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阿瓦提县灌区泥沙处理设想

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摘要:针对阿瓦提县灌区泥沙问题,提出处理方案

摘要:针对阿瓦提县灌区泥沙问题,提出处理方案

关键词:泥沙;排沙漏斗;灌区

关键词:泥沙;排沙漏斗;灌区

Abstract: based on the AWaDiXian irrigation sediment problems, this paper puts forward a plan to deal with

Abstract: based on the AWaDiXian irrigation sediment problems, this paper puts forward a plan to deal with

Keywords: sediment; Sediment funnel; irrigation

Keywords: sediment; Sediment funnel; irrigation

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

1灌区概况

1灌区概况

1.1水源

1.1水源

阿瓦提县灌区水源来自老大河,老大河的起点位于艾里西引水渠首,水源由两部分组成,一部分通过艾里西引水渠首从阿克苏河直接引水,另一部分来自西大桥电站发电退水。两部分水源在西大桥分水枢纽汇合,该分水枢纽控制阿克苏市老大河灌区、农一师沙井子灌区、柯坪县启浪灌区及阿瓦提县灌区。庸嗲⒖缕合仄衾斯嗲鞍⑼咛嵯毓嗲

阿瓦提县灌区水源一部分利用老大河河床输水至阿瓦提县第一分水闸;另一部分来自地区二级电站发电退水在阿瓦提县第一分水闸上游约5km处与老大河交汇,两部分水源均来自西大桥分水枢纽。

阿瓦提县灌区水源一部分利用老大河河床输水至阿瓦提县第一分水闸;另一部分来自地区二级电站发电退水在阿瓦提县第一分水闸上游约5km处与老大河交汇,两部分水源均来自西大桥分水枢纽。

1.2灌区划分

1.2灌区划分

阿瓦提县灌区由英艾日克灌区、拜什艾日克灌区、玉满灌区、丰收灌区四个单元灌区组成,其灌溉面积分别为14.14万亩、17.65万亩、57.12万亩、30.18万亩,总计119.09万亩。阿瓦提县第一分水闸承担向阿瓦提县各个单元灌区分水的任务,其左侧分水口向拜什艾日克灌区供水(包括东湖西拉克电站的发电用水),右侧分水口向英艾日克灌区供水,中间通过23km左右的老大河中段改造工程输水至玉满闸,通过玉满闸向玉满、丰收两个单元灌区分水。

阿瓦提县灌区由英艾日克灌区、拜什艾日克灌区、玉满灌区、丰收灌区四个单元灌区组成,其灌溉面积分别为14.14万亩、17.65万亩、57.12万亩、30.18万亩,总计119.09万亩。阿瓦提县第一分水闸承担向阿瓦提县各个单元灌区分水的任务,其左侧分水口向拜什艾日克灌区供水(包括东湖西拉克电站的发电用水),右侧分水口向英艾日克灌区供水,中间通过23km左右的老大河中段改造工程输水至玉满闸,通过玉满闸向玉满、丰收两个单元灌区分水。

1.3泥沙情况

1.3泥沙情况

老大河是多沙性河流,泥沙来源主要是上游山区冰雪融水流经冰碛地貌而夹带的冰碛物、河道两岸地表,山地岩石风化破碎经冰雪融水和雨水冲刷下来的风化物及河源到出山口河段坡降大,河岸河底受冲刷带来的河相物,另外还有老大河河床产生的河相冲刷。

老大河是多沙性河流,泥沙来源主要是上游山区冰雪融水流经冰碛地貌而夹带的冰碛物、河道两岸地表,山地岩石风化破碎经冰雪融水和雨水冲刷下来的风化物及河源到出山口河段坡降大,河岸河底受冲刷带来的河相物,另外还有老大河河床产生的河相冲刷。

老大河水文站有1958-1965、1981-1984年共12年完整的悬移质泥沙资料。据12年泥沙测验资料统计,泥沙含量的年内变化明显,汛期大,枯水期小,最大月平均含沙量4.06kg/m3,发生在八月,最小月平均含沙量为0.12kg/m3,发生在一月。历年平均含沙量为1.97kg/m3,年最大含沙量为40.5kg/m3,多年平均悬移质输沙量490×104t,该站悬移质泥沙成果见表1。(备注:没有1985-2003年泥沙资料)

