頭屯河底欄柵式引水樞紐與排砂漏斗配合使用方案

1、頭屯河底欄柵式引水樞紐與排砂漏斗配合使用方案頭屯河底欄柵式引水樞紐與排砂漏斗配合使用方案,水利工程,張劍鋒,趙成志 約2944字摘要：為發(fā)揮底欄柵式引水樞紐和排砂漏斗工程效益,節(jié)約水資源,合理掌握沖 砂時(shí)間和使用排砂漏斗時(shí)機(jī),提出可行性方案.關(guān)鍵詞：沖砂;漏斗使用；方案1工程概況頭屯河渠首引水樞紐工程是頭屯河流域水利工程體系的咽喉部位,位于頭屯河水庫(kù)下游9km處,其上接頭屯河水庫(kù),下聯(lián)東西干渠及燈籠渠灌區(qū),具運(yùn)行的好與壞 直接影響到整個(gè)流域的防洪、灌溉引水工作,其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著.渠首引 水樞紐工程為雙排底欄柵式引水工程,它由溢流側(cè)堰；豎格柵;三孔泄洪閘；一孔排砂 閘等工程設(shè)施組成.豎格

2、柵高1m,間距8cm;底欄柵柵條長(zhǎng)2m,間距5cm,下的廊道設(shè) 計(jì)引水流量共為35m³/s.渠首泄洪閘為弧形鋼閘門(mén),卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)；廊 道前后閘門(mén)為平板鋼閘門(mén),手、電啟兩用螺桿式啟閉機(jī).設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是三級(jí)建筑物.總干渠全長(zhǎng)1 100m.為干砌卵石灌水泥砂漿護(hù)底,邊坡為漿砌卵石.縱坡比為3:1 000,設(shè)計(jì)流量為35m³/s,現(xiàn)在運(yùn)行限制流量為 22m³/s.總 干渠排砂漏斗工程由溢流堰、進(jìn)水涵洞、漏斗主體工程三局部組成.設(shè)計(jì)引水流量 為2,8m<sup>

3、;3</sup>/s,漏斗錐度為1:6,錐底沖砂孔直徑為0.30m和0.40m,根據(jù) 水量大小選定.2泥砂對(duì)供水工作的影響圖片渠首上游來(lái)砂量大,對(duì)渠首引水樞紐工程造成淤積、堵塞,不能正常引水；渠系 工程一旦淤積,不僅影響輸水水平,而且危及工程平安；計(jì)量設(shè)施的淤積,嚴(yán)重影響調(diào) 配水精度,同時(shí)給供水平安帶來(lái)隱患；供水“四到戶(hù)即供水、計(jì)量、建賬、收費(fèi) 四到戶(hù)工作,對(duì)供水的穩(wěn)定性、計(jì)量的精度提出很高的要求,不允許排砂次數(shù)過(guò) 頻.3泥砂影響分析頭屯河多年平均徑流量2.40Xl08m³m期6,8月的徑流量占全年的60%河道輸砂量年均值到達(dá)78Xl0

4、4t.由于原來(lái)的工業(yè)供水系統(tǒng)不完善,為了 保證八一鋼鐵有限責(zé)任公司工業(yè)供水水質(zhì),多年來(lái)頭屯河水庫(kù)淤積嚴(yán)重,頭屯河水庫(kù) 淤積量最高時(shí)到達(dá)1 400 Xl04m³,占設(shè)計(jì)庫(kù)容的69%頭屯河水庫(kù)設(shè)計(jì) 庫(kù)容2 130 x 104m³,加之又是病險(xiǎn)水庫(kù),調(diào)節(jié)水平有限.圖片為了保持興利庫(kù)容,保證水庫(kù)調(diào)蓄功能,于1999年8月開(kāi)始每年向下游排砂減淤.近年來(lái),已恢復(fù)庫(kù)容800X 104m³>每年頭屯河水庫(kù)下泄泥砂,都要 經(jīng)過(guò)渠首工程,給引水工作帶來(lái)很大影響.具體如下：

5、渠首樞紐豎格柵網(wǎng)格間距為 8cm,雙排底欄柵網(wǎng)格間距為5cm,在正常運(yùn)行時(shí),為保證供水的穩(wěn)定性,在引水運(yùn)行 期,雙排引水廊道保持水流充滿(mǎn)狀,多余的水由底欄柵上溢出.水流經(jīng)過(guò)豎格柵后, 粒徑大于8cm的推移質(zhì)泥砂被擋在豎格柵前,5,8cm推移質(zhì)泥砂那么留底欄柵上.在 淤積滿(mǎn)渠首樞紐豎格柵后,推移質(zhì)泥砂隨水流翻過(guò)豎格柵,此時(shí)豎格柵失去的攔污作 用,由雙排底欄柵承當(dāng).而底欄柵上一旦形成大量淤積堵塞,水流不能就不能正常進(jìn)入干渠.此時(shí)那么必須提開(kāi)渠首泄洪排砂閘,利用水流排出豎格柵前淤積物,同時(shí)組織 人力對(duì)雙排底欄柵進(jìn)行清淤作業(yè).此時(shí),干渠處于斷流狀態(tài),不能正常供水.頭屯 河總干渠工程在2002年、202

