河水自壓滴灌沉沙池工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

河水自壓滴灌沉沙池工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)摘要：在干旱缺水地區(qū)，大力發(fā)展河水自壓滴灌是緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水緊缺矛盾的有效途徑。影響河水自壓滴灌發(fā)展的主要制約因素是洪水期大量懸移質(zhì)泥沙對滴灌系統(tǒng)的堵塞。本文是在對不同形式沉沙池進(jìn)行沉沙效果對比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了河水自壓滴灌長梯形沉沙池工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為解決干旱缺水地區(qū)洪水期懸移質(zhì)泥沙對滴灌系統(tǒng)的堵塞問題提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。關(guān)鍵詞：沉沙池設(shè)計(jì)；運(yùn)用；節(jié)水；優(yōu)化水質(zhì)新疆大部分河流垂直等高線分布，河道縱坡一般在25%o-45%o，具有發(fā)展河水自壓滴灌的地形條件，發(fā)展河水自壓滴灌對進(jìn)一步提高現(xiàn)有地表水資源利用效率、緩解干旱缺水矛盾、減輕地下水資源超采壓力和抽水用電壓力、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)有限水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要意義。為了解決洪水期泥沙對滴灌系統(tǒng)的堵塞問題，我?guī)煆?003年開始在87團(tuán)匯河地區(qū)牧區(qū)水利河水自壓滴灌試點(diǎn)項(xiàng)目修建圓形漏斗沉沙池進(jìn)行沉沙試驗(yàn)，2007年開始我們在88團(tuán)北三支渠河水自壓滴灌項(xiàng)目上利用渠道旁側(cè)自然凹地修建了第一座長梯形沉沙池工程，2008年在87團(tuán)哈拉吐魯克河水自壓滴灌項(xiàng)目修建了第二座長梯形沉沙池工程，全師已修建長梯形沉沙池工程6座。修建沉沙池工程的目的是對兩種沉沙池的設(shè)計(jì)理論和沉沙效果進(jìn)行對比試驗(yàn)，通過以上對比試驗(yàn)，得出以下結(jié)論；一、長梯形沉沙池比圓形漏斗沉沙池的沉沙效果要好，長梯形沉沙池能夠?qū)⒋笥?.05啞顆粒的泥沙全部沉淀下來，圓形漏斗沉沙池只能沉淀粗顆粒泥沙和少部分懸移質(zhì)泥沙，大部分懸移質(zhì)泥沙仍會造成滴灌系統(tǒng)堵塞。二、長梯形沉沙池從進(jìn)口到出口整個流程是緩流，有利于懸移質(zhì)泥沙的沉淀，而圓形漏斗沉沙池從進(jìn)口到出口整個流程是環(huán)流，不利于懸移質(zhì)泥沙的沉淀。三、長梯形沉沙池水力學(xué)計(jì)算理論成熟，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)已建工程沉沙效果的監(jiān)測資料進(jìn)行優(yōu)化修正，圓形漏斗沉沙池水力學(xué)計(jì)算和修正較困難。以上對比試驗(yàn)證明，長梯形沉沙池是解決洪水期懸移質(zhì)泥沙造成滴灌系統(tǒng)堵塞問題的理想建筑物，只要設(shè)計(jì)合理，長梯形沉沙池的沉沙效果完全能夠滿足干旱缺水地區(qū)河水自壓滴灌對水質(zhì)的處理要求。為進(jìn)一步做好河水自壓滴灌沉沙池工程設(shè)計(jì)，根據(jù)我們對已建河水自壓滴灌長梯形沉沙池工程的設(shè)計(jì)體會提出以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)供參考。1、關(guān)于工程位置的選擇一、 要緊靠現(xiàn)有引水干渠，以方便沉沙池進(jìn)水和出水工程的布置。二、 要設(shè)在本條引水干渠上控制的所有自壓滴灌系統(tǒng)首部工程的上游，以滿足所有自壓滴灌系統(tǒng)對懸移質(zhì)泥沙的處理要求。三、 工程地基要穩(wěn)定并無外來水補(bǔ)給，避免沉沙池工程建在填方、半挖半填、大孔隙土和重鹽堿土地基上，防止地基不均勻下沉破壞和鹽堿侵蝕破壞；避免因地下水或地表水對工程地基的補(bǔ)給而引發(fā)凍脹性破壞。四、應(yīng)盡量使沉沙池能夠自流排水排沙，避免機(jī)械進(jìn)入沉沙池清除泥沙導(dǎo)致底板防滲層碾壓或鏟挖破壞，減少排水排沙費(fèi)用，方便運(yùn)行管理。2、 關(guān)于泥沙沉淀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)粒徑的確定根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL103-95）5.1.2（3）規(guī)定，沉沙池的主要功能是將洪水期大于0.05mm粒徑的泥沙進(jìn)行沉淀處理，使沉淀處理后的水質(zhì)能夠滿足滴灌工程首部過濾器對泥沙處理能力的要求，為河水自壓滴灌正常運(yùn)行創(chuàng)造條件。因此，沉沙池的泥沙沉淀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)粒徑是〉0.05mm。