水資源滴灌重力沉沙過濾池設(shè)計(jì)

水資源滴灌重力沉沙過濾池設(shè)計(jì)

新疆干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，形成了“綠州經(jīng)濟(jì)、灌溉農(nóng)業(yè)”的特點(diǎn)。節(jié)水是新疆水生建筑的永恒主題。到2012年底,新疆已成為全國最大的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水區(qū),《新疆農(nóng)業(yè)節(jié)水建設(shè)發(fā)展規(guī)劃》和《新疆高效節(jié)水建設(shè)方案》確定:“每年完成農(nóng)業(yè)高效節(jié)水面積0.2萬km2以上,至2020年全區(qū)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水面積累計(jì)達(dá)到2.87萬km2以上”的目標(biāo)。新疆現(xiàn)已完成的高效節(jié)水面積,絕大部分水源使用地下水。而天山北麓和吐魯番、哈密、塔城等地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,按國家最嚴(yán)格的水資源管理要求,地下水的可利用潛力已不存在,選擇地表水已成為新建滴灌工程的唯一選擇。新疆地表水多為山溪性河流,泥沙含量高,如何降低地表水泥沙處理成本成為推廣地表水為水源的田間高效節(jié)水技術(shù)的關(guān)鍵制約因素。河水滴灌重力沉沙過濾池與目前河水滴灌普遍采用的機(jī)械加壓設(shè)施相比,具有占地面積小、投資少,易維護(hù),控制面積大,無耗能、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢,是綠色高效節(jié)水技術(shù)。相對新疆巨大的滴灌市場,該技術(shù)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益尤為巨大,應(yīng)用推廣前景廣闊。1河流灌溉河水滴灌重力沉沙過濾池為定期沖洗式沉沙過濾池,由引渠、上游聯(lián)接段、進(jìn)口閘、沉沙池、溢流堰、過濾池、下游聯(lián)接段、排沙閘等部分組成。1.1不銹鋼濾液系統(tǒng)河水滴灌重力沉沙過濾池是一種依靠重力沉降挾沙水流中泥沙顆粒大于設(shè)計(jì)沉降粒徑的懸移質(zhì)泥沙,并通過不銹鋼濾網(wǎng)處理泥沙、漂浮物和浮游生物等雜物的建筑物,其結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理,沖沙用水量小,水沙分離效果好,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)供水。其功能體現(xiàn)在:①沉沙:沉淀水中泥沙;②除漂:除去水中漂浮物;③去生:去除水中浮游生物;④過濾:過濾掉未沉淀下來的危害高效節(jié)水工程中噴、滴頭的泥沙。1.2工作原則1.2.1沖流器下沉沙池的排放原水從引渠進(jìn)入條形沉沙池,經(jīng)初步沉淀后大顆粒泥沙沉淀于池底,表層水通過溢流堰不銹鋼濾網(wǎng)板過濾后進(jìn)入清水池,通過輸水管道向滴灌系統(tǒng)供水,而過濾的泥沙、漂浮物及浮游生物被水流沖入集污槽內(nèi),打開設(shè)置在集污槽底部的放空沖沙管后,沉積下來的泥沙及污物可被水流沖出池外。打開條形沉沙池排沙閘,條形沉沙池內(nèi)淤積的泥沙、漂浮物也可通過水流沖力排出池外。多座沉沙池可以輪換交替沖沙,當(dāng)一座沉沙池需要沖沙時(shí),其它沉沙池正常工作,給滴灌系統(tǒng)供水,從而提高了供水保證率。1.2.2過濾器的過濾器地表水引入后,首先經(jīng)過傳統(tǒng)的平流式沉淀池沉淀,之后要進(jìn)入噴、滴灌管網(wǎng)系統(tǒng),還需要再經(jīng)過一次沙石過濾器和網(wǎng)式過濾器的過濾,網(wǎng)式過濾器和沙石過濾器造價(jià)較高,1~2次輪灌后還需要對其反沖洗,更有甚者一次輪灌未完成就須對其維護(hù)和反沖洗,這給高效節(jié)水系統(tǒng)的運(yùn)行管理帶來了很大的不便。