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[摘 要]本文主要集中探讨了倒虹吸在渠道设计中的作用，探讨了如何更好的提升倒虹吸的技术水平，如何更好的利用该技术，希望能够为今后渠道设计工作提供借鉴。
[关键词]倒虹吸；渠道设计；作用
中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0098-01
一、前言
渠道设计过程中，必须要采取有效的设计方法，倒虹吸在渠道设计中有重要的作用，可以提升渠道设计的水平，从而完善渠道设计的体系，保证设计的效果。
二、渠道的特点分析
1、投资资金的短缺。国家和各级政府对一个工程的投资也很少，水库枢纽这些特殊工程还好些，渠道的投资就更少了，投资的资金只能够购买部分原材料。主要还是靠群众投工投劳用原始的劳动来完成渠道建设。
2、施工技术水平低。设计人员需从实际出发，群众的集体施工使一些先进的水利科学技术无法运用到实际工程中，所以设计人员只能在群众施工的基础上进行设计。
3、建筑材料缺乏。首先是投资缺乏无钱购买建筑材料，其次是材料缺乏，钢材，水泥之类基本原材料都不能保证供应，有钱也买不到，再次是交通运输造成的建筑材料缺乏，山区渠道都无运输道路，只能就地取材，工地没有的，就不用了，在山坡上没有砂子，碎石等材料，也没有加工机械，也没有条件运入，人背马驮是解决不了施工需求的。
三、倒虹吸管的设计
倒虹吸管采用管流计算来确定倒虹吸管的过流能力。
“倒虹吸流”的计算目前尚未形成一系列理论体系，仍按重力流、压力流的计算公式进行计算。
本工程原渠道设计流量为7m3/s，倒虹吸管代替渡槽，进口底高程98.50m，出口底高程98.28m，进出口底部高差为0.22m，流程总长为520m。在倒虹吸管进口设沉砂池及拦污栅，在倒虹吸管埋设最低处设置冲砂孔，并设置检修井。
1、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）竖井多用于内压水头较低，流量较小，穿越道路的倒虹吸。这种形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）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。
（4）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。
2、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，这将使管身断面加大，增加建筑物投资，因此必须对进出口渐变段进行优化设计。渐变段长度不宜过长，当渐变段长度达到一定值时，再增加渐变段长度已对减少水头损失效果不大。同时，渐变段底坡不宜过大，当渐变段进出口底部高程相差较大时，宜适当增加渐变段长度，这样可减少渐变段底坡，从而减小水头损失。
3、管身形式及闸墩设计管身有圆管、方管等形式
由于圆管施工较复杂，不宜现浇制模，同时会增加管座的工程量，故采用矩形孔口多孔一联的形式。该形式施工较方便，亦不需对地基进行特殊处理。墩头形状对水头损失有一定的影响。流线形墩头在闸门全开时水头损失比半圆形墩头要略小，但闸门不全部开启时，流线形墩头对进水口水流影响较半圆形墩头要大水头，损失显著增加。通过对倒虹吸技术的认识和学习，了解了倒虹吸的一般工作原理和应用情况。由于倒虹吸管是一种渠道交叉建筑物，具有工程量少、造价低、施工安全方便和不影响河道洪水宣泄等优点，因此在引调水工程中得到广泛的应用，有利于在更广范围内进行水资源优化配置，改善生态环境，提高人民群众生活水平，增强综合国力，都具有十分重大的意义。
四、倒虹吸涵的设计应注意的问题
倒虹吸涵的设置一般是对水面高于路基边沟底面的水渠进行设置。但是，当水渠的底面高于路面5.5M时，应该考虑采用渡槽的形式过水。
倒虹吸涵的最大特点是：通过涵洞的水虽然流速不大，但都是压力水即对涵洞的周壁都有水压力；其大小和“水头”即水面与涵洞壁的高差有关。如果涵洞壁上有孔洞或裂缝，水就可以源源不断地从这些孔洞或裂缝中流出；如果处理不当，这些水会像泉水一样从路面冒出来。这种现象在以往的公路上屡见不鲜。对于水利渠来说，漏这点水不算一回事；但是对于公路来说，漏这点水可能就会坏大事：引起路基路面破坏、因路面打滑而引发车祸等，因此，这个问题必须解决。
解决这个问题的办法有两个：一个是封，一个是疏；如果两个办法同时采用则更完美。
所谓“封”，就是将整个洞身制成密不透水的结构。
