新疆頭屯河水庫排沙減淤技術(shù)的研究與應(yīng)用

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1、新疆頭屯河水庫排沙減淤技術(shù)的研究與應(yīng)用許杰庭,王紹琴,于進(jìn)江,高柯(新疆水利廳頭屯河流域管理處,新疆昌吉市831100)摘要:結(jié)合對頭屯河水庫采取的“低水位運用”“、高渠排沙”、“異重流排沙”實例效果,通過對進(jìn)出庫泥沙及濁度變化監(jiān)測數(shù)據(jù),運用水利動能泥沙理論,研究水沙組成與分布遵循的一般原理,分析與評價河道水沙特性,并且結(jié)合水庫水位與灌區(qū)用水需求,建立一套水庫調(diào)水減沙運行辦法,利用河道來水借助水勢適時排沙取得顯著效果,對山區(qū)水庫的排沙減淤和科學(xué)合理調(diào)度運用有很好的啟示作用。關(guān)鍵詞:水庫減沙;應(yīng)用研究中圖分類號:TV145文獻(xiàn)標(biāo)識碼:

2、A文章編號:04682155X(2009)03200452051概述111水庫的基本情況新疆頭屯河源于天山北坡的吾魯特達(dá)板,是一條以冰雪融水和降水補(bǔ)給為主的多泥沙山溪性河流,多年平均年徑流量為2147×108m3,輸沙量為105×104tΠa。頭屯河水庫位于頭屯河出山口,設(shè)計總庫容2030×104m3。頭屯河水庫是一座以灌溉為主,結(jié)合城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水、防洪等綜合效益的中型水庫。112水庫的泥沙危害頭屯河水庫運行以來,為滿足城鎮(zhèn)生活及工業(yè)供水水質(zhì)(含沙量小于5kgΠm3)水量的要求,長期維持高水位,不能“蓄清排渾”運行,造成嚴(yán)重淤積

3、。截至1999年初水庫總淤積量約達(dá)1470×104m3,占總庫容的72%,直接影響到水庫的使用壽命。因此,頭屯河水庫排沙減淤工作迫在眉睫。2水庫的泥沙淤積分析211入庫泥沙特點由頭屯河是一條多泥沙河流,由進(jìn)、出庫試驗站實測資料可見,其年入庫泥沙量變化較大,而且高度集中在汛期,其中尤以7月份入庫沙量最大,占年入庫總沙量的55119%,頭屯河水庫泥沙主要集中在汛期見表1和圖1,資料表明約占88%的水庫淤積物為懸移質(zhì)物質(zhì),粗顆粒推移質(zhì)物質(zhì)所占比例較小,且主要淤積在水庫回水末端。212水庫排沙條件工程條件頭屯河水庫入庫水流一般在996m高程

4、以上,而放水涵洞的設(shè)置直對河流上游來水方向,洞底高程低(94911m),泄流能力強(qiáng),可在十?dāng)?shù)日內(nèi)實現(xiàn)泄空清淤目的。水庫下游河道約9km處,排沙設(shè)施齊全,干渠上設(shè)有排沙漏斗,有利于對出庫水沙進(jìn)行再處理和利用。收稿日期:2007-03-20作者簡介:許杰庭(1959-),男,教授級高級工程師,主要從事工程建設(shè)管理與水庫調(diào)控研究。平均小于某粒徑沙重量百分比中數(shù)粒徑Πmm最大粒徑Πmm月份粒徑級Πmm01005010101020105011001250150110021003456741112912171413132416571540112

5、8182113361474135816421132144914911383106118511666139612911771126217741099119812881385108615991499159617961494179918100991799169915100010070101501029010460102210510915510510100100100庫區(qū)形態(tài)頭屯河水庫庫區(qū)短,回水范圍小,最小回水長度僅有3km左右,加之庫區(qū)地形順直少彎,庫面寬度又小,一般在300-500m左右,有利于水力溯源沖刷和沿程沖刷。河床縱坡大頭屯河

6、水庫原河床縱坡大,約為5‰-16‰,水面比降大,可獲得較大動能的水流,在泄空水庫時,有較高的沖沙效率,在庫區(qū)容易形成高灘深槽地形,獲得較大的槽庫容。圖1多年月平均進(jìn)庫泥沙過程線水庫淤積物水庫淤積物組成大多為懸移質(zhì)物Fig.1Long2termmonthlyaveragedsedimenttransportrateintothereservoir質(zhì),約占淤積物總數(shù)的88%,而懸移質(zhì)物質(zhì)在水庫降低水位沖刷時,一方面易于排出庫,另一方面對涵洞底板的磨損強(qiáng)度較弱,這對排沙清淤是有利的。3水庫排沙減淤運用原則堅持“灘地不落淤,槽內(nèi)不停沙,汛水

7、不上灘,洪水來沖沙”。結(jié)合水庫排沙減淤的主要目標(biāo),我們制定了以下幾方面原則:311水庫排沙與興利結(jié)合的原則水庫排沙運用過程中,要兼顧水庫下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水要求,以及下游承的受能力。312經(jīng)濟(jì)低耗水原則充分考慮投入與產(chǎn)出,以最小的投入,獲取最大的產(chǎn)出,即利用排泄洪水的時機(jī),運用水庫調(diào)度手段實現(xiàn)或達(dá)到低耗水高排沙目的。313適用性原則水庫排沙所選擇和制定的技術(shù)方案應(yīng)該是操作簡單、方便、便于掌握運用和管理、適用性強(qiáng)。314分步實施原則水庫排沙要先易后難;先低水位運用后高渠拉沙沖灘,再異重流沖沙與防洪沖沙供水調(diào)度結(jié)合;要分年度實施,

8、按照灌區(qū)的承受能力和河道來水來沙預(yù)測情況而定,五年兩排沙,三年一大排。412泄空水力沖沙1999年7月,本著安全第一,低成本,高效益的原則,分階段,有計劃的逐步降低庫水位進(jìn)行泄空水力沖刷排沙。初期階段,水位由978m降低到968m,水