4.4.4.1 倒虹吸管的管路布置
(1) 倒虹吸管的管路布置原则。 在进行倒虹吸管的管路布置时, 应遵循以下原则。
① 管路与它所通过的水道、 沟谷或道路应尽量成正交布置, 管身及进出口轴线在平面
上应布置成直线, 以缩短涵管长度, 降低工程投资。
② 管身及进出口宜布置在稳定地段, 地形不应过陡, 以便于进行施工, 确保倒虹吸管
在使用过程中的安全。
③ 尽可能将进出口布置在挖方渠段, 尽量避免建在高填方的地段上。 当确实难以避免
时, 应慎重采取夯实加固和防渗排水措施。
④ 管路一般沿地面坡度布置, 既可以露天, 也可以浅埋, 但应避免转弯或变坡度过多,
以减少水头损失和镇墩数量。
(2) 倒虹吸管的管路布置形式。 根据管路埋设情况及高差大小, 倒虹吸管可采用下列几
种布置形式。 倒虹吸管的布置形式如图4-12所示。
2% 2%
图4-12 倒虹吸管的布置形式
对于高差不大的小型倒虹吸管, 管身通常布置成斜管式和竖井式两种。 在一般情况下斜
管式采用较多, 竖井式多用于穿过道路且管内流量不大、 压力水头较小 (H<3~5m) 的情
况, 井底设置0.5~0.8m 深的集沙坑 (井), 以便清除泥沙及检修水平段时作排水用。 斜管
式和竖井式相比, 斜管式水流比较顺畅, 但施工难度较大; 竖井式施工比较方便, 但水流不
顺畅。
对于高差较大的倒虹吸管, 管道常随自然起伏的地形露天或浅埋于地面以下。 露天敷设
的优点是开挖工程量小, 便于检查和维修, 但在气温的影响下, 内外壁将会产生较大的温
差, 易引起纵向裂缝而出现渗漏。 因此, 除温差较小地区的小型倒虹吸管可考虑露天布置
外, 多数倒虹吸管应采用浅埋地面以下。
试验表明, 管道埋于地面下对减小温差应力的作用比较显著, 但会增大土压力及填土工
程量, 倒虹吸管的埋深一般以0.5~1.0m 为宜。 当管道通过耕地时, 应埋于耕作层以下;
当管道上为公路时, 为了改善管身的受力条件, 管顶填土厚度不小于0.7m; 在冰冻地区,
管顶应埋在冰冻层以下; 当管道穿过河流及冲沟时, 管顶应埋设在最大冲刷线以下0.5~
0.7m。 当管道跨越河流或深沟谷时, 为降低管中段的压力水头, 缩短管长和减小管道水头
损失, 可在深槽部分建桥或斜拉结构, 而将这段管道布置成架空式, 其余两岸部分可仍沿地
面敷设。
4.4.4.2 进出口的布置
倒虹吸管进出口布置是设计中的重要内容, 不仅影响水流的状态, 而且关系到倒虹吸管
第4章 渠系建筑物 79的运行安全。 因此, 倒虹吸管进出口布置应满足水力条件良好、 运行可靠及稳定、 防渗、 防
冲刷、 防淤积等要求。
(1) 进口段的布置。 进口段包括进水口、 闸门、 启闭台、 拦污栅、 通气管及渐变段。 对
于大中型倒虹吸管, 进口处还应设置泄洪闸; 多泥沙的渠道, 尚应设沉沙及冲沙设施。 进水
口的形式应满足管道通过不同流量时, 渠道水位与管道入口处水位的良好衔接。 进口轮廓应
使水流平顺, 以减少水头损失。 对于大型倒虹吸管, 进水口常用圆弧曲线做成喇叭形, 四周
向外扩大1.3~1.5倍管道的内径D, 有的仅在上方及左右方向扩大。 进口段与管身常用弯
道连接, 转弯半径一般为内径的2.5~4.0倍。 对于小型倒虹吸管进口, 可不做成喇叭形,
