李懷彬

(新疆金鉤河流域管理處，新疆沙灣832100)

1 概況

金溝河流域渠首始建于1959年，位于紅山口出口的位置，是前蘇聯(lián)技術(shù)人員設(shè)計(jì)，是軍民共建引水灌溉渠首。是第一代費(fèi)爾干式人工彎道式引水渠首，西側(cè)面引水，正面沖淤積泥沙，是由潰壩，3孔非常泄洪閘，3孔進(jìn)水閘和5孔泄洪閘及上下游導(dǎo)流堤和整治段組成。泄洪閘5孔單孔寬度為5 m。進(jìn)水閘單孔寬度為4 m，進(jìn)水閘后是消力坎沉沙池及54 km的干渠組成。

主要水工建筑物為3孔非常泄洪閘，主要對(duì)付暴雨形成的突發(fā)性洪水來襲。3孔引水閘 和5孔泄洪閘于1998年，2001年進(jìn)行了多次改建加固加高，建后初期運(yùn)行效果比較好，但隨著時(shí)間推移，推移質(zhì)和懸移質(zhì)泥沙淤積日益嚴(yán)重，大量泥沙淤積在渠首閘后至大度槽段河床沉積，河床每年都抬高，由于下游河床不斷抬升，渠首排沙系統(tǒng)作用難以發(fā)揮，造成渠首水利樞紐運(yùn)行困難和工程嚴(yán)重磨損。下游灌區(qū)農(nóng)田干旱矛盾日趨突出，解決引水問題成為金溝河流域管理處重中之重。

2 金溝河流域渠首引水排沙三級(jí)處理體系

金溝河渠首引水排沙三級(jí)處理體系包括:閘前一級(jí)處理，閘后沉沙池二級(jí)處理，總干渠排沙三級(jí)處理。

2.1 閘前泥沙淤積排沙處理

第一級(jí)處理體系主要是把閘前的泥沙攔截在引水閘前進(jìn)行一次處理。主要的水工建筑物有，潰壩，鉛絲籠挑水壩，非常泄洪閘，泄洪閘，攔石柵。大部分的泥沙在這一級(jí)系統(tǒng)被排到閘后下游段。

2.2 潰壩

根據(jù)金溝河流域每年汛期防洪要求，為防止特大洪水可能對(duì)水利工程造成破壞，金溝河流域在非常泄洪閘的上游修建了長(zhǎng)60 m的自潰壩，潰壩結(jié)構(gòu)上部分為臨時(shí)沙袋壩，中部用混泥土預(yù)制塊襯砌，下部分為80 cm寬混凝土漿砌石墻壩，墻壩后設(shè)鋼筋石籠和鉛絲籠護(hù)底部。這樣的結(jié)構(gòu)即保證了在特大洪峰洪水能順利分流下去。又滿足了在洪水退后能夠及時(shí)恢復(fù)引水的要求。該潰壩的設(shè)計(jì)主要目的是防洪，在使用中發(fā)揮巨大的作用。

2.3 非常泄洪閘與泄洪閘作用

金溝河渠首共有8孔泄洪閘，分別是非常泄洪閘1，2，3孔主要對(duì)暴雨形成突發(fā)型洪水分流的作用，泄洪閘1，2，3，4，5孔主要對(duì)抗冰川溶雪型洪水和泥沙排泄地作用。

2.4 輸沙道

輸沙道就是1孔泄洪閘，是一級(jí)處理體系中最主要的工程設(shè)施，它的主要工作原理是通過閘前弧形導(dǎo)流堤及欄石柵將攜泥沙洪水送入1孔泄洪閘，然后通過閘后的輸水輸沙通道將泥沙輸送到下游河道。

2.5 閘前鉛絲籠挑水壩

枯水期大河來水長(zhǎng)時(shí)間不能滿足費(fèi)爾干式彎道推移質(zhì)和懸移質(zhì)泥沙流動(dòng)的要求，大量泥沙都堆在閘前縱深500 m處，閘前淤積成一座沖淤積平原，把大河來水抬高到從關(guān)閉泄洪閘門上益處，給下游農(nóng)田灌溉造成引水困難，為了改變引水的需要，金溝河流域在渠首設(shè)置了三道挑水壩。挑水壩采用鉛絲籠結(jié)構(gòu)組成，底寬4～5 m，頂寬2～2.5 m壩長(zhǎng)為30～35 m，與水流方向形成偏角30°～45°。運(yùn)行證明，當(dāng)洪水經(jīng)過挑壩之后，帶著泥沙地主流水體將其攜卷出閘后。

2.6 攔石柵

攔石柵和輸沙道在設(shè)計(jì)上為一個(gè)整體，由于閘前泥沙淤積比較快，攔石柵每年也不斷地加高，作用是輸沙道排沙時(shí)主流水體卷著泥沙被攔石柵截在引水閘前，減少入干渠的泥沙量。減少對(duì)干渠邊坡渠底地磨損和破壞。

