SWQ型排沙清淤系统在中小型水库排沙清淤中的应用

唐贵年

SWQ型排沙清淤系统在中小型水库排沙清淤中的应用

唐贵年

武威市古浪县曹家湖水库位于甘肃省石羊河流域的古浪河支流，属小(1)型水库，承担着下游古浪河灌区9万亩（0.6万hm2）农田的灌溉任务，对古浪县工农业生产和国民经济发展起着重要作用。

由于流域水源涵养能力较差，沙土流失严重，降雨时水流泥沙含量高，水库淤积严重。据统计，曹家湖水库1958—1989年淤积总量达270万m3，年平均淤积量8.7万m3。1990—1999年淤积总量达100万m3，年平均淤积量10万m3。淤积量占到总库容的40%，增加了弃水，使宝贵的水资源得不到有效利用，农业灌溉效益逐年衰减，给社会经济造成很大损失。

水库清淤设备适用分析

为选择合适的设备在水库进行排沙清淤，甘肃省水利水环境监测中心受托对水库淤积泥沙正规化性质进行取样检测。依据《中华人民共和国国家标准》(GB 50159—92)，检测结果如下：

①“泥水混合物”样本检测。测得悬移质含沙量为233kg/m3，水沙质量比为3.90，水沙何种比为10.3。

②“淤泥”样本检测。测得原湿样单位体积质量为1740kg/m3，测得泥沙密度为2630kg/m3。

对淤积物理化性质的检测结果进行对比分析和充分论证，得出结论是水库淤积物适应SWQ型排沙清淤系统工作运行。

SWQ型排沙清淤系统的应用

1.系统工作原理

系统由SWQ-150型沙污水潜电泵、工作平台、浮船、输沙管路、浮桶和发电机组等主要设备组成。主要参数为：流量150m3/h，扬程22m，转速950n/min，配套功率22kW，通过最大粒径45mm，出水管直径150mm。

该系统和其他水库清淤设备比较，最大的优点是水泵可潜入水下作业，潜水泵由固定在工作平台上的龙门架支承，卷扬机提吊，可根据水深自由升降。水泵出水口连接排沙管，排沙管由浮桶支承浮在水面，出水口接在水库输水洞口。工作平台、龙门架、大小浮船、浮桶由钢材焊制，涂防锈漆保护。水泵动力及照明由柴油发电机组供给，电缆输送。每套清淤装置可单独运行，亦可多台联合运行。

由于水库淤积物沉积时间长，颗粒细小，又经长期的水压作用，密度达到2630kg/m3，粒径小于0.16mm的颗粒占99.51%，且呈水平状存在，原设备工艺的效率不理想。经现场分析、试验，对原设备进行了改进，即另外增加1台250Q180-60型潜水电泵，将压力水通过高压胶管输至沙污潜水泵底部，通过焊接在清淤泵上的钢管及钢管上的喷嘴，将压力水直接冲击淤泥表面，再通过清淤泵的搅拌，使水和淤积物充分混合，用主叶轮抽到排沙管。改进后的清淤效率大大提高，排水量达到25%～35%。整个系统采用拉动浮船左右移动的办法，使清淤装置在水平面方向弧形移动，清除该圆弧范围内的泥沙。清淤深度视水库水深而定，若水库蓄水较深，在水泵扬程范围内清淤可浅一些，但最终要清至设计死水位深度。输沙距离加长时要增加小浮船，加接排沙钢管，一般每延长一次输水距离，要加接3节排沙钢管和3组小浮船。

2.系统运行工艺流程

根据潜水电泵设备性能和水库淤积成因及水力条件，采用机械清淤和水力排淤相结合的形式，机械清淤用SWQ型沙污潜水电泵，通过水泵的付叶轮冲击搅拌泥沙，使固体和液体充分混合，用主叶轮将固液混合物送入排沙管，排沙管口接入输水洞，结合灌溉输水，用水力将泥沙排入田间，既起到水库清淤的作用，又不致因泥沙堆放造成新的环境问题，还可使淤积泥沙改良土壤，增强肥力。水库排沙清淤工艺流程如图1所示。

3.清淤设备在水库清淤中的应用特点

①适应性。此设备在古浪县曹家湖水库的试运行中，泥沙颗粒小于45mm，水位、淤积物理化性质、水温和电源等各方面条件适应该设备要求。

②可靠性。该系统的主要设备沙污潜水泵，为电机与水泵同轴一体的水力机械。电机采用油室密封方式，内设3道油封和1道双端机械密封，能有效防止高压水和杂质进入电机内腔。采用过热、进水检测等保护措施，保证机组在较恶劣的环境条件下长期安全运行。水泵吸收国外先进技术，主叶轮、喷水叶轮和搅拌叶轮等主要过流部件采用高硬度的高铬铸铁制造，耐磨损、耐腐蚀，无堵塞、排污能力强，能有效通过较大固体颗粒，具有选材精良、结构先进、过流通道宽阔、排沙能力强、适合输送固体颗粒的液体、设备性能可靠等特点。

③操作性。该系统设备简单、紧凑，易操作，一般工人经过培训即可上岗操作。

④安全性。该系统设备的工作平台浮在水面，操作主要在工作平台上，工作环境安全；淤积物温度在40℃以下，而且不会产生易爆气体，设备环境安全。

图1 水库排沙清淤工艺流程

系统效益及发展前景

SWQ型排沙清淤系统在曹家湖水库清淤共历时130天，每天运行20h，排泥水39万m3，排沙量按35%计，共计排除13.65万m3。系统每套设备投资37万元，年运行维修管理和设备折旧费20万元，总投资57万元。按正常运行计算，综合清淤单价为1.33元/m3，大大低于水库工程建设及改建的单方投资，清淤后可增大有效库容，减少弃水，增加保灌面积，提高灌区经济效益，效果极为显著。

甘肃省古浪县曹家湖、十八里堡和大靖峡水库现淤积总库容达680万m3，共计划引进4套系统设备进行清淤，计划清淤周期11年，年清淤60万m3，清除现有淤积泥沙后，可开始下一轮新积泥沙的清除，依次轮流进行可使水库淤积逐步清除，确保水库调蓄功能发挥，缓解水资源供需矛盾，进一步改善农业生产条件，促进古浪县国民经济的可持续发展。

甘肃省古浪县水务技术推广中心）