倒虹吸

(一)《管子·度地》對倒虹吸水流的描述

《管子·度地》對有壓倒虹吸水流作過精闢的描述：水之性，行至曲，必留退，滿則后推前，地下則平行，地高即控。

筆者認為，這一段說的是有壓管流的“水之性”，和上段所說的“以高走下”的無壓流的“水之性”，是並列的兩段文字，“行至曲，必留退，滿則后推前”，描述的是渠水通過倒虹吸的水流現象，當渠水從一端流入向下彎曲的倒虹吸時，必先灌滿倒虹吸(從整個渠道水流來看，這時呈現出“留退”的狀況)，爾後才能“后推前”地從另一端流出，水流通過建築物，必將產生一個能量上的損失，因此，一定要使倒虹吸的進出口水面高程有一個必要的差值，使出口高程低於進口高程才行，出口低於進口(“地下”)，則水流將平順地通過，否則，渠水就會因倒虹吸出口端過高(“地高”)，受倒虹吸控制而流不過去。

(二)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，其中實際應用了倒虹吸。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，均為陶制。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。

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，也可用竹筒連接而成。在唐朝詩人杜甫的詩歌中和元代科學家王禎所著徠的《農書》中都可見到對輸水渠道上使用倒虹吸的描述和記載。

1 技術保證措施

堅持設計文件圖紙分級會審和技術交底制度。重點工程由總工程師審核，在施工過程中技術人員向施工人員進行“四交底”，即：設計意圖交底，質量標準交底，施工工藝交底，創優措施交底，並有記錄。建立技術、質檢人員工點質量負責制，獎優罰劣，要求責任人員勤測、勤量、勤檢查、勤指導，認真作好各種原始記錄，施工前認真複核設計文件，作到心中有數。技術交底數據要同施工現場反覆核對，作到技術無誤差。

制定專項的雨季施工技術措施，確保質量目標的實現。

2 材料管理措施

材料採購，設專人驗收，嚴格執行材料進場檢驗制度，嚴禁不合格的材料進場，材料進場及時取樣檢驗，確保材料的各項技術指標到要求。在施工過程中，按檢驗試驗的有關規範隨時抽檢。採購材料必須有出廠檢驗、試驗合格證，並配合業主對採購材料實施驗證。經監理工程師同意後方可進入現場。

3 質量自檢制度

（1）預控、自檢、互檢

細化研究本工程各專業、各工序在以往類似工程施工過程中易出現的質量問題，分析原因採取預防措施，並編製在本工程具體施工組織設計方案中。

從材料質量、過程式控制制、操作方法、技術交底、施工工藝等方面入手，嚴把質量預控關鍵點，做好本工程質量預控工作。

（2）施工過程式控制制及竣工檢查

積極配合現場監理工程師，採取旁站、巡視、抽樣等形式對工程質量進行監督檢查，對隱蔽工程及關鍵工序必須經監理工程師確認，方可進行下道工序，項目經理部和作業隊形成質量檢查監督網，層層把住工程質量關。

工程質量實行定期檢查制度，由項目經理主持，質量部門組織，施工物資等部門參加，檢查前期制定計劃實施情況。對各分項分部工程的質量檢查，嚴格執行鐵道部頒布的施工規範和設計技術標準，對檢查中發現的問題進行總結，定期召開質量會議，評議質量工作下發質量通報。

特殊工序作業人員需經專業培訓，考試合格后持證上崗。

工程進入竣工驗收階段，進行有計劃、有步驟、有重點的收尾工程清理工作，通過竣工前的預驗，找出漏項或需修補的項目。

工程項目完工後，由各作業隊隊長組織技術、質檢等有關人員按設計要求、施工規範及工程驗收標準對本工程項目進行一次全面自檢，確認達到驗收標準后，由單位組織內部初驗，內部初驗由項目經理組織，總工程師主持，邀請監理工程師參加，確認工程質量全部達到驗收標準後向建設單位申請組織工程驗交。

在工程未交接前，做好竣工工程成品的保護、巡視、維修、清掃，以保證設備始終處於良好狀態，提高工程一次成優率。

在合同承諾的保修期內確因施工造成工程質量問題及時解決，並達到用戶滿意為止。

4 質量事故報告制度

施工中，凡發生的任何質量事故，及時向建設單位、上級主管部門、設計單位和監理單位彙報，並做好記錄，待監理部門確定、查證、下發處理意見后及時按處理意見要求進行嚴格施工。