1灌區概述
新疆兵團南疆新建團場38團蘇塘灌區位于新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣莫勒切河下游平原區,灌區東西長約49.1 km,南北寬3.2~12.5 km.
灌區規劃總面積9.886萬hm2,其中項目區外工程占地0.5527萬hm2,項目區面積為9.333萬hm2,其中生態保護區5.3333萬hm2,重點開發區4萬hm2,形成凈灌溉面積2萬hm2,一期建設灌溉面積1.2萬hm2.蘇塘灌區的發展是在保證糧食生產自給有余的前提下,發展經濟效益較高林果業,主要經營紅棗、伽師瓜等特色瓜果產品.鑒于灌區多風沙災害,考慮到灌區種植模式,且灌溉季節4至7月多大風天氣,灌區主栽作物為紅棗、伽師瓜等,結合流域及灌區地形地勢,灌區灌溉方式為自壓滴灌.
2流域特征
蘇塘灌區位于莫勒切河下游,莫勒切河流域地處塔里木盆地南緣,東以車爾臣河分水嶺為界;西至安迪爾河分水嶺;南起昆侖山的阿孜塔格冰川和阿爾金山的箭峽山分水嶺,北面延伸至塔克拉瑪干沙漠的南緣,水資源分區屬于西北內陸河系昆侖山北麓諸小河區克里雅河流域.
流域南部為強烈隆起的昆侖山脈,4 800 m以上的高山區,被現代冰川、積雪覆蓋,冰蝕地貌和重力堆積地貌顯著,其山脊呈線狀,山頂多尖棱狀,溝谷侵蝕切割強烈,山坡陡峻.北部為山前沖洪積平原,地形較平坦,分布高程2 000 m左右.流域山體高大、陡峻.上游河谷寬達300~500 m,卵石河床,兩岸為基巖;從河源至出山口河長79 km,縱坡1/50~1/80.源流區平均高程 4 259 m,最高點四岔雪峰海拔6 748 m,河流出山口高程約2 300 m.河流出山口后向北流約20 km處分為東西兩支,西支流向民豐縣,東支流向蘇塘.莫勒切河引水渠首斷面以上集水斷面2 422km2,河長81 km,多年平均含沙量12 kg/m3,多年平均輸沙量253萬t,侵蝕模數1 044 t/km2,輸沙率80 kg/s.
3水利工程布置
通過水利工程建設方案的比選,確定灌區一期水利工程的布置自上而下為山區水庫-輸水干渠\\(梯級電站\\)-首部沉砂池-灌區灌溉管網.
為了早日讓38團擔負起塔里木盆地南緣地區的生產和社會穩定的雙重責任,根據《總體規劃》的安排,灌區自2009年起進行建設.由于山區水庫的建設期較長,為了保證2009年進行開發,在河道出山口下游10 km處建設引水渠首1座.
在山區水庫尚未修建好之前,引水渠首起臨時引水口作用,干渠起點接引水渠首,干渠末端投規劃設計入首部沉沙池,渠道全長53 km;在山區水庫修建完成后,干渠起點接山區水庫壩后電站尾水渠,干渠全長62 km.因此,灌區初期水利工程的布置自上而下為引水渠首-輸水干渠\\(梯級電站\\)-首部沉沙池-灌區灌溉管網.
4泥沙梯級處理
4.1渠首泥沙處理措施
引水渠首型式為底攔柵式,樞紐由溢流壩、沖沙閘、底欄柵、進水閘及上、下游護岸等建筑物組成,進水閘后設沉沙條渠,條渠末端設排沙閘及渠道進水閘.
引水渠首位于水文站下游水流較集中的河段內,此段河道河床穩定,順直,水流集中,河道寬70m左右,河床與一級階地的高差為20 m左右.河床與一級階地的高差為13 m左右,河道凹岸位于右側,與取水口同側,修建渠首便于引水排沙.該段河道地質條件較好,為砂卵石地基,河床質d50標準值為27 mm.由于該河流缺乏足夠的水文資料,沒有推移質顆粒組成的實測資料,因此,在對推移質的顆粒組成進行分析時,通過對該斷面河床內的沉積物進行分析,以便工程設計時進行參考.渠首斷面河床質顆粒組成見下表1.
從上表可以看出,渠首斷面河床質以粗顆粒為主,其中粒徑大于8 mm的顆粒含量占68.4%.該引水渠首柵條間隙為8 mm,因此能夠較好的防止大量推移質進入干渠,能夠有效的減少入渠量.