傳統(tǒng)的沙石過濾器是在泵后、高壓狀態(tài)下工作,過濾器一旦被堵后,首部系統(tǒng)效率將大幅降低,從而嚴(yán)重制約了以地表水作為水源的噴、滴灌等先進(jìn)的高效節(jié)水技術(shù)的推廣和應(yīng)用。1.3沉沙過濾池池根據(jù)多年的設(shè)計(jì)優(yōu)化,針對不同含沙量以及對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不同要求,可采用不同的處理形式。(1)雙向外斜跨式:水流由內(nèi)側(cè)沉沙池向雙外側(cè)過濾池溢流的沉沙過濾池。適用于原水水質(zhì)中漂浮物含量較小、泥沙含量≤1kg/m3,地形縱坡大于15‰的灌區(qū)。沉沙過濾保障率較高,可一邊工作一邊沖沙。見圖1。(2)雙向內(nèi)斜跨式:水流由雙側(cè)沉沙池向內(nèi)側(cè)過濾池溢流的沉沙過濾池。適用于原水水質(zhì)中漂浮物含量較大、泥沙含量>1kg/m3,地形縱坡大于15‰的灌區(qū)。沉沙過濾保障率較高,可一邊工作一邊沖沙。見圖2。1.4選擇合適的田間灌注系統(tǒng),設(shè)計(jì)含沉沙凈化能力的群落(1)河水滴灌重力沉沙過濾池具有以下特征:①利用自然地形縱坡條件,通過管道集中輸水,實(shí)現(xiàn)田間自壓滴灌。②采用工程設(shè)施,集中處理河水中的泥沙、浮游生物等雜物。③控制面積在6.7km2~20km2,同時(shí)給灌區(qū)多個(gè)獨(dú)立的田間滴灌系統(tǒng)供水。(2)河水滴灌重力沉沙過濾池的優(yōu)點(diǎn):①集沉沙過濾為一體,具有體積小,占地少,造價(jià)低,建設(shè)方便的優(yōu)勢;②通過工程設(shè)施處理泥沙,具有使用安全,操作簡單,維護(hù)簡易的優(yōu)勢;③利用自然地形條件實(shí)現(xiàn)自壓,具有節(jié)能降耗,綠色環(huán)保的優(yōu)勢;④利用水體勢能連續(xù)沖洗的方式,具有系統(tǒng)工作效率高的優(yōu)勢;⑤解決了田間無電力設(shè)施,地表水滴灌投資過高的問題。(3)河水滴灌重力沉沙過濾池的缺點(diǎn):當(dāng)水源中有藻類時(shí),藻類會在綠網(wǎng)上生長,堵塞濾網(wǎng),需要輔助人工清洗。2沉沙池沖洗前后設(shè)計(jì)要點(diǎn)一河水滴灌重力沉沙過濾池在滿足自壓滴灌條件下應(yīng)盡量靠近灌區(qū);布置沉沙過濾池應(yīng)合理利用地形地質(zhì)條件,避開不良地段,否則應(yīng)采取相應(yīng)工程措施。河水滴灌重力沉沙過濾池的沉沙池應(yīng)具有足夠的沖沙水頭及流量,應(yīng)采用定期沖洗式設(shè)計(jì),沖洗周期應(yīng)滿足滴灌的輪灌時(shí)段要求。當(dāng)沉沙池?zé)o沖洗條件時(shí),可采用機(jī)械清淤或人工清淤。應(yīng)有足夠的堆沙場地,且不至于對該地區(qū)環(huán)境和工程造成不利影響。2.1沙壩設(shè)計(jì)2.1.1溢流堰頂高程沉沙池的布置按參考文獻(xiàn)中6.1、6.3的規(guī)定;溢流堰應(yīng)布置在沉沙池工作段尾部,宜設(shè)置側(cè)向溢流堰,溢流堰頂高程低于引水口0.3m~0.4m;沉沙池出口段采用兩側(cè)均勻擴(kuò)散的對稱布置,出口段長度取10~20m。2.1.2沙壩設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)規(guī)模、水質(zhì)無淋洗要求時(shí)有淋洗要求時(shí)式中A為灌溉面積,hm2;Qs為水源可供流量,m3/h;Ia為設(shè)計(jì)供水強(qiáng)度,mm/d;td為日供水小時(shí)數(shù),h/d;η為灌溉水利用系數(shù);Ea為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度,mm/d;IL為設(shè)計(jì)淋洗強(qiáng)度,mm/d。