它在立面上也呈弓形;不同的是,其弓彎向下。而且,雖然倒虹吸管和虹吸管的輸水原理相同,即都藉助於上下游的水位差,但倒虹吸在開始工作時不需人為地製造管中的真空,因而更為普及。
倒虹吸倒虹吸
倒虹吸主要用於農田水利工程中。渠道與道路、河流等發生交叉時,既可採用渡槽,如北宋時曾在引用涇水的鄭白渠上使用過;也可採用倒虹吸,如南宋時曾在引用褒水的山河堰上使用過。這種大型倒虹吸多採用漿砌塊石構築,也可用竹筒連線而成。在唐朝詩人杜甫的詩歌中和元代科學家王禎所著的《農書》中都可見到對輸水渠道上使用倒虹吸的描述和記載。

保證措施

1 技術保證措施
堅持設計檔案圖紙分級會審和技術交底制度。重點工程由總工程師審核,在施工過程中技術人員向施工人員進行“四交底”,即:設計意圖交底,質量標準交底,施工工藝交底,創優措施交底,並有記錄。建立技術、質檢人員工點質量負責制,獎優罰劣,要求責任人員勤測、勤量、勤檢查、勤指導,認真作好各種原始記錄,施工前認真覆核設計檔案,作到心中有數。技術交底數據要同施工現場反覆核對,作到技術無誤差。
制定專項的雨季施工技術措施,確保質量目標的實現。
2 材料管理措施
材料採購,設專人驗收,嚴格執行材料進場檢驗制度,嚴禁不合格的材料進場,材料進場及時取樣檢驗,確保材料的各項技術指標到要求。在施工過程中,按檢驗試驗的有關規範隨時抽檢。採購材料必須有出廠檢驗、試驗合格證,並配合業主對採購材料實施驗證。經監理工程師同意後方可進入現場。
3 質量自檢制度
(1)預控、自檢、互檢
細化研究本工程各專業、各工序在以往類似工程施工過程中易出現的質量問題,分析原因採取預防措施,並編制在本工程具體施工組織設計方案中。
從材料質量、過程控制、操作方法、技術交底、施工工藝等方面入手,嚴把質量預控關鍵點,做好本工程質量預控工作。
(2)施工過程控制及竣工檢查
積極配合現場監理工程師,採取旁站、巡視、抽樣等形式對工程質量進行監督檢查,對隱蔽工程及關鍵工序必須經監理工程師確認,方可進行下道工序,項目經理部和作業隊形成質量檢查監督網,層層把住工程質量關。
工程質量實行定期檢查制度,由項目經理主持,質量部門組織,施工物資等部門參加,檢查前期制定計畫實施情況。對各分項分部工程的質量檢查,嚴格執行鐵道部頒布的施工規範和設計技術標準,對檢查中發現的問題進行總結,定期召開質量會議,評議質量工作下發質量通報。
特殊工序作業人員需經專業培訓,考試合格後持證上崗。
工程進入竣工驗收階段,進行有計畫、有步驟、有重點的收尾工程清理工作,通過竣工前的預驗,找出漏項或需修補的項目。
工程項目完工後,由各作業隊隊長組織技術、質檢等有關人員按設計要求、施工規範及工程驗收標準對本工程項目進行一次全面自檢,確認達到驗收標準後,由單位組織內部初驗,內部初驗由項目經理組織,總工程師主持,邀請監理工程師參加,確認工程質量全部達到驗收標準後向建設單位申請組織工程驗交。
在工程未交接前,做好竣工工程成品的保護、巡視、維修、清掃,以保證設備始終處於良好狀態,提高工程一次成優率。
在契約承諾的保修期內確因施工造成工程質量問題及時解決,並達到用戶滿意為止。
4 質量事故報告制度
施工中,凡發生的任何質量事故,及時向建設單位、上級主管部門、設計單位和監理單位匯報,並做好記錄,待監理部門確定、查證、下發處理意見後及時按處理意見要求進行嚴格施工。

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