发展历程

渠道倒虹吸设计

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

新蟒河倒虹吸出

(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。其中陶直通管与陶三通排气管衔接情况如图2-14所示，陶四通管的造型如图2-15所示，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。

主要内容

倒虹吸

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。