水利工程論文-人民勝利渠灌區(qū)泥沙處理實(shí)踐與研究.doc

水利工程論文-人民勝利渠灌區(qū)泥沙處理實(shí)踐與研究摘要：以人民勝利渠灌區(qū)泥沙處理的實(shí)踐來論述引黃灌溉中的泥沙問題，提出渾水灌溉中泥沙處理的辦法和措施。人民勝利渠是新中國建立后在黃河下游興建的第一個(gè)大型引黃灌區(qū)。引黃必引沙，泥沙處理的是否得當(dāng)是引黃灌區(qū)成敗的關(guān)鍵。四十多年來，灌區(qū)人民從工程和管理措施入手，妥善處理泥沙，使灌區(qū)得以生存和發(fā)展。關(guān)鍵詞：灌區(qū)泥沙處理研究1灌區(qū)簡介人民勝利渠是新中國引黃灌溉第一渠。灌區(qū)位于河南省北部，總面積1183km2。主要澆灌新、焦兩市的8縣（市、區(qū)）45個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的土地，并承擔(dān)新鄉(xiāng)市城市用水的任務(wù)。設(shè)計(jì)灌溉面積88.6萬畝，實(shí)灌面積60萬畝。設(shè)計(jì)引水流量60m3/s。灌區(qū)有渠灌、排水、沉沙、井灌四套工程系統(tǒng)。1987年以前有沉沙池，自流沉沙，目前，已被迫渾水灌溉。開灌以來，人民勝利渠從黃河引水294.95億m3，引沙43451.63萬t,年均引沙量924.50萬t,平均含沙量14.73kg/m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉引水年平均引沙量539萬t。人民勝利渠40余年來，灌區(qū)泥沙淤積分布，主要分三個(gè)時(shí)段：第一時(shí)段：由開灌初的1952年1981年，整個(gè)時(shí)段沉沙池以處理泥沙為主要措施。第二時(shí)段由1981年1986年，這一階段沉沙池是二次復(fù)淤，與第一階段相比攔沙率下降，處理泥沙主要是利用沉沙池和輸沙至田并舉。第三階段：由1986年以來，原來的沉沙池都已還耕停用，不能集中處理泥沙。所以，這一階段引進(jìn)的泥沙主要淤積在渠道內(nèi)和田間，其中灌溉渠道內(nèi)約50，田間約34。2灌區(qū)泥沙處理措施人民勝利渠開灌以來，根據(jù)泥沙的處理方式不同大體上可分為兩個(gè)階段。2.1結(jié)合沉沙改土處理泥沙的措施2.1.1渠首引水防沙要想解決灌區(qū)的泥沙問題，首先是要考慮在渠首盡可能的少引沙。人民勝利渠開灌初期，閘前防沙主要是利用環(huán)流理論，采取一系列工程措施，如凹岸建閘，銳角引水、修建攔沙潛堰、安設(shè)導(dǎo)流系統(tǒng)等，這些工程措施，使入渠含沙量減少1030，引沙比為0.90.7。之后，由于黃河主流南移，又摸索出一套有效的辦法。即：在引水渠淤死時(shí)，用4PL250型泥漿泵代替人工挖淤；在引水口門局部淤死或即將淤死時(shí)，用配備噴槍的機(jī)船將淤沙沖起，同時(shí)開閘拉渠；每次引水結(jié)束前，在機(jī)船尾部掛上拖具在引水渠中往返行使，拖起泥沙，浚深引水渠，延長停水期間的回淤時(shí)間。同時(shí)在防止拉灘，避沙峰引水及控制引水量等方面都有其很好的效果。2.1.2渠系合理配水在灌區(qū)內(nèi)合理配水，是減輕和防止渠道淤積的有效措施，經(jīng)過系統(tǒng)的觀測研究，分析了不沖不淤流量與來水含沙量的關(guān)系，能夠計(jì)算出不同來水含沙量情況下，各渠道的不淤最小流量。當(dāng)實(shí)際流量遠(yuǎn)小于這一流量時(shí)，就關(guān)閘停灌；當(dāng)枯水期渠首引水少，不夠分時(shí)，實(shí)行集中用水。同時(shí)，通過合理配水，將細(xì)顆粒泥沙輸送到田間，起到改良土壤的作用。2.1.3結(jié)合黃河大堤淤背處理泥沙黃河大堤淤背固堤缺乏土源。所以在80年代初期，利用灌區(qū)上游緊臨黃河大堤的有利地勢，修筑兩條專用沉沙池，輪換使用處理粗沙，再將池內(nèi)的淤沙用4PL-250型泥漿泵抽至黃河大堤淤背區(qū)，既起到了加固堤防的作用，又處理了灌區(qū)泥沙。2.1.4合理調(diào)控使用沉沙池沉沙池是人民勝利渠灌區(qū)在1987年前解決泥沙問題的主要手段。最早使用的沉沙池是湖泊型，后改為條型沉沙池，同時(shí)在管理上進(jìn)行改進(jìn)，在含沙量大時(shí)根據(jù)情況讓渾水全部或部分流經(jīng)沉沙池，在含沙量較小時(shí)可部分或完全不經(jīng)沉沙池。沉沙池運(yùn)行管理中的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下：（1）可不經(jīng)過沉沙池處理的來水含沙量灌區(qū)引水含沙量較小時(shí)，可不經(jīng)沉沙池處理，直接進(jìn)行灌溉，其上限值的確定以沉沙池下游渠道不淤積為條件。