所谓“疏”，就是万一洞身的某个地方有水漏出，也能将其从盲沟之类构造物中排走，不至于淤积在涵洞上面而浸泡路基路面。
目前的倒虹吸涵的设计一般为：基础为素混凝土基础，厚度不小于30㎝；然后在其上敷设预制钢筋混凝土圆管管节若干节，每节管节的长度一般为2M，采用离心法预制。管节与管节之间为平缝，内塞沥青麻絮。然后用素混凝土将其包裹成矩形截面，洞身即算完成。两端设混凝土竖井和沉砂池。在竖井顶部与原有水利渠连接，此倒虹吸涵即算大功告成。
这种设计在“封”方面的缺陷是：在施工完成后短时间内洞身可能不漏水，但时间一长，由于热胀冷缩、不均匀沉降、行车震动等因素，可能会使洞身在某个接头处断、裂甚至错位，水即可以从此处漏出。
在“疏”方面的缺陷是：没有在设计图上提出设置盲沟或其他措施的要求，更没有标明盲沟的具体位置和工程量及费用预算。 针对上述缺陷，本人提出：
1、将管节与管节之间的接头改为钢接头。具体做法是：
（1）先用厚10—12㎜、宽100—120㎜的钢板卷成一个短筒，然后，将外层钢筋的纵向筋双面焊接在短筒外侧。原设计的纵向筋为分布筋，较细，建议改成采用与环状筋同样直径的钢筋。（这里还建议取消内层钢筋，因为内层钢筋的环状筋受力后会将混凝土撕开。）
（2）按原来的工艺即离心法预制管节，注意留出焊缝位置。
（3）安装就位后，将两节管的接头对接焊。
（4）焊接好后，管外面仍然用素混凝土包裹成矩形，管内则用小石子混凝土或高标号砂浆填缝。这样，整个洞身就是一个整体，可以抵抗小范围的变形和不均匀沉降。
2、明确在平面图上示出盲沟的位置、长度、深度、结构形式以及与涵背填料的连接位置，并在工程数量表中列入盲沟的全部工程量。这里可能会遇到两个问题：一个是这种倒虹吸涵一般位于挖方路段，可能盲沟的长度会比较长。另一个是现在设计的高速公路在挖方段的路床上一般设有两条（纵向）盲沟或一条盲沟（超高段），倒虹吸涵的设置有可能切断它们。这就要求我们在浇筑基础混凝土之前，在基础下面的合适位置先做好联通涵洞两边填料的两条或多条盲沟。如果有这种情况，得到的好处是可以利用路床上的这两条盲沟而不必再另开盲沟。（注释：這里指的“涵背填料”都是透水性很好的材料如碎石、砾石等。）
五、结束语
综上所述，倒虹吸应用于渠道设计中，首先要知道渠道设计的方法和倒虹吸之间的关系，从而科学利用倒虹吸，明确其重要性和优势，将其应用于渠道设计中，完善设计的各项工作。
参考文献
[1] 朱智伟.南水水北调渠道倒虹吸工程的水力计算[J].河南水利与南水北调，2013（6）：4.
[关键词]倒虹吸；渠道设计；作用
中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0098-01
一、前言
渠道设计过程中，必须要采取有效的设计方法，倒虹吸在渠道设计中有重要的作用，可以提升渠道设计的水平，从而完善渠道设计的体系，保证设计的效果。
二、渠道的特点分析
1、投资资金的短缺。国家和各级政府对一个工程的投资也很少，水库枢纽这些特殊工程还好些，渠道的投资就更少了，投资的资金只能够购买部分原材料。主要还是靠群众投工投劳用原始的劳动来完成渠道建设。
2、施工技术水平低。设计人员需从实际出发，群众的集体施工使一些先进的水利科学技术无法运用到实际工程中，所以设计人员只能在群众施工的基础上进行设计。
3、建筑材料缺乏。首先是投资缺乏无钱购买建筑材料，其次是材料缺乏，钢材，水泥之类基本原材料都不能保证供应，有钱也买不到，再次是交通运输造成的建筑材料缺乏，山区渠道都无运输道路，只能就地取材，工地没有的，就不用了，在山坡上没有砂子，碎石等材料，也没有加工机械，也没有条件运入，人背马驮是解决不了施工需求的。
三、倒虹吸管的设计
倒虹吸管采用管流计算来确定倒虹吸管的过流能力。
“倒虹吸流”的计算目前尚未形成一系列理论体系，仍按重力流、压力流的计算公式进行计算。
本工程原渠道设计流量为7m3/s，倒虹吸管代替渡槽，进口底高程98.50m，出口底高程98.28m，进出口底部高差为0.22m，流程总长为520m。在倒虹吸管进口设沉砂池及拦污栅，在倒虹吸管埋设最低处设置冲砂孔，并设置检修井。
1、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）竖井多用于内压水头较低，流量较小，穿越道路的倒虹吸。这种形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）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。
（4）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。