3、 關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的確定長梯形沉沙池工程的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是流量、表面負(fù)荷率、水平流速、沉淀時間、池的長寬比和長深比等。這些參數(shù)直接關(guān)系到沉沙池的沉沙效果，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓嗨蠛秃拥滥嗌钞a(chǎn)流特征及水質(zhì)的混濁程度綜合分析確定。關(guān)于設(shè)計(jì)流量Q沉沙池設(shè)計(jì)流量應(yīng)考慮灌區(qū)不同土壤和不同作物的灌水要求，田間工程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要做到宜噴則噴、宜滴則滴。因此、沉沙池設(shè)計(jì)流量應(yīng)按噴（滴）共用條件下的噴灌用水量來確定并用以下公式計(jì)算。Q=式中Q為設(shè)計(jì)流量，m3/h；Ea為噴灌設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，啞/d；A1為設(shè)計(jì)灌溉面積，h^；為噴灌條件下灌溉水利用系數(shù)，等于從沉沙池到田間的輸水利用系數(shù)1與噴灑水利用系數(shù)2的乘積；七為設(shè)計(jì)日灌水時間，h/d。關(guān)于表面負(fù)荷率VO表面負(fù)荷率是沉沙池單位面積的產(chǎn)水量，根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》一（SL103-95）5.1.2（3）規(guī)定，沉沙池的表面負(fù)荷率不宜大于10.8m/h，建議采用VO=0.9?7.2m/h。關(guān)于水平流速V根據(jù)已建工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，沉沙池設(shè)計(jì)水平流速一般為36?90m/h、建議采用V=36?50m/h，流速過快影響沉沙效果。關(guān)于沉沙時間T沉沙時間根據(jù)洪水期水質(zhì)含沙量多少來確定，當(dāng)水質(zhì)相當(dāng)混濁懸移質(zhì)泥沙較多時，沉沙時間應(yīng)不低于3h,建議采用T=3?4h。3.5.關(guān)于沉沙池深H、長寬比、長深比的確定池深H=設(shè)計(jì)泥沙沉淀厚度H1+有效水深H2+安全超高H3。一般情況下，H1=0.3?0.5m,有效水深H2=2.5?3.0m,安全超高H3=0.3?0.5m,池深H=3.0?4.0mo沉沙池的水面長度與水面寬度之比應(yīng)大于4。沉沙池的水面長度與水深之比應(yīng)大于10。4、關(guān)于沉沙池的水力計(jì)算在已確定表面負(fù)荷率V0(m/h)和設(shè)計(jì)流量Q(m3/h)兩個參數(shù)后，就可以對長梯形沉沙池進(jìn)行水力計(jì)算。沉沙池設(shè)計(jì)水面面積A2按下式計(jì)算A2=Q/V0式中A2為沉沙池的設(shè)計(jì)水面面積，廿。沉沙池設(shè)計(jì)水面長度L按下式計(jì)算L=1.2VT式中L為沉沙池設(shè)計(jì)水面長度，m；1.2為安全系數(shù)。沉沙池設(shè)計(jì)水面寬度B按下式計(jì)算B=A2/L式中B為沉砂池設(shè)計(jì)水面寬度，m。沉沙池有效水深H2按下式計(jì)算H2=QT/A2在具體工程設(shè)計(jì)時，沉沙池的設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)在水力計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)核和調(diào)整，使沉沙池的流速、水面長度、沉沙時間、長寬比、長深比，這些關(guān)鍵參數(shù)要滿足設(shè)計(jì)要求，以確保證沉沙效果。5、關(guān)于長梯形沉沙池工程的平面布置一、 要按窄長梯形等斷面布置，使沉沙池的出口溢流堰遠(yuǎn)離進(jìn)口溢流堰，使泥沙的沉淀路徑和沉淀時間滿足設(shè)計(jì)要求。二、 沉沙池進(jìn)出口溢流堰平面布置，對沉沙效果影響較大，進(jìn)口水流不均，將會造成池內(nèi)水流折沖和流態(tài)紊亂，影響沉沙效果；出水不均，會造成沉沙池中泥沙上浮，影響出水水質(zhì)。因此，進(jìn)出口溢流堰的布置應(yīng)充分考慮滿足進(jìn)出口水流均勻和池內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定的要求，要對稱均衡布置。三、 沉沙池的出口溢流堰應(yīng)取沉淀后的表層清水，渠頂水深應(yīng)控制在0.1m以內(nèi)，因此，出口溢流堰寬度應(yīng)比進(jìn)口溢流堰略寬一些。四、 排沙閘位置要有利于提高沉沙池自流排沙效果，根據(jù)已建沉沙池的實(shí)際沉沙規(guī)律觀察，大部分泥沙主要沉淀在沉沙池底板前端?長度范圍內(nèi)，因此，排沙閘應(yīng)設(shè)在沉沙池底板前端長左右的位置上，以提高自流排沙效果。6、要控制好三個高程一、 要控制好沉沙池進(jìn)出口溢流堰的堰頂高程，沉沙池的進(jìn)出口溢流堰渠頂