若要不經(jīng)沉沙池直接灌溉，來水含沙量應(yīng)小于7kg/m3。（2）允許出池的含沙量、粒徑上限值當(dāng)引水含沙量較大，需經(jīng)沉沙池處理時(shí)，沉沙池出口含沙量亦應(yīng)控制在7kg/m3以下。出池泥沙顆粒粒徑應(yīng)與高產(chǎn)農(nóng)田土壤顆粒相近，控制在0.03mm以下。（3）最佳攔沙率從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和攔粗排細(xì)的要求出發(fā)。對(duì)多種因素進(jìn)行綜合分析，得出沉沙池的最佳攔沙率為4050。（4）前期運(yùn)用中的清渾水摻和比在沉沙池前期運(yùn)用中，由于實(shí)際攔沙率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最佳攔沙率，總干渠配水樞紐在調(diào)配水時(shí)，可讓適當(dāng)比例的水經(jīng)沉沙池處理，其余水量則直接送下，清渾水摻合后的含沙量以總干、干渠不淤或少淤為條件，根據(jù)具體灌溉放水情況，按有關(guān)計(jì)算公式確定。（5）沉沙池中后期的調(diào)控運(yùn)用方式在沉沙池運(yùn)行的中后期，由于淤積高度已達(dá)到了一定的程度，因此在出口要根據(jù)具體情況用疊梁閘板進(jìn)行調(diào)控，既能使攔沙率接近最佳攔沙率，又能滿足出池含沙量和粒徑的限制條件。所以在不同的運(yùn)用時(shí)期都要根據(jù)具體情況按照分析所得的關(guān)系式求出合理的調(diào)節(jié)高度，以便管理人員操作。沉沙池在還耕前，要利用汛期泥多沙少的特點(diǎn)，放淤0.3m左右的細(xì)泥覆蓋層，以利耕作和高產(chǎn)。2.2用渾水灌溉解決引黃灌溉中的泥沙問題使用沉沙池來處理引進(jìn)灌區(qū)的泥沙無疑是一個(gè)很好的辦法，但在80年代后期，沉沙池實(shí)際上已失去了作用。其原因之一是二次復(fù)淤阻力大；其二是二次復(fù)淤代價(jià)高昂。所以自1987年以來灌區(qū)實(shí)際上已走上渾水灌溉的道路。開展渾水灌溉是灌區(qū)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一條新思路。因此在前期的工作中首先開展了渾水灌溉邊界條件及管理措施的研究。提出了在高含沙量引水條件下，各級(jí)渠道保證正常灌溉所應(yīng)控制的最大引水含沙量、不沖不淤的縱橫斷面形態(tài)、渠道比降和管理上采取的措施等。以科技為先導(dǎo)，在不斷探索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從工程條件的改善和加強(qiáng)用水管理兩方面著手，妥善處理泥沙，確保渾水灌溉的正常進(jìn)行。2.2.1采取的工程措施灌區(qū)實(shí)行渾水灌溉，含沙量較高，因此就必須設(shè)法提高渠道的挾沙能力。從人民勝利渠灌區(qū)的具體情況來看，全灌區(qū)地面坡降約為14000，灌區(qū)中部與黃河河底高差約1520m,因而有調(diào)整渠道比降，加大渠道縱坡的水頭可供利用，所以在保證骨干輸水渠道少淤或不淤的情況下，把較細(xì)顆粒送入支渠以下各級(jí)渠道以及將細(xì)顆粒泥沙送入田間是完全可以的。因此，在技術(shù)改造中首先對(duì)淤積十分嚴(yán)重的總干輸水工程進(jìn)行改造，利用渠道上的2#3#跌水間原有的跌差，采取加高加固提防的辦法，通過加大放水流量，來自然調(diào)整渠道比降，以此提高其輸水輸沙能力。工程實(shí)施后，除了能夠滿足正常的灌溉要求外，同時(shí)還克服了過去年年清淤的被動(dòng)局面。在對(duì)骨干輸水渠道進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，還對(duì)支、斗、農(nóng)三級(jí)渠道，在灌區(qū)內(nèi)開展了以U型砼襯砌為中心的技術(shù)改造，改造以后，淤積量比原土渠減少了41。2.2.2管理措施（l）實(shí)行井渠結(jié)合灌溉：一方面，在灌區(qū)不是普遍干旱的情況下，渠首盡量不引水，而采取井灌，以減少引水引沙量，另一方面，在渠道來水含沙量較大，斗、農(nóng)渠嚴(yán)重淤積時(shí)，將井水和渠水混合起來，降低渠水含沙量，減少渠道淤積也是一種有效的辦法。（2）實(shí)行集中用水的管理辦法：集中用水、分組輪灌是人民勝利渠四十余年來減少渠道淤積的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)實(shí)際放水流量達(dá)到渠道設(shè)計(jì)流量的70以