式中Hc為工作段進(jìn)口工作深度,m;ΔHk為工作段進(jìn)口設(shè)計(jì)泥沙淤積厚度,m,初擬方案時(shí),可選(0.5~0.6)H。沉沙池水深一般在2.0~3.5m;平均工作深度可采用池廂深度的70%~75%。25工作長度根據(jù)等式5計(jì)算式中Qp為工作流量,m3/s;為工作段平均流速,m/s;Hp為平均工作深度,m。(3)全系數(shù)的確定式中Lp為池廂工作長度,m;ξ為安全系數(shù)取1.5;ω為泥沙沉降速度,mm/s,可根據(jù)泥沙粒徑、水溫由《澆灌與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D查得。(4)沉沙池出池泥沙過濾二級特征式中S為沉沙池出口含沙量,kg/m3;S0為沉沙池進(jìn)口含沙量,kg/m3;e常數(shù),取2.71828;a與泥沙粒徑、水力要素有關(guān)的系數(shù),淤積時(shí)可取a<0.5,沖刷時(shí)可取a=1.0;z為泥沙懸浮指數(shù),L為沉沙池總長度,m;珔h為沉沙池平均水深,m。由于河水滴灌重力沉沙過濾池對泥沙進(jìn)行沉沙、過濾二級處理,因此沉沙池出池泥沙允許粒徑范圍為0.1mm~0.15mm。沉沙池出口含沙量控制在0.5~0.6kg/m3。(5)應(yīng)滿足方程式9式中Vic為工作段沖沙流速,m/s?？扇?/100~1/50,沖沙流速不小于2~2.5m/s。(6)沉沙池進(jìn)口含沙量的計(jì)算式中T為池體清沙間隔時(shí)間,t;V沉為設(shè)計(jì)沉沙容積,m3,按沉沙池一半工作水深時(shí)的體積計(jì)算;γ為沙容重,kg/m3;Qp為工作流量,m3/s;S0為沉沙池進(jìn)口含沙量,kg/m3;S為沉沙池出口含沙量,kg/m3。(7)計(jì)算溢流壩的長度式中L為溢流堰長,m;Q為設(shè)計(jì)引用流量,m3/s;ε為側(cè)收縮系數(shù),ε=1;m為流量系數(shù),m=0.32。2.2過濾池的配置和設(shè)計(jì)2.2.1濾水源及清水池過濾池包括:不銹鋼濾網(wǎng)、集污槽、清水池。為滿足水質(zhì)要求,不銹鋼濾網(wǎng)與固定濾網(wǎng)的周邊鋼結(jié)構(gòu)、濾網(wǎng)周邊鋼結(jié)構(gòu)與池體鋼筋混凝土應(yīng)封閉。不銹鋼濾網(wǎng):用于過濾水源中的泥沙、漂浮物、浮游生物等雜物,濾網(wǎng)頂高程比堰頂高程底0.1m;濾網(wǎng)型號采用GB316L,濾網(wǎng)網(wǎng)目為100~150目;濾網(wǎng)板角度在30°~50°。不銹鋼濾網(wǎng)不應(yīng)在淹沒狀態(tài)下工作。集污槽:用于收集從濾網(wǎng)上沖下來的泥沙等雜物,集污槽的頂高程高于清水池的設(shè)計(jì)水深0.2m。清水池:包括不銹鋼濾網(wǎng)下部分及封閉部分的池室,用于收集被濾網(wǎng)過濾后的水并蓄積。清水池工作水深應(yīng)大于出水管徑的1.5倍,池底縱坡不大于3‰。為了檢修方便應(yīng)設(shè)置檢查通道。2.2.2過濾池設(shè)計(jì)(1)濾板、清水池的設(shè)置設(shè)計(jì)原則:當(dāng)沉沙池中的水流溢到斜跨的濾網(wǎng)板時(shí),濾網(wǎng)被堵塞50%時(shí),仍然不影響過流能力的濾網(wǎng)有效面積和長度。濾網(wǎng)計(jì)算長度按式(12)計(jì)算式中L為濾網(wǎng)長度,m;L1為濾網(wǎng)斜長,m,一般取2.5m;Q為引用流量,m3/s;V為過濾流速,取0.05m/s;α為濾網(wǎng)板與水平方向的夾角。當(dāng)清水池有幾部分時(shí),用式(14)計(jì)算式中W為清水池有效容積,m3;L為清水池的長度,m;B為清水池的寬度,m;H為清水池的設(shè)計(jì)水深,m;N為清水池個(gè)數(shù)。