2、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，这将使管身断面加大，增加建筑物投资，因此必须对进出口渐变段进行优化设计。渐变段长度不宜过长，当渐变段长度达到一定值时，再增加渐变段长度已对减少水头损失效果不大。同时，渐变段底坡不宜过大，当渐变段进出口底部高程相差较大时，宜适当增加渐变段长度，这样可减少渐变段底坡，从而减小水头损失。
3、管身形式及闸墩设计管身有圆管、方管等形式
由于圆管施工较复杂，不宜现浇制模，同时会增加管座的工程量，故采用矩形孔口多孔一联的形式。该形式施工较方便，亦不需对地基进行特殊处理。墩头形状对水头损失有一定的影响。流线形墩头在闸门全开时水头损失比半圆形墩头要略小，但闸门不全部开启时，流线形墩头对进水口水流影响较半圆形墩头要大水头，损失显著增加。通过对倒虹吸技术的认识和学习，了解了倒虹吸的一般工作原理和应用情况。由于倒虹吸管是一种渠道交叉建筑物，具有工程量少、造价低、施工安全方便和不影响河道洪水宣泄等优点，因此在引调水工程中得到广泛的应用，有利于在更广范围内进行水资源优化配置，改善生态环境，提高人民群众生活水平，增强综合国力，都具有十分重大的意义。
四、倒虹吸涵的设计应注意的问题
倒虹吸涵的设置一般是对水面高于路基边沟底面的水渠进行设置。但是，当水渠的底面高于路面5.5M时，应该考虑采用渡槽的形式过水。
倒虹吸涵的最大特点是：通过涵洞的水虽然流速不大，但都是压力水即对涵洞的周壁都有水压力；其大小和“水头”即水面与涵洞壁的高差有关。如果涵洞壁上有孔洞或裂缝，水就可以源源不断地从这些孔洞或裂缝中流出；如果处理不当，这些水会像泉水一样从路面冒出来。这种现象在以往的公路上屡见不鲜。对于水利渠来说，漏这点水不算一回事；但是对于公路来说，漏这点水可能就会坏大事：引起路基路面破坏、因路面打滑而引发车祸等，因此，这个问题必须解决。
解决这个问题的办法有两个：一个是封，一个是疏；如果两个办法同时采用则更完美。
所谓“封”，就是将整个洞身制成密不透水的结构。
所谓“疏”，就是万一洞身的某个地方有水漏出，也能将其从盲沟之类构造物中排走，不至于淤积在涵洞上面而浸泡路基路面。
目前的倒虹吸涵的设计一般为：基础为素混凝土基础，厚度不小于30㎝；然后在其上敷设预制钢筋混凝土圆管管节若干节，每节管节的长度一般为2M，采用离心法预制。管节与管节之间为平缝，内塞沥青麻絮。然后用素混凝土将其包裹成矩形截面，洞身即算完成。两端设混凝土竖井和沉砂池。在竖井顶部与原有水利渠连接，此倒虹吸涵即算大功告成。
这种设计在“封”方面的缺陷是：在施工完成后短时间内洞身可能不漏水，但时间一长，由于热胀冷缩、不均匀沉降、行车震动等因素，可能会使洞身在某个接头处断、裂甚至错位，水即可以从此处漏出。
在“疏”方面的缺陷是：没有在设计图上提出设置盲沟或其他措施的要求，更没有标明盲沟的具体位置和工程量及费用预算。 针对上述缺陷，本人提出：
1、将管节与管节之间的接头改为钢接头。具体做法是：
（1）先用厚10—12㎜、宽100—120㎜的钢板卷成一个短筒，然后，将外层钢筋的纵向筋双面焊接在短筒外侧。原设计的纵向筋为分布筋，较细，建议改成采用与环状筋同样直径的钢筋。（这里还建议取消内层钢筋，因为内层钢筋的环状筋受力后会将混凝土撕开。）
（2）按原来的工艺即离心法预制管节，注意留出焊缝位置。
（3）安装就位后，将两节管的接头对接焊。
（4）焊接好后，管外面仍然用素混凝土包裹成矩形，管内则用小石子混凝土或高标号砂浆填缝。这样，整个洞身就是一个整体，可以抵抗小范围的变形和不均匀沉降。
2、明确在平面图上示出盲沟的位置、长度、深度、结构形式以及与涵背填料的连接位置，并在工程数量表中列入盲沟的全部工程量。这里可能会遇到两个问题：一个是这种倒虹吸涵一般位于挖方路段，可能盲沟的长度会比较长。另一个是现在设计的高速公路在挖方段的路床上一般设有两条（纵向）盲沟或一条盲沟（超高段），倒虹吸涵的设置有可能切断它们。这就要求我们在浇筑基础混凝土之前，在基础下面的合适位置先做好联通涵洞两边填料的两条或多条盲沟。如果有这种情况，得到的好处是可以利用路床上的这两条盲沟而不必再另开盲沟。（注释：這里指的“涵背填料”都是透水性很好的材料如碎石、砾石等。）
五、结束语
综上所述，倒虹吸应用于渠道设计中，首先要知道渠道设计的方法和倒虹吸之间的关系，从而科学利用倒虹吸，明确其重要性和优势，将其应用于渠道设计中，完善设计的各项工作。
参考文献
[1] 朱智伟.南水水北调渠道倒虹吸工程的水力计算[J].河南水利与南水北调，2013（6）：4.