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敷设在地面或地下用以输送渠道水流穿过河渠、溪谷、洼地、道路的下凹式具有倒虹吸作用的压力管道（参见彩图Ⅴ—59）。倒虹吸管是一种较常用的交叉建筑物。渠道水流在上下游水位差（Z）作用下，由上游渠道经过倒虹吸管流向下游渠道（图1）。倒虹吸管的材料可根据水头、管径和当地材料供应情况选用，有浆砌石、混凝土、钢丝网水泥、钢板、钢筋混凝土及预应力混凝土等，后两种使用较广。中国修建的预应力混凝土倒虹吸管，承压水头达200m左右。
Ⅴ—59 斜管式倒虹吸管 任景云摄
图1 沿地面敷设的倒虹吸管示意图 1—进口段；2—露天管；3—镇墩；4—上埋式管；5—出口段
倒虹吸管的组成及结构布置 倒虹吸管由进口段、管身段及出口段组成（图1）。 （1）进口段。一般包括渐变段、进水口、拦污栅、闸门、挡水墙及沉沙池等。进口渐变段与渠道应平顺连接以减小水头损失，渐变段长度为渠道设计水深的4～6倍。对含沙量大的渠道，为防止粗粒泥沙磨损和淤积管道，可在进口前设沉沙池。为满足倒虹吸管在通过不同流量时，渠道水位与管道入口水位衔接良好，常将管道进口做成喇叭形，并用弯道与管身连接（图2）。通过小流量时，进口管段内可能产生水面跌落，引起管身振动和空蚀。为此，可在管道进口前设消力池，或在进口挡水墙下游侧设通气孔，以改善水流条件。拦污栅布置在进水口前，以防漂浮物进入而堵塞管道。拦污栅后（或前）常设闸门，以便进行管道检修和清淤工作。挡土墙一般为重力式，多用浆砌石或混凝土材料，墙身应做在坚实的地基上，以免发生不均匀沉降而导致漏水及塌坡事故。
图2 倒虹吸管进、出口布置示意图 1—上游渠道；2—渐变段；3—闸门；4—拦污栅；5—工作桥；6—挡水墙；7—进水口；8—管身；9—出水口；10—下游渠道；11—消力池
（2）出口段。与进口段基本相同（图2）。单管可不设闸门，多管应设闸门以便按流量控制运行的管数。出口段一般设消力池，用以调整出口水流的流速分布。特别是多管倒虹吸进行单管运行时，用消力池整流更为必要。对于小流量倒虹吸管，出水口可用梯形断面直接与下游渠道连接；大、中流量倒虹吸管，出口应设置渐变段，其长度需大于进口渐变段。 （3）管身段。管身断面形式可分为圆形、矩形或城门洞形。圆形受力条件较好，常用于大、中水头的倒虹吸管。根据过水流量大小、运用要求及经济比较，可以设计成单管、双管或多管。为了适应地基不均匀沉降及混凝土收缩变形，管身应设变形缝，缝中设止水。缝的间距根据地质、施工方法和气候条件决定。在倒虹吸管管路变坡和转弯处应设置镇墩（图1），以连接和稳定两侧管道。为防止倒虹吸管被泥沙淤积，除在进口前设置沉沙池外，还应在管段或镇墩内设置冲沙放水孔，以便冲洗管内淤沙和放空管内积水进行检修。冲沙孔的底部高程一般稍高于或等于枯水位，如河道枯水期断流，可将冲沙放水孔设在管段下游最低的镇墩中。管道可沿地面露天敷设，但为了克服露天敷设内外管壁温差引起的温度应力，一般将管道埋于地下或在管身上填土。当管道通过耕地时，管顶应埋在耕作层以下；在冰冻地区，管顶应布置在冰冻层以下；管道穿过河床时，管顶应置于冲刷线以下。 倒虹吸管的总体布置 需结合地形、地质、施工、水流、交通以及洪水影响等因素通过分析比较选定。通常要求管路和它所穿过的水道或道路成正交，以缩短管路长度、减小水头损失。管身及进、出口宜布置在地质稳定的挖方地段。为减小开挖工程量，管身一般沿地面敷设，但管坡不宜过陡，使管身及镇墩易于维持稳定，并便于施工。 倒虹吸管的设计原则 主要包括水力设计及结构设计两部分。水力设计的任务是在已知上下游渠道的断面形式及水力要素的条件下，确定倒虹吸管的管数、断面面积、水头损失及进出口水面衔接。设计的管身应满足以下要求：通过设计流量时，水头损失不大于规划中的预定值；小流量下流速不小于管道的不淤流速；具有良好的水流衔接条件；必要时应有沉沙、冲沙、清淤等措施。此外，还需校核加大流量时进口段的壅水高度，以便确定上游渠顶高程。结构设计的任务主要是确定管身和镇墩等的断面尺寸及配筋。
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