新疆金沟河流域渠首水利工程梯级排沙体系的作用评价

李怀彬

(新疆金钩河流域管理处，新疆沙湾832100)

1 概况

金沟河流域渠首始建于1959年，位于红山口出口的位置，是前苏联技术人员设计，是军民共建引水灌溉渠首。是第一代费尔干式人工弯道式引水渠首，西侧面引水，正面冲淤积泥沙，是由溃坝，3孔非常泄洪闸，3孔进水闸和5孔泄洪闸及上下游导流堤和整治段组成。泄洪闸5孔单孔宽度为5 m。进水闸单孔宽度为4 m，进水闸后是消力坎沉沙池及54 km的干渠组成。

主要水工建筑物为3孔非常泄洪闸，主要对付暴雨形成的突发性洪水来袭。3孔引水闸 和5孔泄洪闸于1998年，2001年进行了多次改建加固加高，建后初期运行效果比较好，但随着时间推移，推移质和悬移质泥沙淤积日益严重，大量泥沙淤积在渠首闸后至大度槽段河床沉积，河床每年都抬高，由于下游河床不断抬升，渠首排沙系统作用难以发挥，造成渠首水利枢纽运行困难和工程严重磨损。下游灌区农田干旱矛盾日趋突出，解决引水问题成为金沟河流域管理处重中之重。

2 金沟河流域渠首引水排沙三级处理体系

金沟河渠首引水排沙三级处理体系包括:闸前一级处理，闸后沉沙池二级处理，总干渠排沙三级处理。

2.1 闸前泥沙淤积排沙处理

第一级处理体系主要是把闸前的泥沙拦截在引水闸前进行一次处理。主要的水工建筑物有，溃坝，铅丝笼挑水坝，非常泄洪闸，泄洪闸，拦石栅。大部分的泥沙在这一级系统被排到闸后下游段。

2.2 溃坝

根据金沟河流域每年汛期防洪要求，为防止特大洪水可能对水利工程造成破坏，金沟河流域在非常泄洪闸的上游修建了长60 m的自溃坝，溃坝结构上部分为临时沙袋坝，中部用混泥土预制块衬砌，下部分为80 cm宽混凝土浆砌石墙坝，墙坝后设钢筋石笼和铅丝笼护底部。这样的结构即保证了在特大洪峰洪水能顺利分流下去。又满足了在洪水退后能够及时恢复引水的要求。该溃坝的设计主要目的是防洪，在使用中发挥巨大的作用。

2.3 非常泄洪闸与泄洪闸作用

金沟河渠首共有8孔泄洪闸，分别是非常泄洪闸1，2，3孔主要对暴雨形成突发型洪水分流的作用，泄洪闸1，2，3，4，5孔主要对抗冰川溶雪型洪水和泥沙排泄地作用。

2.4 输沙道

输沙道就是1孔泄洪闸，是一级处理体系中最主要的工程设施，它的主要工作原理是通过闸前弧形导流堤及栏石栅将携泥沙洪水送入1孔泄洪闸，然后通过闸后的输水输沙通道将泥沙输送到下游河道。

2.5 闸前铅丝笼挑水坝

枯水期大河来水长时间不能满足费尔干式弯道推移质和悬移质泥沙流动的要求，大量泥沙都堆在闸前纵深500 m处，闸前淤积成一座冲淤积平原，把大河来水抬高到从关闭泄洪闸门上益处，给下游农田灌溉造成引水困难，为了改变引水的需要，金沟河流域在渠首设置了三道挑水坝。挑水坝采用铅丝笼结构组成，底宽4～5 m，顶宽2～2.5 m坝长为30～35 m，与水流方向形成偏角30°～45°。运行证明，当洪水经过挑坝之后，带着泥沙地主流水体将其携卷出闸后。

2.6 拦石栅

拦石栅和输沙道在设计上为一个整体，由于闸前泥沙淤积比较快，拦石栅每年也不断地加高，作用是输沙道排沙时主流水体卷着泥沙被拦石栅截在引水闸前，减少入干渠的泥沙量。减少对干渠边坡渠底地磨损和破坏。

2.7 闸后泥沙淤积二级排沙处理

第二级处理体系主要是涡管把沉沙池干渠推移质和悬移质泥沙排处去。进行机械疏导涡管明渠泥沙，防止泥沙堆积在明渠阻碍涡管排沙。主要水工建物有1号涡管在沉沙池冲沙闸底部，当时建好后排沙效果特别好，经过几年的运行后排沙效果每年下降，直至淤堵死后用人工和机械清通。2号涡管在0号闸接入口处，排沙效果不理想，因为水流到那发生紊乱，只有一小部分泥沙排出明渠，时间长了明渠还发生淤堵，现在已经报废不能使用。3号，4号涡管在上干50～200 m处，水流经过平稳不发生紊乱，推移质泥沙移动涡管处就被涡管截流，经过几年的运行证明使用效果良好。