3建設(shè)和在建工程自2010年4月第一座河水滴灌重力沉沙過濾池建成運(yùn)行至2012年底,已建和在建工程28座,控制面積366.5km2。工程運(yùn)行2~3年,證明技術(shù)符合滴灌水質(zhì)要求,能廣泛應(yīng)用于新疆地表水滴灌的首部泥沙處理,節(jié)能成效顯著。3.1重力沉沙過濾池呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)聯(lián)豐村河水滴灌重力沉沙過濾池為雙向內(nèi)斜跨式,為2010年建設(shè)第一座河水滴灌重力沉沙過濾池,控制面積6.7km2,地表水水源來自于水庫,沉沙過濾池投資80萬元。沉沙過濾池總寬20m,長55m,沉沙池底寬2.0m,上口寬5.8m,縱向底坡1/100。3.1.1沙壩設(shè)計(jì)(1)沉沙過濾池ea如何計(jì)算雙向內(nèi)斜式沉沙過濾池工作流量為引用流量與沖沙流量之和。①引用流量:根據(jù)式(1)計(jì)算求得。式中A為灌溉面積,取6.7km2;Ia為設(shè)計(jì)供水強(qiáng)度,按照無淋洗要求式(2)計(jì)算;Ea為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度,由參考文獻(xiàn)中表11-3,根據(jù)地點(diǎn)呼圖壁查得Ea=6.8mm/d;td為日供水小時(shí)數(shù),取22小時(shí);η為灌溉水利用系數(shù),取0.9。則沉沙過濾池引用流量:Qs=0.64m3/s。②沖沙流量:取引用流量的8%,取0.06m3/s。則聯(lián)豐村河水滴灌重力沉沙過濾池的工作流量為0.64+0.06=0.7m3/s,取設(shè)計(jì)工作流量為0.7m3/s。由于雙向內(nèi)斜跨式水流分別由兩側(cè)沉沙池向內(nèi)側(cè)過濾池溢流,所以,單側(cè)沉沙池工作流量為0.35m3/s。(2)工作段平均流速①工作深度:沉沙池深度按3.5m設(shè)計(jì),則沉沙池平均工作深度采用池廂深度的75%取值,為2.6m。②工作寬度:按參考文獻(xiàn)中7.3.1的公式進(jìn)行計(jì)算。工作段平均流速根據(jù)參考文獻(xiàn)的規(guī)定:當(dāng)沉降最小粒徑為0.05~0.10mm時(shí),其值可選0.05~0.15m/s。由于河水滴灌重力沉沙過濾池對泥沙進(jìn)行沉沙、過濾二級處理,因此沉沙池出池泥沙允許粒徑范圍為0.1mm~0.15mm,工作段平均流速按沉降最小粒徑為0.10mm時(shí)對應(yīng)的流速0.15m/s取值。若沉沙池一邊工作一邊沖沙,則單側(cè)沉沙池工作流量為0.7m3/s時(shí),Bp=1.79m,綜合考慮取2.0m。(3)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定按參考文獻(xiàn)中5.3.8的公式進(jìn)行計(jì)算。式中ξ為安全系數(shù)取1.5;ω為泥沙沉降速度,mm/s,泥沙粒徑按0.1mm、水溫10°由《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D查得ω=4.97;為工作段平均流速,取底寬2.0m時(shí)矩形斷面對應(yīng)的平均流速。(4)泥沙懸浮指數(shù)s0e-az驗(yàn)算由于河水滴灌重力沉沙過濾池對泥沙進(jìn)行沉沙、過濾二級處理,因此沉沙池出口含沙量控制在0.5~0.6kg/m3。式中e為常數(shù),可取e=2.71828;α為與泥沙粒徑、水力要素有關(guān)的系數(shù),淤積時(shí)可取α≤0.5,取α=0.5;L為沉沙池總長度,取55m;為沉沙池平均水深,根據(jù)規(guī)范要求泥沙淤積厚度選(0.5~0.6)H,所以,平均水深范圍在1.3~1.56m,取1.3m。則泥沙懸浮指數(shù)沉沙池出口含沙量S=S0e-az驗(yàn)算結(jié)果見表1。表1可以看出,當(dāng)沉沙池進(jìn)口含沙量小于2.5kg/m3時(shí),沉沙池出口含沙量可控制在0.5~0.6kg/m3。呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)聯(lián)豐村河水滴灌重力沉沙過濾池的水源來自于水庫,沉沙池進(jìn)口含沙量均小于2kg/m3,所以,沉沙池的尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。(5)體積計(jì)算s0清沙間隔時(shí)間按式(10)計(jì)算。式中V沉為設(shè)計(jì)沉沙容積,按沉沙池一半工作水深時(shí)的體積計(jì)算,取220m3;γ為沙容重,取1760kg/m3;Qp為工作流量,取0.35m3/s;S0為沉沙池進(jìn)口含沙量,取2kg/m3;S為沉沙池出口含沙量,見表1為0.42kg/m3。(6)側(cè)收縮系數(shù)按寬頂堰式(11)計(jì)算。式中Q為設(shè)計(jì)引用流量,為了滿足沉沙池一邊工作一邊沖沙,按0.7m3/s計(jì)算;ε為側(cè)收縮系數(shù),ε=0.8;m為流量系數(shù),m=0.32。設(shè)計(jì)長度應(yīng)取計(jì)算長度的1.2倍,由于本工程為第一座河水滴灌重力沉沙過濾池,為提高供水保證率,設(shè)計(jì)時(shí)溢流堰實(shí)際長度與沉沙池長度一致為55m。3.1.2過濾池設(shè)計(jì)(1)過濾流速v濾網(wǎng)計(jì)算長度按式(12)計(jì)算。式中L1為濾網(wǎng)斜長,取3.2m;Q為引用流量,取0.7m3/s;V為過濾流速,取0.05m/s;α為濾網(wǎng)板與水平方向的夾角,取40°。為了使濾網(wǎng)被堵塞50%時(shí),仍然不影響過流能力的濾網(wǎng)有效面積和長度,濾網(wǎng)設(shè)計(jì)長度一般取計(jì)算長度的2倍,本工程取與沉沙池長度一致為55m。(2)清水池過濾池設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)由于本工程濾網(wǎng)設(shè)計(jì)長度與沉沙池長度一致,所以清水池有效容積為不銹鋼濾網(wǎng)下部分池室。該工程出水管徑為80mm,為了滿足清水池工作水深應(yīng)大于出水管徑的1.5倍的要求,過濾池設(shè)計(jì)深度為3.8m,過濾池單側(cè)寬度2.5m,有效水深1.6m,集污槽底寬1m,深度1m,池長55m。則清水池有效容積為W=55×2.5×1.6×2=440m3清水池有效容積為440m3,滿足當(dāng)水源突發(fā)斷水情況時(shí),滴灌系統(tǒng)供水時(shí)間不低于10分鐘的有效容積381.67m3。3.2試驗(yàn)與研究3.2.1試驗(yàn)方法及儀器試驗(yàn)地點(diǎn)選取呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)聯(lián)豐村沉沙過濾池進(jìn)行現(xiàn)場測試,工程采用雙向內(nèi)斜跨式布置,實(shí)際運(yùn)行主要是左側(cè)單斜跨運(yùn)行。沉沙池長度55m,底寬2.0m,上口寬5.8m,深度3.5m,為了滿足沖沙要求,沉沙池底部設(shè)置為3道0.5m寬的矩形沖沙廊道。過濾池寬6.5m,長55m,濾網(wǎng)板與水平方向的夾角40°,濾網(wǎng)斜長3.2m,集污槽底寬1m,深度1m,池長55m。剖面圖見圖3。試驗(yàn)周期根據(jù)種植作物的灌溉周期和新疆的徑流和泥沙特點(diǎn),選定為6-8月,其中7-8月為汛期,含沙量在1~1.8kg/m3之間。試驗(yàn)內(nèi)容:①沉沙池中流速、含沙量及顆粒級配;②過濾網(wǎng)上顆粒級配;③過濾網(wǎng)下含沙量及顆粒級配。試驗(yàn)儀器采用南京水科院研制的LGY—Ⅲ型多功能智能流速儀和CYS—Ⅲ型智能測沙顆分儀。試驗(yàn)選取7個(gè)測試斷面進(jìn)行同步測量,測試斷面分別為沉沙池進(jìn)口、10m、20m、30m、40m、50m處及過濾池出口濾網(wǎng)下。