摘要：以礼河倒虹吸横跨以礼河河谷，两岸地形陡峭，山高谷深，地质情况复杂。在设计中就倒虹吸稳定、水头损失、应力分析、结构及基础处理等进行了深入研究。
关键词：炉房水库； 灌区工程； 倒虹吸；管道设计 1、前言 炉房水库是以农业灌溉为主，兼顾人畜饮水、发电等综合利用的中型水利工程。水库灌区主要分布于金沙江干热河谷及以礼河河谷，倒虹吸是该引水工程中数量较多的一种建筑物。以礼河倒虹吸位于渠系工程首部，其最大工作水头为647.931m，设计引水流量1.6m³/s，是灌区建筑物中难度最大的工程。该工程修建成败是关系到灌区灌溉得到保证与否、以及整个工程投资效益具体实现的关键。 2、倒虹吸的总体布置 以礼河倒虹吸横跨金沙江一级支流以礼河，两岸地形陡峭。轴线选择原则:在地形、地质条件允许的情况下，倒虹吸的轴线尽可能与主河床正交，以减少建筑物的长度，降低投资。为此初拟了两条轴线及长度，通过水力演算得到各种长度对应的上、下游水位值，并计算各种方案的工程量，通过方案比选和论证，选择出以下方案，其工程投资较省。 2．1、地形、地质条件 倒虹吸进口右岸地形坡度为26°～54°，中上部崩塌、错落等物理地质现象较发育，第四系堆积物厚6～15m，局部40m，下伏基岩为二迭系峨眉山玄武岩，岩体强至弱风化，节理发育，下部玄武岩裸露；出口左岸地形坡度20°～56°，大部分为第四系残坡积粘土含碎石覆盖，厚0.5～3.0m，下伏基岩及风化情况与右岸相同；河床部位宽约110m，河谷下部及河床为崩塌堆积，厚6～11m，深部为18～25m厚的冲洪积砂卵砾石层，下伏基岩为二迭系栖霞茅口灰岩及生物碎屑灰岩，局部溶沟、溶槽、溶隙较发育。 2．2、管身布置 根据地形、地质情况，两岸管身采用明管布置，坡度为15～54.5度。跨河水平段在不影响河道安全渲泄洪水情况下，结合两岸交通要求采用跨河桥过河，在桥上铺设管道。 2．3、辅助工程设置问题 倒虹吸工程水源为炉房水库库水，泥沙含量虽少，但为尽量减轻泥沙对倒虹吸管的冲刷，在建筑物进口仍设置沉沙池及退水冲沙设施。压力管道进口前设置工作闸门及拦污栅，以控制水流及防止飘浮物进入压力管道。严防关闸断流或拦污栅被飘浮物堵塞时造成上游渠水漫溢，冲垮山坡，危急建筑物安全，在进口段设置溢流堰及泄水槽。同时倒虹吸出口也需设消能池，以调整出口水流的流速分布使之比较均匀而平稳地流入下游渠道。 对于倒虹吸来说，设置通气孔也是一个重要措施。一般倒虹吸通气孔主要用于稳压水流，防止气蚀，这些问题对于以礼河倒虹吸工程这种高水头、小流量的倒虹吸工程来说进口发生水跃尤其严重。所以，以礼河倒虹吸更需设置通气孔。 倒虹吸管身较长，为了能进人检修并保证管内不淤，管身需设置进人孔，在跨河最低管段设置冲沙放水孔。 3、建筑物的选型 倒虹吸由进口段、管身段和出口段三部分组成。 3．1、进、出口建筑物 进口设长8m、宽4m的沉沙池，池底高程1971.62m，前用4m长八字形渐变段与渠道连接，在池身边墙高程1975.12m设6m长侧向WES型溢流堰，堰后为泄水陡槽。在沉沙池设冲沙管引入泄水陡槽。进水室前设拦污栅，栅后（压力管道进口前）设置工作闸门。出口设长5m、宽1.5m的消力池，池底高程1894.18m，后用4m长八字形渐变段与下游渠道连接。 3．2、工作闸 工作闸设在进水室，为1. 8×1.8m平板定轮钢闸门配快速启闭机，闸门的启闭轨道为垂直上下，闸室段长4.5m。其作用是为了检修、清淤和临时停水；为较好地适应明渠与管身之间的过渡，采用闸底板高程与压力管道进口底齐平。闸室均采用开敞式平底结构型式。www.tmgc8.com 3．3、管身 倒虹吸管身常用的断面型式有：圆形、箱形和直墙正反拱形等。圆形管道与同样过水面积的箱形、拱形管道相比，其湿周小，水流摩阻力小，水流条件好，过水能力大，施工及焊接较为容易。经综合分析，以礼河倒虹吸均采用圆形断面钢管露天铺设。 根据倒虹吸两岸坡地形及地质情况，压力钢管采用斜管布置。为不影响以礼河宣泄洪水，并结合两岸群众交通需求，跨河采用长92m，宽5m的钢筋混凝土空心板梁桥渡管。 在与进出口建筑物及管身角度变化处采用3倍管径的转弯半径弯管与之相连。倒虹吸钢管总长2185.514m。管身共设31个伸缩节。由于管线长、高差大，压力管道沿途设置了6个进人孔。并在最低处设置φ500mm冲沙阀及冲沙放水管。 3．4、镇、支墩设计 受地形影响，管轴线在平面和纵断面上呈折线状，根据规范要求，管轴线在转折处设置封闭式镇墩，直管段长度大于100m时，中部增设一镇墩。倒虹吸管沿线共布置30个镇墩，墩距52～87m。在两镇墩之间每隔4～6m设一刚性鞍型支墩，支墩包角120°。管身与支座间铺设6mm厚钢垫。 4、水力设计 4．1管径设计 水力设计是倒虹吸设计的基础，也是倒虹吸设计是否经济合理的关键。合理选择水力设计的计算公式、各种设计参数及各项水头损失系数，是水力设计准确的关键。倒虹吸最大工作水头647.931m，设计流量1.6m³/s，最大流量2.0m³/s，最小流量0.5m³/s。按最经济的管径近似公式及经济流速公式计算：及。式中：—最大流量；—设计流量；—设计水头；—经济流速，取3～5m/s。根据计算结果比较，倒虹吸管径采用74cm。 4．2水头损失 沿程水头损失根据以下公式计算。式中:；；—设计管内径；—糙率，取0.012，；—水力半径；—平均流速。 局部水头损失根据以下公式计算:式中：—局部水头损失系数；—相应断面平均流速。 根据规范及工程类比，进、出口局部水头损失系数分别取0.1和0.4，渐变段水头损失系数取0.05，管身弯管水头损失系数，拦污栅水头损失系数取0.5，闸门槽水头损失系数取0.2。 经水力计算，倒虹吸总水头损失见表1： 表1                          倒虹吸水头损失计算表 流量Q （m^3）/s 流速υ （m/s） 沿程损失hwww.tmgc8.com_f （m） 沿程损失h_j （m） 总损失△h∑ （m） 2.0 4.65 76.17 3.27 79.44 1.6 3.72 48.75 2.09 50.84 0.5 1.16 4.76 0.2 4.96 www.tmgc8.com 扣除沿程及局部水头损失后，倒虹吸相应进出口水位见表2： 表2                           倒虹吸进出口水位特性表 位        置 进    口 出   口 最高水位（m） 1975．12 1895．68 设计水位（m） 1946

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