老大河水文站有1958-1965、1981-1984年共12年完整的悬移质泥沙资料。据12年泥沙测验资料统计,泥沙含量的年内变化明显,汛期大,枯水期小,最大月平均含沙量4.06kg/m3,发生在八月,最小月平均含沙量为0.12kg/m3,发生在一月。历年平均含沙量为1.97kg/m3,年最大含沙量为40.5kg/m3,多年平均悬移质输沙量490×104t,该站悬移质泥沙成果见表1。(备注:没有1985-2003年泥沙资料)

老大河站悬移质泥沙特征值表

老大河站悬移质泥沙特征值表

老大河水文站无推移质测验资料,由于灌区处于平原区,离山区较远,推移质含量较小,故在泥沙计算中考虑推移质含量占悬移质沙量的5%,为24.5×104t,故多年平均输沙总量为514.5×104t。

老大河水文站无推移质测验资料,由于灌区处于平原区,离山区较远,推移质含量较小,故在泥沙计算中考虑推移质含量占悬移质沙量的5%,为24.5×104t,故多年平均输沙总量为514.5×104t。

1.4泥沙进入灌区情况及危害分析

1.4泥沙进入灌区情况及危害分析

1.4.1泥沙进入灌区情况分析

1.4.1泥沙进入灌区情况分析

1、按照水源年均泥沙含量估算进入灌区泥沙总量

1、按照水源年均泥沙含量估算进入灌区泥沙总量

阿瓦提县灌区年灌溉用水量约9.3416亿m3,按照水源老大河年均泥沙含量1.97kg/m3计算,则每年进入灌区的泥沙总量为184.03万t。

阿瓦提县灌区年灌溉用水量约9.3416亿m3,按照水源老大河年均泥沙含量1.97kg/m3计算,则每年进入灌区的泥沙总量为184.03万t。

2、按照灌区引水过程估算进入灌区泥沙总量

2、按照灌区引水过程估算进入灌区泥沙总量

根据阿瓦提县灌区年均引水过程和水源泥沙各月平均含量进行估算,每年进入灌区的泥沙总量为215.49万t。详见表2。

根据阿瓦提县灌区年均引水过程和水源泥沙各月平均含量进行估算,每年进入灌区的泥沙总量为215.49万t。详见表2。

进入灌区泥沙计算表

进入灌区泥沙计算表

通过以上两种计算方法估算进入灌区泥沙量,均在200万t左右,容重按照1.45t/m3计算,则泥沙体积为137.9万m3。

通过以上两种计算方法估算进入灌区泥沙量,均在200万t左右,容重按照1.45t/m3计算,则泥沙体积为137.9万m3。

1.4.2泥沙危害分析

1.4.2泥沙危害分析

由于阿瓦提县灌区地形坡度较缓,泥沙随灌溉体系进入灌区后,较大颗粒泥沙在灌溉体系中沉淀下来,造成灌溉渠道淤积;较小颗粒泥沙在耕地中沉淀下来,导致耕地高程增加。

由于阿瓦提县灌区地形坡度较缓,泥沙随灌溉体系进入灌区后,较大颗粒泥沙在灌溉体系中沉淀下来,造成灌溉渠道淤积;较小颗粒泥沙在耕地中沉淀下来,导致耕地高程增加。

灌溉体系淤积,影响灌溉时,由于水管部门经费紧张,则需要发动灌区农民群众进行清淤,增加农民群众负担;

灌溉体系淤积,影响灌溉时,由于水管部门经费紧张,则需要发动灌区农民群众进行清淤,增加农民群众负担;

耕地高程增加则会导致灌溉困难,使现有耕地撂荒,制约灌区农民群众生活水平的提高。

耕地高程增加则会导致灌溉困难,使现有耕地撂荒,制约灌区农民群众生活水平的提高。

2处理方案

2处理方案

阿瓦提县灌区地形平缓,灌区北面相对较陡,南面相对较缓,仅依靠增大纵坡提高流速从而达到灌溉体系不淤的目标显然无法实现,即便泥沙不在灌溉体系中沉淀,也要在耕地中沉淀下来。而水源泥沙含量又比较大,如何解决阿瓦提县灌区泥沙淤积问题显然是一个非常复杂的问题,现提出两个解决方案与大家探讨。

阿瓦提县灌区地形平缓,灌区北面相对较陡,南面相对较缓,仅依靠增大纵坡提高流速从而达到灌溉体系不淤的目标显然无法实现,即便泥沙不在灌溉体系中沉淀,也要在耕地中沉淀下来。而水源泥沙含量又比较大,如何解决阿瓦提县灌区泥沙淤积问题显然是一个非常复杂的问题,现提出两个解决方案与大家探讨。

2.1改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸(或在库木力克闸前修建漏斗式排沙设施)