為進一步減輕泥沙對下游干渠的磨蝕破壞,在渠首進水閘后設置沉沙條渠,條渠長200 m,水面縱坡為1/500,渠底縱坡為1/200,條渠末端干渠進水閘底板高于排沙閘0.8 m,沖沙時流速2.1 m/s.
4.2梯級電站泥沙處理措施
干渠2+850下游3 km范圍內沿河岸布置2座梯級電站,利用干渠引水發電,發電后尾水繼續進入干渠,流向干渠末端的灌溉首部沉沙池.
在經過底欄柵、條渠兩級初步泥沙攔截后,干渠來水泥沙含量仍然較大,顆粒粒徑仍然較大,必須進行進一步泥沙處理.根據DL/T 5107-1999《水電水利工程沉沙調節池設計規范》P11頁表6.1.3,對河流引水式水電站沉沙池最小沉降粒徑在水電站額定水頭小于100時,設計最小沉降粒徑為0.35 mm.因此,在干渠2+650處布置1座箱型沉沙池.
箱型沉沙池共設3個池室,單個池室凈寬5.0 m,進口控制段長4.5 m,工作段長68 m,前段長8 m,池底坡降1/4,后段長60 m,池底坡降1/40.單池工作流量4.0 m3/s,排沙流量0.4 m3/s,運行工況為雙室沉沙,單室沖沙,交替運行.設計入池含沙量標準So=4.71 kg/m3,設計出池含沙量標準S≤1kg/m3,大于等于允許粒徑0.35 mm的泥沙沉降率不小于90%.
4.3首部沉沙池泥沙處理措施
沉沙調節池為莫勒切河引水干渠的末端和灌區自壓管網干管的起點,為灌區自壓滴灌的灌溉首部,主要作用是沉淀干渠引水挾帶的泥沙,沉沙調節池容積419.95×104m3.引水干渠、干管在工程布置上分別位于沉沙調節池的東、西側,相距1.5km,使進口與出口相距較遠,以利于泥沙沉積.
為防止沉沙池內淤沙進入灌溉輸水總干管,對灌區微灌系統不利,需進一步設置泥沙處理設施,在沉沙調節池放水涵洞前設擋沙墻形式,以保證淤積泥沙不進入涵洞,使灌溉總干管引取清水.
擋沙墻設于放水涵洞前,采用豎井式結構,長10 m,寬10 m,高7.6 m,在運行初期設計水位至沉沙池壽命期末,設計水位之間的墻體高度內設置數量眾多的邊長為0.2 m的進水方孔,孔中心與孔中心的距離為0.5 m.擋沙墻工作時,隨著淤沙高程的逐年增加,在每年沉沙調節池放空期,封堵來年淤沙高程以下的過水方孔形成擋沙墻,利用擋沙墻上方的預留方孔進水,滿足下游涵洞引水.為防止浮游生物等游離物進入灌溉管網,堵塞下游滴頭,在擋沙墻外圍圍裹尼倫濾網,每年定期清洗、更換.
5泥沙處理總結
莫勒切河是一條多泥沙河流,引水渠首下游布置梯級電站,渠首與灌溉管網首部沉沙調節池之間距離長達53.4 km,干渠長,流速近4.0 m/s,首部沉沙池庫容小,而且下游灌區是一個純自壓滴灌灌區.因此,根據工程布置及各工程運行安全及壽命要求,必須處理好泥沙問題.
泥沙處理時,由于不可能一次處理到位,在設計時,根據各工程的運行要求,依次分步進行處理.首先,根據渠道輸水抗磨蝕要求,在渠首布置底攔柵、沖沙閘及沉沙條渠、排沙閘等,減少入渠泥沙量,阻止大顆粒泥沙進入干渠;第二步,為防止泥沙對電站水輪機葉片造成過量磨蝕,在電站上游的干渠上設置箱型沉沙池,使水中泥沙含量及顆粒大小滿足發電要求;第三步,為滿足灌區自壓滴灌的水質要求,在灌溉首部設置沉沙池,進一步沉淀水中泥沙,在放水口設置濾網,防止浮游生物等進入灌溉管網.
通過以上幾步處理,使灌區灌溉用水由高含沙量水變為清澈見底的能夠滿足滴灌要求的優質水,保證了灌區的可持續發展.
[參 考 文 獻]
[1]宋祖詔,張思俊,詹美禮.取水工程[M].北京:中國水利水電出版社,2002.
[2]黎運棻,楊晉營,張金凱.水力水電工程沉沙池設計[M].北京:中國水利水電出版社,2004.
[3]新疆水利學會,新疆引水渠首[M].烏魯木齊:新疆人民出版社,1994.