也不设置弯道, 而将管子直接插入挡水墙, 这种布置形式的水流条件较差。 进口前的底板一
般比渠底低, 其高程由水力计算决定。 总之, 进口段应修建在地质较好、 透水性较小的地基
上, 否则应进行防渗处理。
进口段一般应设置闸门, 以便进行管道的清淤和检修。 双管或多管倒虹吸的进口必须设
置闸门, 除发生事故关闭及轮流检修用外, 小流量时可以利用部分管道过水, 以保持管中有
较大的流速, 防止在管内产生淤积。 不设置闸门的小型倒虹吸管, 可在进口的侧墙上留门
槽, 需要时可用插板挡水。 为拦挡漂浮物及保障人畜安全, 进口前面一般应当设置拦污栅。
为了清污及启闭闸门, 可设工作桥或启闭台。 闸门和拦污栅要设专人进行管理, 严防关闸断
流或漂浮物堵塞拦污栅, 造成上游渠水漫溢而发生事故。 必要时, 可在上游适当位置设置溢
水堰或自动泄水闸, 以确保倒虹吸管的安全。 倒虹吸管进口前一般均设置渐变段与渠首连
接, 其形式与布置要求和渡槽进口的渐变段相同。
倒虹吸管的进口前是否设置沉沙池, 应根据具体情况从整个渠道系统的规划设计来考
虑。 从多泥沙的河流中取水, 应在渠首采取措施防止大量泥沙进入, 必要时再在渠首后的适
当位置继续采取措施, 减少不能为渠道水流携带的泥沙。 对于傍山的渠段, 应布置截流拦沙
沟或设置排洪排沙渡槽, 以防止泥沙入渠。 在一般情况下, 管内流速比上下游渠道大, 能为
渠水携带的泥沙不在管内淤积, 但粒径较大的颗粒会磨损管道, 因此应防止这种泥沙通过倒
虹吸管。 实践证明, 细颗粒悬移质泥沙具有一定肥效, 进入田间后在一定条件下可以改良土
壤。 显然, 对于高含沙引水渠道上的倒虹吸管, 应使管中水流具有与渠水含沙量相应的输沙
能力, 以便将渠水中所含泥沙送过倒虹吸管并防止管道淤塞。 有输沙要求的倒虹吸管, 一般
宜采用双管或多管, 以便在流量变化时决定开启数量, 使管中水的流速不小于挟沙流速。
在进口前设置沉沙池, 主要用于沉积渠水带来的粗颗粒泥沙。 渠水含泥沙量小时, 可在
停水期间进行人工清淤。 对于含沙量大的渠道, 最好采用水力冲淤, 即在沉沙池末端的侧面
设置退水冲沙闸, 当沉沙池中的泥沙沉积到一定厚度时, 关闭倒虹吸管并开启冲沙闸将淤积
的泥沙冲走。 沉沙池的长度、 宽度和深度, 应根据渠水的泥沙含量、 颗粒大小、 水流速度和
一定期间内可能淤积量而定。 对于含沙量不大的小型倒虹吸管, 可在管道底最低部位设置冲
沙孔, 定时进行冲淤。 对于大断面低水头的倒虹吸管, 也可不设置沉沙池, 可定期停水直接
进入管道进行清淤。
(2) 出口段的布置。 倒虹吸管出口段的布置形式, 与进口段的布置形式基本相同。 出口
段上是否设置闸门, 应根据具体条件而定。 多管倒虹吸管的出口段, 如果不设置闸门也应留
检修门槽。 出口渐变段的形式及布置要求, 与渡槽出口渐变段基本相同。 在出口段需要设置
消力池, 用于调整出口水流的流速分布, 池长一般为渠道设计水深的3~4倍, 低于下游渠
底的池深约0.5m。 小型倒虹吸管, 流速不大时也可不设置消力池, 仅用 (1∶2) ~ (1∶4)
80 第一部分 农村水利工程斜坡和八字渐变段与下游渠道衔接即可。