2.8 沉沙池的作用

曲线沉沙池的作用:当水流进入引水闸后，所携带的泥沙在沉沙池沉积，经过沉沙池中1号涡管排出到管后明渠，用1孔泄洪闸弃水送至输沙道尾部，再利用输沙道大水流将泥沙输送至下游河道。10 a前涡管排沙效果非常有效，使用时能够很快地将泥沙排出，且沙多水少，这导致泥沙排出往往造成管后明渠淤积，后来经过改造按装两孔直径1.0 m涡管排沙效果非常好。因为两孔水流量增大泥沙在明渠存不住，所以效果较好。春修期间沉沙池内泥沙每年用机械清淤到2.0 m深左右。保证了水利工程的正常运行和下游农田引水的需要。

2.9 涡管的作用

2001年金沟河流域三期改建中开始在漏斗上游渠道设置涡管排沙;先后在干渠上设置了3处涡管，2号涡管设于0号闸入干渠接口处，使用时发现截沙效果不理想，基本上排出的是清水，于是，2002年在2号涡管下游50 m处设置了3号涡管，投入使用后效果很好。然而，2003年3号涡管开始淤堵，采用机械疏导后才能保证正常开启使用，3号涡管使用到2004年因管后严重淤积停用，2004年在3号涡管下游200 m处又建4号涡管，排沙效果非常理想。分析认为2号涡管位置在曲线沉沙池与干渠接口处，此处水流湍急紊乱，泥沙在此处悬浮与水中，经过涡管并未被涡管截住;3号4号涡管处水流太均匀，推移质和悬移质泥沙经过涡管时大部分被截走，顺利排出。由于涡管排泥沙多水少，泥沙排出后，水流不足以将其输送到远出，因此管后必然会发生淤堵，可采用机械疏导清淤保证工程运行。涡管的使用必须满足水流态及管后场地的要求。

3 漏斗排沙处理

第3级排沙处理体系，主要是把漏斗3号4号涡管没有被排出大颗砾泥沙从漏斗排处。防止破坏干渠。

3.1 漏斗的作用

通过设在渠道内的截沙槽将泥沙引入漏斗，在漏斗螺旋流的作用下，将泥沙排出，清水从上部重新流入干渠，漏斗自投入使用后，在2001和2002年多次发生淤堵，主要原因是入渠的泥沙量多，进入漏斗后导致水体螺旋流作用减弱，加上输沙明渠上翘，水流速减缓泥沙不能及时输出，从而导致淤堵，2002年以后在运行中查找原因，金沟河干渠漏斗又被多次改进，降低了明渠坡降，扩大了漏斗洞经等方法，在一定程度上缓解了泥沙的压力，但效果仍然不理想。

3.2 漏斗与涡管的联合使用

单一使用漏斗或单一使用涡管运行都能使漏斗或涡管淤堵，在以往的运行中，我们已经证明漏斗从已上几年运行情况来看，停用涡管时漏斗水流旋转马上减弱，甚至发生淤堵死;停用漏斗时，涡管不能将泥沙全部截走，一部分泥沙任然可以进入下游干渠，当两着同时开启使用时，进入下游的泥沙量就很少了。而且还不造成淤堵，通过以上几年工程的运行情况来看，我们发现使用漏斗与涡管同时运行时，下游干渠边坡渠地磨损很小，几年运行都未出现渠道透底现象，讯期也未进行长时间停水检修。运行证明，在涡管与漏斗的联合使用当中，涡管可以将多数中径颗砾泥沙带走，漏斗截走大颗砾泥沙排出，两着形成互补作用关系。

运行证明，以上3级排沙体系就能够从根本上解决金沟河水利枢纽泥沙淤堵的问题，解决全灌区农业供水的需求矛盾，给广大灌区农牧民造福。

［1］ 水利工程监理师指导手册［M］.北京:工程技术出版社，2007.

［2］ 潘志富.试谈水闸工程启闭机的管理与维护［J］.水电站设计，2008，(02):118－120.

［3］ 薛同跃，孙爱国，潘新国.浅谈水工钢闸门的管理与维护［J］.水利电力机械，2007，(11):97－98.

［4］ 任治渝.钢闸门和螺杆式启闭机的管理与维护［J］.大众科技，2005，(07):74－73.