2.1改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸(或在库木力克闸前修建漏斗式排沙设施)

1、改建阿瓦提县第一分水闸

1、改建阿瓦提县第一分水闸

对阿瓦提县第一分水闸上游2~3km的老大河进行整治,使老大河在第一分水闸前形成人工弯道。对阿瓦提县第一分水闸进行改建,将节制闸和右侧英艾日克干渠引水闸的高程抬高1m以上,并且设置悬板;保持拜什艾日克干渠引水闸的底板高程;同时加高闸顶高程,提高老大河第一分水闸上游水位。

对阿瓦提县第一分水闸上游2~3km的老大河进行整治,使老大河在第一分水闸前形成人工弯道。对阿瓦提县第一分水闸进行改建,将节制闸和右侧英艾日克干渠引水闸的高程抬高1m以上,并且设置悬板;保持拜什艾日克干渠引水闸的底板高程;同时加高闸顶高程,提高老大河第一分水闸上游水位。

通过上述工程措施,尽量减少通过节制闸和英艾日克干渠引水闸的泥沙量,使一部分泥沙淤积在第一分水闸上游,另一部分通过拜什艾日克干渠向下游新大河输送。淤积在第一分水闸上游的泥沙可以通过水闸的运行调节,将该部分泥沙通过拜什艾日克干渠输送至新大河。

通过上述工程措施,尽量减少通过节制闸和英艾日克干渠引水闸的泥沙量,使一部分泥沙淤积在第一分水闸上游,另一部分通过拜什艾日克干渠向下游新大河输送。淤积在第一分水闸上游的泥沙可以通过水闸的运行调节,将该部分泥沙通过拜什艾日克干渠输送至新大河。

2、改建拜什艾日克干渠库木力克闸

2、改建拜什艾日克干渠库木力克闸

1)、方案一

1)、方案一

对拜什艾日克干渠库木力克闸(阿克苏市与阿瓦提县的分界点)进行改建,现状库木力克闸右侧有两个分水口,分别给库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠供水;左侧一个退水口,给东湖西拉克电站供水,通过电站发电后退入新大河;中间是节制闸,给拜什艾日克干渠供水。

对拜什艾日克干渠库木力克闸(阿克苏市与阿瓦提县的分界点)进行改建,现状库木力克闸右侧有两个分水口,分别给库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠供水;左侧一个退水口,给东湖西拉克电站供水,通过电站发电后退入新大河;中间是节制闸,给拜什艾日克干渠供水。

本闸的改建方案是:保持东湖西拉克电站引水口底板高程,其余闸口底板高程均较退水口底板高程提高1m以上,并设置悬板,同时加高闸顶高程,提高库木力克闸上游水位。

本闸的改建方案是:保持东湖西拉克电站引水口底板高程,其余闸口底板高程均较退水口底板高程提高1m以上,并设置悬板,同时加高闸顶高程,提高库木力克闸上游水位。

通过上述工程措施,尽量减少通过节制闸和库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠引水闸的泥沙量,使泥沙淤积在库木力克闸上游,通过水闸的运行调节,将该部分泥沙通过退水渠输送至新大河。

通过上述工程措施,尽量减少通过节制闸和库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠引水闸的泥沙量,使泥沙淤积在库木力克闸上游,通过水闸的运行调节,将该部分泥沙通过退水渠输送至新大河。

该方案的优点是:有利于灌区供水,从现状看,首先库木力克分干渠从引水闸至穿过阿克苏市与阿瓦提县交通干道后设置的一号闸之间纵坡过缓,导致该段渠道淤积严重,通过提高库木力克分干渠引水闸底板高程,既减少了泥沙入渠量,又可以有效改善该段渠道的运行条件;其次可以有效改善东湖西拉克分干渠灌区的引水条件;第三可以尽量大的增加拜什艾日克干渠纵坡,充分发挥防渗渠的抗冲作用;第四可以利用东胡西拉克电站冲沙。囊跫坏谌梢跃×看蟮脑黾影菔舶湛烁汕萜拢浞址⒒臃郎目钩遄饔茫坏谒目梢岳枚骼说缯境迳场

该方案的缺点是:在老闸的基础上进行改建,施工程序较为繁琐。

该方案的缺点是:在老闸的基础上进行改建,施工程序较为繁琐。

2)、方案二

2)、方案二

在库木力克闸上游设置全沙排沙漏斗,根据有关资料该漏斗式全沙排沙技术设施的主要经济技术指标为:

