渠系及渠系建筑物

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1、倒虹吸技术学校：河北工程大学专业：09水工专业摘要：由于倒虹吸具有布置形式多样化、工程量少、施工方便、节省动力及三材、造价低而且便于清除泥沙等特点，现广泛用于各国的农田水利建设、城市供水、大型调水工程。对于倒虹吸的设计，必须全面考虑，统筹兼顾，合理优化，才能设计出既经济、安全又能满足功能的倒虹吸。关键字：倒虹吸、南水北调、倒虹吸管设计随着我国跨流域调水工程的增多，作为主要交叉输水建筑物的倒虹吸被广泛应用。在南水北调工程中，由于其跨度很大，与很多河流都有交汇，通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四

2、横三纵”为主体的总体布局，所以被广泛的使用倒虹吸工程。一、倒虹吸作用及工作原理当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一建筑物，使水从路面或河沟下穿过，此建筑物通常叫做倒虹吸。其工作原理与虹吸一样，倒虹吸在立面上也呈弓形，不同的是，其弓弯向上。而且，虽然倒虹吸管和虹吸管的输水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在开始工作时不需人为地制造管中的真空，因而更为普及。二、倒虹吸管的构造倒虹吸管一般由进口段、出口段、段身三部分组成。（一）进口段进口段一般包括渐变段、沉沙池、退水冲杀设施、闸门、拦污栅以及启闭设施、

3、连接段、进水口等组成。1、渐变段：它是渠道与倒虹吸管进口沉沙池之间的过渡段，渐变段常采用扭曲面，其水头损失小。2、沉沙池：其作用是拦截和沉淀渠道来水所挟带的大粒径砂石及杂物，防止其进入管内磨损和淤积管道。3、闸门：为满足冲沙、清淤、检修和临时停水等需要，虹吸管进口常须设置闸门。多采用平板闸门或叠梁式闸门。4、拦污栅：为防止漂浮物或人畜落入渠内被吸入倒虹吸管，闸门前应设拦污栅，栅面与水平夹角宜采用70°~80°，利于增加过水断面，减小流速和水头损失，也便于清污。5、工作桥：用于启闭闸门和清理拦污栅。桥横断面多采用T形。6、连

4、接段：其设于闸门之后、虹吸管进口之前的静水池段，由两侧侧墙和下游侧挡水胸墙组成。结构形式有消力池式、斜坡式和消力井式。7、进水口：为减少水头损失，虹吸管进水口常做成喇叭形。喇叭形始、末断面直径比或宽度比一般为1.3~1.5，喇叭口长度约为0.83倍管道内径。（一）出口段出口段包括虹吸管出水口、出口闸门、消力池及出口渐变段组成。1、出水口：其设于出口挡水胸墙内，形式选择与布置要求与进水口基本相同，但因出水口外形对水头损失无影响，为了便于施工，常将管道直接伸入出口胸墙内。2、出口闸门：对双管或多管倒虹吸，为了便于管理运用，常在

5、出口设置闸门；若虹吸管进、出口水位差过大，也常需设置出口闸门，以便于利用闸门开度调节上游水位，以保证在不同流量时管进口均处于淹没状态。3、消力池：为调整流速分布使水流平稳进入下游渠道，避免产生冲刷，常在出口闸门口设置消力池，若水流流速较小，则可不需消能。4、出口渐变：渐变也常采用扭曲面形式。（二）管身段管身段包括管壁厚度、分封与接缝、管身支承、泄水孔及入人孔组成。1、管壁厚度：根据管径和工作水头大小，参考已建工程的经验或近似法初拟尺寸，再根据何在，由结构计算进行校核或修正，并进行配筋和抗裂计算。2、管身分缝与接缝：有现浇管

6、和预制管两种方法。3、管身支承：钢筋混凝土圆管及箱形管与地基的连接部件即管身支承，支承形式与土石坝下埋管基本相同。4、泄水、入人孔：对较长和高水头的倒虹吸管，用于检修、冲沙、放空或清淤等需要。二、倒虹吸管的设计倒虹吸管的设计包括：管路及进出口布置、管身及镇墩的形式选择、水力计算和结构设计。由于倒虹吸管检修较困难，在设计中应注意为检修创造条件。（一）管路布置形式及特点根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管有下列几种布置形式：有竖井式、斜管式、曲线式和桥式四种。1、竖井式竖井多用于内压水头较低，流量较小，穿越道路的倒虹吸。这种形

7、式的倒虹吸管结构简单，管路短，但水流条件差，一般用于规模较小的倒虹吸管。2、斜管式斜管式多用于内水头较小，穿越渠道或河流的倒虹吸。渠道或河流主槽底部设置水平管段，两端用斜管段与进、出口相连，水流条件好，且构造简单，施工方便，实际工程中应用较多。3、曲线式当河谷宽阔，岸坡较缓，地形较复杂时，倒虹吸管可随地形敷设成曲线形。曲线倒虹吸管开挖量小，施工方便，且水流条件好，但温度影响及地基不均匀沉陷易造成管身裂缝，引起渗漏甚至危机工程安全。1、桥式当渠道通过较深的复式断面河道或窄深式河谷时，为降低管道内压水头，减少水头损失，缩短管长

8、和减小施工难度，可在深槽部位建桥，将管道敷设于桥面上或者直接支撑于桥墩或排架上。管道在桥头山坡转弯处设镇墩，并在镇墩上设置虹吸管放水孔，兼作维修、清淤入孔，以便检查维修。（二）进出口渐变段的设计对于按照渠系规划给出了一定水头的倒虹吸工程而言，渐变段消耗水头越多，管身允许消耗的水头将越少，这将使管身断面加