王雍璞

摘 要：本文对某市引黄灌区水权转让项目中黄河水滴灌设计泥沙工程设计经验总结的基础上，对黄河水滴灌系统中泥沙处理工程设计问题进一步研究，引出了以黄河水为水源，满足滴灌水质要求的泥沙处理工程设计型式，该设计型式可进一步节约灌溉水源，有较高的节水效果。

关键词：黄河水滴灌;泥沙初拟;工程设计;选型

某市引黄灌区水权转让项目中规划的黄河水滴灌面积为73hm2。黄河干流水权试点项目规划实施黄河水滴灌面积为62hm2。两个项目计划实施的滴灌总面积为135hm2。项目中所需的灌溉水源均为黄河水，黄河水含有的泥沙量较大，如何有效处理黄河水滴灌系统中的泥沙问题是工程设计人员在设计选型中研究的重点[1]。

1 泥沙条件

该地区的黄河水泥沙颗分试验结果见表1。结果发现灌溉期5-8月份的黄河水泥沙含量不足0.005mm的占24.14%，大于0.005的占75.86%。所属河段黄河水的细泥沙含量较大，沉淀难度系数较大。

2 泥沙处理标准

2.1 灌溉设备对水质的要求

微灌标准中对水质的要求为，堵塞可能性较低时水质中的悬浮固体小于50mg/L;堵塞可能性为中等时水质中的悬浮固体在50-100mg/L;堵塞可能性较高时水质中的悬浮固体大于50mg/L。此外，规定中还明确支出在泥沙含量较多的水源取水时需要修建沉沙池，所选过滤器需要结合灌水器流道尺寸和水质情况来定，确保过滤器可以将超过灌水器流道尺寸1/10-1/7的粒径杂质过滤掉。当黄河水中泥沙粒径大于1/10时会被拦截达到灌溉设备的要求[2]。

2.2 选择滴喷灌水质泥沙处理标准粒径

在流道之间为1/10时，泥沙标准粒径应在0.05mm以下，本次黄河水泥沙颗分试验中78.95%的泥沙粒径不足0.05mm，剩余泥沙粒径均大于0.05mm。如果黄河水的泥沙含量在每平方2.21kg时，则粒径小于0.05mm的黄河水每平方的泥沙含量为1.745kg，该结果远远超过规范标准。黄河水中泥沙粒径不足0.005mm的占24.14%，对应每平方泥沙的含量为0.534kg。结合上条件可以按照以下方式处理泥沙，可设置一级沉沙池和二级过滤器相组合的设施，在沉沙池和过滤器两者组合的基础上促使泥沙处理达到既定标准[3]。所选方案有以下两种，一种为沉沙池的沉淀粒径设计在至少为0.05mm，二级过滤器清除粒徑不足0.05mm的泥沙;另一种方案为沉沙池的沉淀粒径设计在至少为0.005mm，二级过滤器清除粒径不足0.005mm的泥沙。其中第一种方案设计的沉沙池规模较小，成本投入不多，但是过滤器要承担78.95%的泥沙处理任务，需要提高过滤器反冲洗频率，保证持续不断的反冲洗模式，因此需要将一套备用过滤器增设上，一套过滤器正常运行，另一套过滤器进行反冲洗操作。但是两台设备在不断转换的情况下，投资在过滤器上的成本会增大，产生的能耗也较多。第二种方案与第一种方案正好相反，沉沙池规模较大，成本投入多，沉沙池需要处理的泥沙占75.86%，24.14%的泥沙由过滤器承担。期间过滤器的反冲洗频率会明显降低，只需一套过滤器就可以完成泥沙处理任务，减少了在过滤器上的成本投入，期间产生的能耗也较少，运行更加便捷、可靠、安全。因此第二种方案优于第一种方案，可以将沉沙池的沉淀粒径设计在至少为0.005mm[4]。其中两种方案的设计具体指标比较见表2。

3 泥沙处理工程设计型式

3.1 设计型式要求及原则

沉沙池规模要符合滴灌设备水量和水质的标准;沉沙池可在现有工程基础上衔接供水渠;沉淀池在满足滴喷灌对水质要求基础下严格控制好规模，以免减少不必要的成本投入;沉沙池结构设计需要考虑到抗冻防渗性[5]。

3.2 工程设计型式分析

工程设计型式主要有以下几种，一是渠道集水式，该模式下又可以分为两种一种为渠坡集水，该模式将无沙吸水管设置在渠道内边坡，集取渠道水来处理泥沙;另一种为将无沙吸水管埋设在渠道底部，集取渠道水来处理泥沙。二是沉沙池沉淀式，该模式下可以改造现有渠道制成沉淀泥沙条形沉淀池，也可设置带有隔水墙的沉沙池。三是渠坡过滤网集水式，该模式下的过滤网被设置在渠道内边，过滤网下汇集清水形成集水渠，过滤网上泥沙被拦截下来，由此将水和沙分离开来[6]。

4 结语

综上所述，沉沙池沉淀式可适用于多种规模的滴灌单元系统，既可以设计为条形沉沙池，也可以设计为隔水墙沉沙池。沉沙池的长宽比至少为4，宽度最大为15m，长度比至少为10。渠道集水式和渠坡过滤网集水式可以结合灌区渠道工程，在渠道工程基础上设置泥沙处理系统，确保在渠道输水时产生滴灌清水，减少泥沙处理上的成本投入。传统地面灌溉与滴灌系统供水水源一样时，供水时间需要满足以上两种灌溉方式的供水时间要求，此时需要将滴灌供水时间纳入到沉沙池设计中。

参考文献：

[1]郝林，樊忠成，哈达.黄河水滴灌系统中泥沙处理工程的设计选型[J].内蒙古水利，2015，（6）：23-24.

[2]常娟.以黄河水为水源的城市供水工程泥沙处理方法[J].陕西水利，2013，（4）：113-114.

[3]冯俊杰1，邓忠1，翟国亮1，等.黄河水滴灌抗堵塞技术集成与应用[Z].中国农业科学院农田灌溉研究所1，华北水利水电大学2，河南省田雨灌溉设备有限公司3.2018.

[4]张力，彭斌，张杰武，等.高泥沙水系滴灌系统关键技术开发及应用[Z].兰州恒晟石油钻采设备有限公司.2012.

[5]夏明华，吕忠良，王江涛.大田作物滴灌喷灌共用系统设计[J].安徽农业科学，2010，38（31）：17840-17841.

[6]田凌，宽鹏德，左佳妮，等.滴灌-微喷水肥药一体化系统在设施农业灌溉中的应用[J].现代农业科技，2019，（1）：153，158.