在库木力克闸上游设置全沙排沙漏斗,根据有关资料该漏斗式全沙排沙技术设施的主要经济技术指标为:

a、处理流量范围不限(实际应用已达0.02m3/s~65m3/s);

a、处理流量范围不限(实际应用已达0.02m3/s~65m3/s);

b、对粒径大于0.5mm的泥沙甚至数十厘米的卵石可100%分离,对粒径为0.5mm~0.05mm的泥沙可分离出90%以上,对粒径为0.05mm~0.025mm的泥沙在实际工程中的分离率已平均达78.8%;

b、对粒径大于0.5mm的泥沙甚至数十厘米的卵石可100%分离,对粒径为0.5mm~0.05mm的泥沙可分离出90%以上,对粒径为0.05mm~0.025mm的泥沙在实际工程中的分离率已平均达78.8%;

c、随泥沙一起分离出的水量平均仅占总水量的3%~5%;

c、随泥沙一起分离出的水量平均仅占总水量的3%~5%;

d、漏斗入口前的水头大于0.2m即可;

d、漏斗入口前的水头大于0.2m即可;

e、可以在渠道设计流量的变幅达80%的范围内正常工作。

e、可以在渠道设计流量的变幅达80%的范围内正常工作。

从该设施的综合指标看,在库木力克闸的上游完全有条件修建该设施。

从该设施的综合指标看,在库木力克闸的上游完全有条件修建该设施。

该方案的优点是:可以基本解决灌区泥沙问题。

该方案的优点是:可以基本解决灌区泥沙问题。

该方案的缺点是:不能有效改善库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠的引水条件。

该方案的缺点是:不能有效改善库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠的引水条件。

总体来讲通过改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸(或在库木力克闸前修建漏斗式排沙设施)基本可以解决阿瓦提县灌区的泥沙淤积问题。

总体来讲通过改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸(或在库木力克闸前修建漏斗式排沙设施)基本可以解决阿瓦提县灌区的泥沙淤积问题。

2.2在二级电站发电退水与老大河汇合口至阿瓦提县第一分水闸之间修建大型条渠沉沙池或建设全沙排沙漏斗

2.2在二级电站发电退水与老大河汇合口至阿瓦提县第一分水闸之间修建大型条渠沉沙池或建设全沙排沙漏斗

该方案也可以解决阿瓦提县灌区的泥沙问题,但是存在以下难以解决的问题:

该方案也可以解决阿瓦提县灌区的泥沙问题,但是存在以下难以解决的问题:

1、沉沙池的位置处于阿克苏市辖区,日后的运行管理由谁来负责;

1、沉沙池的位置处于阿克苏市辖区,日后的运行管理由谁来负责;

2、即便通过地区协调解决了以上问题,具体的运行管理费用由谁来承担。

2、即便通过地区协调解决了以上问题,具体的运行管理费用由谁来承担。

每年通过老大河中下段的水量至少10亿m3(有退水)以上,按照水源年均泥沙总量200万t计算,初步确定沉沙池的设计能力为沉淀粒径大于0.05mm的泥沙,根据对沉淀物的颗分资料,粒径大于0.05mm的泥沙含量约为85%,则每年在沉沙池沉淀的泥沙总量为170万t,沉淀物的容重按照1.45t/m3考虑,可以推算出沉淀物的体积为117.2万m3。00万t计算,初步确定沉沙池的设计能力为沉淀粒径大于0.05mm的泥沙,根据对沉淀物的颗分资料,粒径大于0.05mm的泥沙含量约为85%,则每年在沉沙池沉淀的泥沙总量为170万t,沉淀物的容重按照1.45t/m3考虑,可以推算出沉淀物的体积为117.2万m3。

即便确定了运行管理单位的费用来源,沉淀物往哪里堆放也是一个较为棘手的问题。

即便确定了运行管理单位的费用来源,沉淀物往哪里堆放也是一个较为棘手的问题。

3推荐方案

3推荐方案

根据上述两个方案优缺点比较,改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸的方案较为可行。因为该方案首先解决了泥沙出路问题,其次有效改善库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠灌区的引水条件;第三可以尽量大的增加塔河项目拜什艾日克干渠纵坡,充分发挥防渗渠的抗冲作用。

根据上述两个方案优缺点比较,改建阿瓦提县第一分水闸及拜什艾日克干渠库木力克闸的方案较为可行。因为该方案首先解决了泥沙出路问题,其次有效改善库木力克分干渠、东湖西拉克分干渠灌区的引水条件;第三可以尽量大的增加塔河项目拜什艾日克干渠纵坡,充分发挥防渗渠的抗冲作用。

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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