金沟河流域渠首泥沙处理及综合利用

2013-05-08何文权

水利规划与设计 2013年4期

鲁兵何文权

（新疆水利厅金沟河流域管理处新疆沙湾县 832100）

1 渠首枢纽工程概况

金沟河流域位于新疆塔城地区沙湾县境内。金沟河发源于天山北坡的依连哈比尔尕山，水流由南向北，流经山区、冲洪积平原区，最终汇入玛纳斯河，流归尾闾玛纳斯湖，全程194km。南北以天山山脉和准噶尔盆地南缘为界，东西与宁家河和巴音沟河为邻。金沟河流域地理位置介于东经85°03′～85°49′,北纬43°30′～44°33′之间，流域总面积2626km2。

金沟河流域管理处渠首站位于新疆维吾尔自治区沙湾县安集海元新宫上游 9km处，始建于1960年，是典型的费尔干式引水枢纽，兼具防洪、引水、排沙等多重功能。枢纽布置采用侧面引水，正面排沙，约成 L形，经多次改扩建成现状。

现状渠首枢纽工程主要由上下游导流堤、非常溢流堰及汇洪闸、泄洪冲沙闸、进水闸及束水排沙道等组成。其中泄洪冲沙闸 5孔，单孔宽5.0m，设计流量 Q泄=220m3/s；进水闸 3孔，单孔宽4.0m，设计流量Q引=45m3/s。在进水闸后有880m长的曲线沉沙池，在曲线沉沙池的末端设6孔排沙廊道，沉沙池后连引水干渠，引水干渠前段部位依次设排沙涡管3个、排沙漏斗1个。因河道泥沙淤积等问题工程历经多次改扩建。

2 渠首泥沙淤积现状及观测

2.1 金沟河泥沙观测

金沟河属多泥沙河流，泥沙主要来源于降水汇流对流域面的侵蚀及水流对河道的冲刷两部分。金沟河流域泥沙实测资料较为缺乏，渠首泥沙观测一度中断。根据历史实测泥沙资料分析，金沟河悬移质年平均含沙量 1.85kg/m3，最大月平均含沙量 221kg/m3，最小月平均含沙量15.6kg/m3。悬移质年平均输沙量 66.03万 t,推移质年平均输沙量 9.25万 t，多年平均输沙总量74.28万t。推移质平均粒径39.8mm。红山头水文站历史泥沙测验成果见表1。

金沟河泥沙颗粒分布不均匀，颗粒较细，大颗粒含量较少，粒径分布见表2。以金沟河红山头水文站多年平均泥沙资料统计中实测年内比例为各月分配系数，参照经验公式W推＝βW悬，可以得到金沟河红山头站泥沙多年平均月沙量，见表3。

2.2 金沟河泥沙特征分析

（1）泥沙的年际变化很大。据八家户站实测资料，最大年输沙量216.6万t，最小年输沙量26.4万t，多年平均输沙量为74.28万t。

（2）泥沙的年内分配集中。实测 6年资料中6～8月输沙量占全年输沙量97.0%，而7月输沙量就占全年输沙量的55.5%，来沙与来水成正比。冬季输沙量基本为0。

3 渠首现状泥沙处理及综合利用

表1 红山头站泥沙测验成果表

表2 金沟河泥沙颗粒分布

表3 红山头站泥沙分布

3.1 3级排沙运行体系

金沟河渠首站主要承担防洪、引水、排沙等任务，在多年的引水及泥沙处理中，渠首站积累了许多宝贵经验，形成了独特的排沙运行体系。主要体现在：

（1）闸前泥沙处理。首先通过闸前拦石栅，将推移质中大粒径泥沙拦在闸前；其次通过泄洪冲沙闸采取长排方式将闸前的泥沙集中输送至下游；第3利用多余弃水，长小流量、长时间将置留输沙道内泥沙排出。

（2）闸后泥沙处理。首先在进水闸后有880m长的曲线沉沙池，可将入池泥沙沉淀在沉沙池中，每年通过定期机械清淤方式清出；其次在引水运行期通过沉沙池中下段所设冲沙闸及排沙廊道将池内泥沙排出，以减少沉沙池淤积量。

（3）入渠泥沙处理。首先利用在沉沙池末设置的排水闸，在水量充足时开启冲沙；其次在引水干渠上游段 400米内分设有 2＃、3＃、4＃涡管用于排沙；最后在干渠节制闸后设末级漏斗排沙，将涡管漏排泥沙全部拦截。

3.2 泥沙综合利用

泥沙处理一直以来是困扰多泥沙引水渠系的难题。金沟河流域管理处在成功开创三级排沙系统的同时，十分重视对泥沙的综合利用。初步做法有：

（1）充分利用涡管等排沙设施排出的泥沙，引入项目，开办沙石料场。首先，利用近几年渠道工程改扩建时机，在渠首涡管出口处设简易沙石料厂，利用涡管排沙水冲洗泥沙，经筛分后供水利工程建设使用，此措施每年可将清除涡管后堆积的1.5万m3以上的泥沙，生产可用沙石料近万m3，经济效益可观。其次，引入沙石料场，通过协议将大渡槽及南五宫水库等处泥沙处理对外承包，使原本需要花费巨资进行清淤的项目变成料场原料基地，一举两得，变废为宝，实现双羸，经济效益可观。

（2）积极探索悬移质泥沙处理利用新路。金沟河流域管理处现状灌溉面积达4.37万hm2，不合理、非理性的开发,破坏了大量原有植被和土壤结构，导致了土地的盐碱化。金沟河流域管理处采用三级泥沙处理系统将绝大部分推移质和悬移质泥沙排出了渠道，但仍有大量的较细泥沙颗粒进入渠道。利用悬移质粉细颗粒对盐碱土壤进行改良将是今后的一个重要研究方向。初步试验检测结果表明，灌溉后沙子和盐碱土混合使土壤总孔隙比盐碱裸地提高了 5%～20%，土壤紧实度由原来的 2000～2500kPa降低到 500～1000kPa，土地的持水量也下降很多。利用含泥沙水对盐碱地进行改良，实现灌溉与改良结合，经济效益可观。