阿合布隆渠首引水防沙系统的设计 阿合布隆渠首引水防沙系统的设计 阿合布隆渠首引水防沙系统的设计
摘要:阿合布隆渠首是渭干河最大源流——木扎提河上游第一座拦河式引水渠首,设计引水流量40m3/s,设计泄洪流量665m3/s,控制灌溉面积35.7万亩。是一座费尔干式和弯道冲沙槽式相结合的渠首,该种布置形式在新疆尚属首次。该渠首工程已于1999年3月投入生产,运行状况达到设计标准,社会经济效益均十分明显。经过运行证明,该工程的设计是成功的,可为后续类似工程借鉴。
关键词:引水渠首 防沙系统 设计
一、概况
阿合布隆渠首位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县境内木扎提河的出山口处,1995年由世行贷款投资兴建。
该渠首是木扎提河灌区开发治理的龙头工程,主要解决阿克苏地区温宿县、拜城县分布在木扎提河南北两岸共计35.7万亩的灌溉引水问题。
该工程具备泄洪、排沙、引水功能,主要由泄洪闸、冲砂闸、曲线冲砂槽、进水闸及上游曲线整治段和下游整治段构成。
该渠首工程主要利用上游曲线弯道和曲线型冲砂槽的横向环流作用引清排沙。1995年11月,该工程的初步设计成果在新疆水利水电科学研究院水工模型试验中得到验证,1996年5月开工,1998年9月通水,1999年3月正式运行。
二、引水渠首河段水文泥沙特性 据破城子水文站实测资料,多年平均径流量14.6亿m3,历年最大径流量17.94亿m3,历年最小径流量11.48亿m3,径流年际变化平稳,年内分配极不平衡,6~8月三个月径流量占全年径流量的70%,见表1。 表1 木扎提河破城子水文站多年平均月流量表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
径流(亿m
3)
0.21
0.17
0.18
0.27
0.95
2.33
4.12
3.77
1.56
0.53
0.29
0.23
14.6
表2 木扎提河洪水频率成果表
P(%)
0.2
1
2
5
10
20
50
70
80
90
95
99
Qp(m3/s)
958
752
665
552
469
390
296
269
262
254
252
252
备 注
校核
设计
造床
表3 木扎提河破城子水文站月含沙量表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均含沙量
含沙量(kg/m
3)
0.027
0.017
0.033
0.038 2.84
4.24
3.68
0.72
0.15
0.027
0.015
2.86
三、工程布置和引水防沙系统设计
一)、设计总体布置原则
1、保证灌区的正常用水,在枯水期木扎提河流量小于40 m3/s,将被全部引入总干渠。
2、泄洪建筑物能通畅排泄洪水、泥沙、漂浮物。
3、木扎提河为高沙河流,渠首的布置和设计应充分考虑防止泥沙入渠,并采取措施将进入渠道的少量推移质排出渠外。
二)、工程布置
渠首闸址选在木扎提河出山口上距破城子水文站5km处,该处有一天然河弯,河道主流稳定于右岸(凹岸),弯道水流明显,具备布置人工弯道的条件。该工程为右岸单侧引水。
渠首工程由以下建筑物组成,见图一。
2、排沙闸:与泄洪闸呈一字型布置,共2孔,单孔净宽5.5m,设计泄流流量QP=2%=196m3/s, QP=0.2%=287m3/s,由平板钢闸门控制。
3、进水闸:与冲沙闸呈45°角布置。进水闸共3孔,单孔净宽5m,设计引水流量Q设计=40m3/s,Q加大=45m3/s,由平面板钢门控制。进水闸设有一道长30m的悬板式“┓”型挡沙坎。
4、上游整治段(即人工弯道):整治段呈曲线型布置,曲率半径200m,整治段长224.5m,底宽39m。设计洪水QP=2%=665m3/s,校核洪水QP=0.2%=958m3/s,设计造床流量QP=80%=662m3/s。
5、冲沙槽:位于上游整治段内与冲沙闸相连,共分两道,单道净宽5.5m,总长60m,槽内设有一道长30m的束水墙。
6、下游整治段:呈直线布置,底宽39m,全长115m。为防止河床下切过甚而影响建筑物安全,在下游整治段底部内呈有三道防冲深隔墙。
三)、引水防沙系统工程的设计
(一)引清排沙机理
利用上游引水弯道中水流运动离心力作用产生的横向环流的原理,将弯道内水流底层大量的推移质挑向左岸(凸岸),通过泄洪闸将推移质排至下游。同时,因环流作用使含少量推移质的水流挑向右岸(凹岸),由设在凹岸末端的弯道式冲沙槽进行第二次处理。进入冲沙槽的水流进行第二次横向环流作用,尽可能使推移质偏离进水闸的引水口。进入冲沙槽的推移质由冲沙闸排至下游,基本达到引清排沙的目的。
(二)基础参数的确定
1、造床流量
根据新疆