6、1年最高淤積平均深度達(dá)1.03m,此時(shí)最大輸水流量為 14.388m³/s,占設(shè)計(jì)流量41.10%.同時(shí),渠道的淤積造成水流虛高、浪 大,頭屯河渠系30%Z上都是填方渠道,一旦水流翻渠,勢(shì)必造成垮渠事件,給抗旱工 作帶來(lái)巨大影響.巴歇爾、無(wú)吼道等計(jì)量設(shè)施的淤積,影響計(jì)量精度是一方面,而 不能限制計(jì)量精度,對(duì)下游的供水平安、工程平安影響也是十分巨大的.同時(shí) ,自計(jì) 水位計(jì)井房淤積的清理,造成大量人力、財(cái)力的損失.頭屯河灌區(qū)是全疆首個(gè)實(shí)行 供水“四到戶(hù)(即供水、計(jì)量、建賬、收費(fèi)四到戶(hù))的單位,自2001年實(shí)行以來(lái),得到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和廣闊灌區(qū)人民的一致好評(píng),

7、制 止了搭車(chē)收費(fèi)行為,減輕了農(nóng)民負(fù)擔(dān),在一定程度上保護(hù)了農(nóng)民的利益.但“四到 戶(hù)工作對(duì)供水的穩(wěn)定性要求很高,解決供水排砂矛盾迫在眉睫.4解決泥砂影響的目的圖片進(jìn)一步增強(qiáng)供水工程治理工作,保證工程平安運(yùn)行,興利除害,充分發(fā)揮工程效 益,解決好供水、沖砂、防洪之間的矛盾,盡量最大限度的降低供水本錢(qián),合理發(fā)揮 雙排底欄柵式以水樞紐和排砂漏斗工程效益,建立合理方案.5沖砂方案為了合理掌握沖砂時(shí)機(jī),對(duì)上游水庫(kù)運(yùn)行要有充分了解,必須掌握來(lái)水水質(zhì)情況 來(lái)水流量與水質(zhì)間的關(guān)系,如下表：由上表可以看出,在20,40m³/s流量時(shí),來(lái)水含砂量最大,分別為 30.33咐

8、口 30.56%,在此流量時(shí),渠首樞紐就要采取避砂舉措.而且此流量也是上游 水庫(kù)排砂的最正確流量.下面分析渠首上游100m河道,以河床平均降低0.95m(排砂2000m³)為準(zhǔn),排砂歷時(shí)與來(lái)水流量間的關(guān)系.綜上兩個(gè)表可以看出,渠首排砂最正確水流為20,40m³/s.由于渠首 樞紐泄洪排砂閘明流最大流量為 40m³/s,大于40m³/s流 量排砂效果不佳.由于渠首樞紐來(lái)砂量最大時(shí)段為上游水庫(kù)空庫(kù)運(yùn)行時(shí)期,因此,考慮

9、來(lái)水流量大小不受限制,確定方案：5.1 引水排砂方案來(lái)水在10m³/s以?xún)?nèi),在以最低豎格柵頂高程為 界,確定上有最大允許淤積高度.淤積物超過(guò)最低豎格柵頂高程 ,泥沙等雜物翻過(guò)豎 格柵,即可沖砂,時(shí)間根據(jù)來(lái)水情況而定.來(lái)水在10,20m³/s時(shí),兩次 淤積總量超過(guò)4 000m³上次沖砂結(jié)束至淤積物再次超過(guò)最低豎格柵頂 高程,翻過(guò)豎格柵間隔時(shí)間為8,12h,每天沖砂2次,早晚各1次;每次時(shí)間為3h.1 來(lái)水在 20,50m<sup>3</sup

10、>/s時(shí),兩次淤積間隔時(shí)間為5,8h,來(lái)砂量較大,也是排砂最正確時(shí)機(jī),按渠首工程方面 考慮,和數(shù)據(jù)資料分析,應(yīng)考慮每天沖砂4,5次,每次歷時(shí)在30,50min為宜.但考慮 供水工作對(duì)水的穩(wěn)定性要求,根據(jù)灌區(qū)需水情況,采取每天沖砂1次,歷時(shí)為8h;同 時(shí)考慮異重流排砂,泄洪排砂閘在保證正常引水情況下,要留有足夠開(kāi)度,在 40,80cm之間,進(jìn)行異重流排砂.來(lái)水在50m³/s以上,兩次淤積間隔 時(shí)間低于5h,根據(jù)具體情況確定沖砂次數(shù)和沖砂時(shí)間,或停止引水工作.5.2 限制排砂時(shí)機(jī)放過(guò)挾雜大量漂浮物和泥砂的水頭,及時(shí)清理格柵污物.在水 庫(kù)通知一次性

11、調(diào)整出庫(kù)流量超過(guò) 60m³/s或向下游輸送生態(tài)水時(shí),可提 閘避開(kāi)水頭進(jìn)行沖砂,時(shí)間不超過(guò)30min.5.3 總干渠排砂漏斗使用方案總干渠排砂漏斗在使用過(guò)程中應(yīng)緊密配合渠道使 用,注意渠道淤積情況,當(dāng)渠道淤積影響計(jì)量和工程平安時(shí),啟用排砂漏斗及時(shí)排砂； 根據(jù)來(lái)水情況調(diào)整進(jìn)水閘開(kāi)啟度,引水流量限制在2,8m³/s,以達(dá)最正確 沖砂效果.以下情況,必須使用排砂漏斗：水庫(kù)排砂,總干渠必須引水時(shí)；渠首上游 來(lái)水推移質(zhì)較多,比方發(fā)生上述第3、第4條情況,因保證供水,渠首不能及時(shí)沖砂 時(shí);?水庫(kù)泄洪或向下防輸送生態(tài)水時(shí);?渠首上游來(lái)水流量小于6m³/s, 且