倒虹吸工程

當渠道與道路或河溝高程接近,處於平面交叉時,需要修一建築物,使水從路面或河溝下穿過,此建築物通常叫做倒虹吸。它是一種經過山谷、河流、窪地、道路和其他渠道的壓力輸水管道,是一種渠道交叉建築物,其主要有豎井式。由於倒虹吸具有工程量少、施工方便、節省動力及三材、造價低而且便於清除泥沙等特點,現廣泛用於各國的農田水利建設、城市供水、大型調水工程。

實例

倒虹溝 倒虹溝

南水北調中線工程是一項良好的經濟工程。按2000年末價格計算,中線工程總投資約920億元。這些投資的40%將轉化為消費資金,這對於擴大內需,刺激經濟成長將發揮重要的推動作用。根據投資的乘數效應,中線工程的興建,將拉動建材業、製造業、交通運輸業以及第三產業的發展。中線工程還將帶動南方調水區、調水沿線地區、北方受水區經濟結構的戰略性調整,建設節水型工業、節水型農業和節水型社會。

中線工程按照社會主義市場經濟的一般要求,結合水資源調配的公共特性,構建其建設與管理體系,從而保證建設的順利進行,建成後的良性運營。按照“政府巨觀調控、市場機制運作、用水戶參與管理”的原則,中線工程將成立“中線工程水源公司”和“供水有限責任公司”。水源公司負責丹江口水庫大壩加高及以後的運行管理,並賣水給供水公司;供水公司負責總乾渠工程的建設及以後的運行管理,並將水賣給分水口以下的用水戶協會。

水價是中線工程運行的關鍵。中線工程測算的水價為0.27~1.27元,既處在用水戶可承受的範圍內,又刺激了節約用水的積極性。建設期間通過提高水價建立南水北調工程基金,有利於水權的合理分配,也為通水後水費的徵收和管理創造了條件。

南水北調中線工程是一項積極的社會工程。丹江口水庫大壩加高需移民30萬人,這是工程建設最大的難點,但同時也是解決庫區環境容量嚴重不足、居民生活貧困的重大機遇。據有關方面估計,即使不建中線工程,也需要將庫周約10萬人外遷,才能從根本上解決庫區脫貧的問題。興建南水北調中線工程,將30萬移民中的絕大多數外遷到居住和生存條件較好的地方安置,將大大改善庫周的生態環境,並提高移民的生活水平。

中線工程建成後,沿線城市居民優質飲用水能夠得到保證,乾旱年份一些城市將不再出現“水荒”現象。對於數百萬長期飲用高氟水、苦鹹水和其他含有害物質的深層地下水的當地農民來說,中線工程將從根本上改善其飲水質量。

總之,南水北調中線工程是一項“南北雙贏”的偉大工程,它的重要作用必將隨著歷史的推進而不斷呈現出來。“問渠哪得清如許,唯有源頭活水來”,實施南水北調中線工程,是黨中央、國務院的英明決策,是一代又一代水利工作者的宏偉夙願,是廣大人民民眾的殷切期盼。我們有決心、有信心,在黨中央、國務院的正確領導下,在水利部的大力支持下,在沿線人民的密切協作下,紮實做好各項工作,確保這一利在當代、澤被子孫的宏偉工程早日開工建設。

倒虹吸工程實際上就是引水工程.就是個連通管,大氣壓力的原理,根本原理是伯諾里方程。簡單的說是水往低處流,不過這裡水的流行空間是管道,而大自然水的流行空間是河道

公元前中國和古羅馬城市供水管路中的倒虹吸

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。

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。

套用

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。

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