倒虹吸

物理学术语

当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一构筑物，使水从路面或河沟下穿过，此构筑物通常叫作倒虹吸。倒虹吸主要有竖井式。这种形式施工简便而且便于清除泥沙。倒虹吸有箱形和圆形两种。物理上水往高处走的现象是一种水利工程的技巧。它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。早在2000多年前，中国已有成功的运用。与虹吸管一样，它在立面上也呈弓形;不同的是，其弓弯向下。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。

描述一

(一)《管子·度地》对倒虹吸水流的描述

《管子·度地》对有压倒虹吸水流作过精辟的描述：水之性，行至曲，必留退，满则后推前，地下则平行，地高即控。

笔者认为，这一段说的是有压管流的“水之性”，和上段所说的“以高走下”的无压流的“水之性”，是并列的两段文字，“行至曲，必留退，满则后推前”，描述的是渠水通过倒虹吸的水流现象，当渠水从一端流入向下弯曲的倒虹吸时，必先灌满倒虹吸(从整个渠道水流来看，这时呈现出“留退”的状况)，尔后才能“后推前”地从另一端流出，水流通过建筑物，必将产生一个能量上的损失，因此，一定要使倒虹吸的进出口水面高程有一个必要的差值，使出口高程低于进口高程才行，出口低于进口(“地下”)，则水流将平顺地通过，否则，渠水就会因倒虹吸出口端过高(“地高”)，受倒虹吸控制而流不过去。

描述二

(二)公元前中国和古罗马城市供水管路中的倒虹吸

1975年至1981年在对位于河南省登封县告成镇的阳城遗址的发掘中，发现有战国晚期的城市管道供水系统，其中实际应用了倒虹吸。整个供水设施由输水管、控制流量的控制坑、沉淀泥沙的澄水池、贮水坑和蓄水瓮等组成。供水管路共有八条，沿地形由高向低布设，总长有数千米之多。输水管内径约为12.3厘米，在淹没条件下，输水流量可达20～30升/秒。

输水管路由直通管、三通排气管，三通分水管、四通控水管等部件衔接组成，均为陶制。输水管路多数铺设在开凿于红砂岩的沟槽中。较深的沟槽达1.2～2.0米。②

大约在公元前180年左右在土耳其境内古希腊帕加马城建有大型城市输水管沟，水从海拔约360米的源头，跨越两条山谷输送至这座城堡，而城堡制高点只比源头低约40米。其中当有跨百余米山谷的倒虹吸。③古罗马著名建筑师维特鲁威在写于2000年前的不朽名著《建筑十书》中，详细地记述了当时输水管网的建设要点。对于倒虹吸，维特鲁威还特别指出，为了倒虹吸的安全运行，需要修建镇墩和排气竖管。①

①对《管子·度地》渠道坡降计算和水跃的描述，是姚汉源先生于1962年最先提出的。

②河南省文物研究所、中国历史博物馆考古部，登封王城岗与阳城，文物出版社，1992年，第229~246页。

③参见チヤ-ルズ·シンガ一等编，平田宽、八杉龙一译，技术の历史——地中海文明と中世(下)，筑摩书房，第581～583页。PeterJames，Ancient Inventions，颜可维译，世界古代发明，世界知识出版社，1999年，第388页。

释义

有一种形式的输水管称倒虹吸，它是在渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。早在2000多年前，中国已有成功的运用。与虹吸管一样，它在立面上也呈弓形；不同的是，其弓弯向下。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。

倒虹吸主要用于农田水利工程中。渠道与道路、河流等发生交叉时，既可采用渡槽，如北宋时曾在引用泾水的郑白渠上使用过；也可采用倒虹吸，如南宋时曾在引用褒水的山河堰上使用过。这种大型倒虹吸多采用浆砌块石构筑，也可用竹筒连接而成。在唐朝诗人杜甫的诗歌中和元代科学家王祯所著的《农书》中都可见到对输水渠道上使用倒虹吸的描述和记载。

保证措施

1 技术保证措施

坚持设计文件图纸分级会审和技术交底制度。重点工程由总工程师审核，在施工过程中技术人员向施工人员进行“四交底”，即：设计意图交底，质量标准交底，施工工艺交底，创优措施交底，并有记录。建立技术、质检人员工点质量负责制，奖优罚劣，要求责任人员勤测、勤量、勤检查、勤指导，认真作好各种原始记录，施工前认真复核设计文件，作到心中有数。技术交底数据要同施工现场反复核对，作到技术无误差。

制定专项的雨季施工技术措施，确保质量目标的实现。

2 材料管理措施

材料采购，设专人验收，严格执行材料进场检验制度，严禁不合格的材料进场，材料进场及时取样检验，确保材料的各项技术指标到要求。在施工过程中，按检验试验的有关规范随时抽检。采购材料必须有出厂检验、试验合格证，并配合业主对采购材料实施验证。经监理工程师同意后方可进入现场。

3 质量自检制度

（1）预控、自检、互检

细化研究本工程各专业、各工序在以往类似工程施工过程中易出现的质量问题，分析原因采取预防措施，并编制在本工程具体施工组织设计方案中。

从材料质量、过程控制、操作方法、技术交底、施工工艺等方面入手，严把质量预控关键点，做好本工程质量预控工作。

（2）施工过程控制及竣工检查

积极配合现场监理工程师，采取旁站、巡视、抽样等形式对工程质量进行监督检查，对隐蔽工程及关键工序必须经监理工程师确认，方可进行下道工序，项目经理部和作业队形成质量检查监督网，层层把住工程质量关。

工程质量实行定期检查制度，由项目经理主持，质量部门组织，施工物资等部门参加，检查前期制定计划实施情况。对各分项分部工程的质量检查，严格执行铁道部颁布的施工规范和设计技术标准，对检查中发现的问题进行总结，定期召开质量会议，评议质量工作下发质量通报。

特殊工序作业人员需经专业培训，考试合格后持证上岗。

工程进入竣工验收阶段，进行有计划、有步骤、有重点的收尾工程清理工作，通过竣工前的预验，找出漏项或需修补的项目。