3.2.2試驗(yàn)結(jié)果(1)泥沙處理效果試驗(yàn)中沉沙池進(jìn)口引水含沙量分別為1.7kg/m3,1.11kg/m3,0.62kg/m3,河水通過沉沙池、過濾網(wǎng)后泥沙含量均有明顯減小。試驗(yàn)成果見表2。表2試驗(yàn)結(jié)果表明,沉沙過濾池泥沙處理率達(dá)到30%~60%,其中沉沙池處理泥沙率達(dá)到18%~45%,過濾池處理泥沙率達(dá)到15%~16%。沉沙池處理泥沙效果隨含沙量的增大而增大,而過濾池處理泥沙效果基本保持穩(wěn)定,同時(shí)過濾網(wǎng)攔截浮游生物等雜物的作用明顯。出口泥沙含量在0.4~0.68kg/m3以內(nèi),基本達(dá)到《河水滴灌重力沉沙過濾池設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行管理技術(shù)要求》(試行)7.5.5條,沉沙池出口含沙量,應(yīng)控制在0.5~0.6kg/m3。出水水質(zhì)滿足滴灌用水要求。沉沙池內(nèi)前10m范圍內(nèi)受進(jìn)口水流的干擾,平均流速超過0.15m/s,其余斷面平均流速均小于0.15m/s,符合參考文獻(xiàn)的規(guī)定:當(dāng)沉降最小粒徑為0.05~0.10mm時(shí),工作段平均流速可選0.05~0.15m/s。由于該工程沉沙池設(shè)計(jì)斷面為直角梯形斷面,所以水流穩(wěn)定后實(shí)際平均流速均小于設(shè)計(jì)采用的底寬為2.0m時(shí)矩形斷面對應(yīng)的平均流速0.067m/s。(2)凈化斷面位置鑒于工程運(yùn)行中水下泥沙取樣困難,且易造成部分泥沙隨水體流走,影響精度,試驗(yàn)中利用輪灌間歇期結(jié)合沉沙池沖洗周期對沉沙池內(nèi)及濾網(wǎng)下不同位置沉積的泥沙做顆分試驗(yàn),(圖4)。取樣位置分別在沉沙池內(nèi)首部、中部、尾部斷面,過濾網(wǎng)首部、尾部斷面及濾網(wǎng)下首部、中部、尾部斷面處。通過圖4中8組顆分曲線數(shù)據(jù)來看,沉沙池處理的泥沙主要是大于0.1mm顆粒的泥沙,過濾網(wǎng)主要處理0.1~0.05mm顆粒的泥沙,濾網(wǎng)下的泥沙顆粒主要是0.05~0.01mm,泥沙粒徑小于滴灌水質(zhì)要求的最小泥沙顆粒粒徑。經(jīng)分析沉沙池的泥沙處理效果滿足設(shè)計(jì)要求,大于等于泥沙允許粒徑0.1mm的泥沙沉降率為84%,滿足規(guī)范80%~85%的要求,說明沉沙池尺寸設(shè)計(jì)合理。過濾池通過不銹鋼濾網(wǎng)的攔截和網(wǎng)下清水池的進(jìn)一步沉淀,大于0.05mm顆粒的泥沙及漂浮物得到了處理,泥沙沉降率為15%,從而保證滴頭不被泥沙及有機(jī)物淤堵。(3)沉沙池泥沙含沙量①通過對實(shí)測含沙量和顆分曲線資料對比分析,過濾池處理泥沙的效果兩者基本一致,泥沙沉降率均為15%左右。但就沉沙池而言,兩種數(shù)據(jù)的泥沙沉降率差異較大,從沉沙池進(jìn)口和出口的含沙量判斷,沉沙池處理泥沙率達(dá)到18%~45%,從沉沙池進(jìn)口和出口的顆分資料判斷,沉沙池處理泥沙率達(dá)到84%。經(jīng)分析造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異的原因主要是測試手段造成的。CYS—Ⅲ型智能測沙顆分儀是根據(jù)渾水消光定律,并采用先進(jìn)的電子技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)最新研制成功的一種新型多功能智能儀器,主要測定水體懸沙含沙量,也就是說在水中浮游的泥沙可以通過測沙儀測量,而一部分停留在池底的泥沙無法通過測沙儀測定,因此,從含沙量的角度分析沉沙池處理泥沙率就會小些。圖4可以看出:沉沙池首部所取沙樣中大于0.1mm粒徑的泥沙占84.4%,中部所取沙樣中大于0.1mm粒徑的泥沙占47.5%,尾部所取沙樣中則不含有大于0.1mm粒徑的泥沙,也就是說大于等于泥沙允許粒徑0.1mm的泥沙幾乎全部淤積在沉沙池中,只有過濾網(wǎng)首部不到5%的大于0.1mm粒徑的泥沙被過濾網(wǎng)攔截。說明沉沙池泥沙沉降率滿足規(guī)范80%~85%的要求,沉沙池尺寸設(shè)計(jì)合理。②通過對實(shí)測含沙量分析,沉沙過濾池出口泥沙含量在0.4~0.68kg/m3以內(nèi),略大于0.5~0.6kg/m3的要求,經(jīng)分析實(shí)測中發(fā)現(xiàn)多處不銹鋼濾網(wǎng)破損,沒有更換,使過濾網(wǎng)處理泥沙的效果受到影響,綜合顆分資料認(rèn)為,聯(lián)豐村沉沙過濾池出口含沙量,基本達(dá)到《河水滴灌重力沉沙過濾池設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行管理技術(shù)要求》(試行)7.5.5條,沉沙池出口含沙量,應(yīng)控制在0.5~0.6kg/m3的要求。沉沙過濾池處理泥沙的效果非常明顯。3.3存在的問題3.3.1沉沙池截面溢流堰(1)溢流堰位置、長度不合理呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)聯(lián)豐村河水滴灌重力沉沙過濾池為2010年建設(shè)的第一座河水滴灌重力沉沙過濾池,工程實(shí)施前并未通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證,設(shè)計(jì)時(shí)為提高供水保證率,溢流堰實(shí)際長度取值與沉沙池長度一致,水流在沉沙池的首端就開始溢流,因此,受水流紊動的影響一部分大于等于設(shè)計(jì)泥沙允許粒徑的泥沙浮游在水面,溢流到不銹鋼濾網(wǎng)上被攔截。見圖4沉沙池濾網(wǎng)上首部顆分曲線。經(jīng)過2~3年的不斷改進(jìn),2013年在建工程已將溢流堰位置集中在沉沙池的尾部,設(shè)計(jì)長度取計(jì)算長度的1.2倍。(2)過濾網(wǎng)長度不合理聯(lián)豐村沉沙過濾池過濾網(wǎng)長度與溢流堰和沉沙池長度一致,實(shí)踐證明,有55%的過濾網(wǎng)未得到利用,不僅造成濾網(wǎng)浪費(fèi),也增加了維修成本。2013年在建工程已將過濾網(wǎng)長度縮短了55%,并將縮短的部分作為清水池的一部分,用彩鋼板封閉,用于收集被濾網(wǎng)過濾后的水并蓄積。見圖1、圖2。(3)當(dāng)水源中有藻類時(shí),藻類會在綠網(wǎng)上生長,堵塞濾網(wǎng),需要輔助人工清洗。3.3.2引水渠引水渠目前運(yùn)行狀態(tài)(1)沉沙池未按設(shè)計(jì)要求定期沖沙,造成泥沙淤積高程接近溢流堰頂高程。(2)運(yùn)行中引水渠引水流量與工程實(shí)際控制面積不匹配,引水渠引水流量大于灌溉需要的供水流量,造成過濾網(wǎng)和集污槽處于淹沒工作狀態(tài)。(3)破損的不銹鋼濾網(wǎng)沒有及時(shí)更換,影響了清水池中的水質(zhì)。3.3.3測試資料來源(1)由于管理中未按設(shè)計(jì)要求定期沖沙,沉沙池中泥沙淤積厚度過大,致使現(xiàn)場無法量測同一斷面不同深度的流速及含沙量,因此,無法找出流速及懸移質(zhì)含沙量沿垂線分布規(guī)律。(2)由于過濾網(wǎng)和集污槽經(jīng)常處于淹沒工作狀態(tài),給試驗(yàn)帶來很多不便,造成測試資料收集不完整,影響資料分析。(3)受現(xiàn)場試驗(yàn)限制,泥沙采樣只能根據(jù)輪灌周期利用輪灌間歇期停水后才能取樣,圖4中不同斷面顆粒級配曲線為一個(gè)甚至多個(gè)輪灌周期后泥沙淤積的綜合結(jié)果,與含沙量并非一一對應(yīng)關(guān)系。(4)受現(xiàn)場試驗(yàn)限制,未能獲取2kg/m3以上含沙量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。(5)受現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)間等其他因素限制,未收集引水工程河道來水來沙資料和引水期水沙情況資料。4結(jié)論和建議4.1沉降沙過濾池