2.7 閘后泥沙淤積二級(jí)排沙處理

第二級(jí)處理體系主要是渦管把沉沙池干渠推移質(zhì)和懸移質(zhì)泥沙排處去。進(jìn)行機(jī)械疏導(dǎo)渦管明渠泥沙，防止泥沙堆積在明渠阻礙渦管排沙。主要水工建物有1號(hào)渦管在沉沙池沖沙閘底部，當(dāng)時(shí)建好后排沙效果特別好，經(jīng)過幾年的運(yùn)行后排沙效果每年下降，直至淤堵死后用人工和機(jī)械清通。2號(hào)渦管在0號(hào)閘接入口處，排沙效果不理想，因?yàn)樗鞯侥前l(fā)生紊亂，只有一小部分泥沙排出明渠，時(shí)間長(zhǎng)了明渠還發(fā)生淤堵，現(xiàn)在已經(jīng)報(bào)廢不能使用。3號(hào)，4號(hào)渦管在上干50～200 m處，水流經(jīng)過平穩(wěn)不發(fā)生紊亂，推移質(zhì)泥沙移動(dòng)渦管處就被渦管截流，經(jīng)過幾年的運(yùn)行證明使用效果良好。

2.8 沉沙池的作用

曲線沉沙池的作用:當(dāng)水流進(jìn)入引水閘后，所攜帶的泥沙在沉沙池沉積，經(jīng)過沉沙池中1號(hào)渦管排出到管后明渠，用1孔泄洪閘棄水送至輸沙道尾部，再利用輸沙道大水流將泥沙輸送至下游河道。10 a前渦管排沙效果非常有效，使用時(shí)能夠很快地將泥沙排出，且沙多水少，這導(dǎo)致泥沙排出往往造成管后明渠淤積，后來經(jīng)過改造按裝兩孔直徑1.0 m渦管排沙效果非常好。因?yàn)閮煽姿髁吭龃竽嗌吃诿髑娌蛔?，所以效果較好。春修期間沉沙池內(nèi)泥沙每年用機(jī)械清淤到2.0 m深左右。保證了水利工程的正常運(yùn)行和下游農(nóng)田引水的需要。

2.9 渦管的作用

2001年金溝河流域三期改建中開始在漏斗上游渠道設(shè)置渦管排沙;先后在干渠上設(shè)置了3處渦管，2號(hào)渦管設(shè)于0號(hào)閘入干渠接口處，使用時(shí)發(fā)現(xiàn)截沙效果不理想，基本上排出的是清水，于是，2002年在2號(hào)渦管下游50 m處設(shè)置了3號(hào)渦管，投入使用后效果很好。然而，2003年3號(hào)渦管開始淤堵，采用機(jī)械疏導(dǎo)后才能保證正常開啟使用，3號(hào)渦管使用到2004年因管后嚴(yán)重淤積停用，2004年在3號(hào)渦管下游200 m處又建4號(hào)渦管，排沙效果非常理想。分析認(rèn)為2號(hào)渦管位置在曲線沉沙池與干渠接口處，此處水流湍急紊亂，泥沙在此處懸浮與水中，經(jīng)過渦管并未被渦管截住;3號(hào)4號(hào)渦管處水流太均勻，推移質(zhì)和懸移質(zhì)泥沙經(jīng)過渦管時(shí)大部分被截走，順利排出。由于渦管排泥沙多水少，泥沙排出后，水流不足以將其輸送到遠(yuǎn)出，因此管后必然會(huì)發(fā)生淤堵，可采用機(jī)械疏導(dǎo)清淤保證工程運(yùn)行。渦管的使用必須滿足水流態(tài)及管后場(chǎng)地的要求。

3 漏斗排沙處理

第3級(jí)排沙處理體系，主要是把漏斗3號(hào)4號(hào)渦管沒有被排出大顆礫泥沙從漏斗排處。防止破壞干渠。

3.1 漏斗的作用

通過設(shè)在渠道內(nèi)的截沙槽將泥沙引入漏斗，在漏斗螺旋流的作用下，將泥沙排出，清水從上部重新流入干渠，漏斗自投入使用后，在2001和2002年多次發(fā)生淤堵，主要原因是入渠的泥沙量多，進(jìn)入漏斗后導(dǎo)致水體螺旋流作用減弱，加上輸沙明渠上翹，水流速減緩泥沙不能及時(shí)輸出，從而導(dǎo)致淤堵，2002年以后在運(yùn)行中查找原因，金溝河干渠漏斗又被多次改進(jìn)，降低了明渠坡降，擴(kuò)大了漏斗洞經(jīng)等方法，在一定程度上緩解了泥沙的壓力，但效果仍然不理想。

3.2 漏斗與渦管的聯(lián)合使用

單一使用漏斗或單一使用渦管運(yùn)行都能使漏斗或渦管淤堵，在以往的運(yùn)行中，我們已經(jīng)證明漏斗從已上幾年運(yùn)行情況來看，停用渦管時(shí)漏斗水流旋轉(zhuǎn)馬上減弱，甚至發(fā)生淤堵死;停用漏斗時(shí)，渦管不能將泥沙全部截走，一部分泥沙任然可以進(jìn)入下游干渠，當(dāng)兩著同時(shí)開啟使用時(shí)，進(jìn)入下游的泥沙量就很少了。而且還不造成淤堵，通過以上幾年工程的運(yùn)行情況來看，我們發(fā)現(xiàn)使用漏斗與渦管同時(shí)運(yùn)行時(shí)，下游干渠邊坡渠地磨損很小，幾年運(yùn)行都未出現(xiàn)渠道透底現(xiàn)象，訊期也未進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間停水檢修。運(yùn)行證明，在渦管與漏斗的聯(lián)合使用當(dāng)中，渦管可以將多數(shù)中徑顆礫泥沙帶走，漏斗截走大顆礫泥沙排出，兩著形成互補(bǔ)作用關(guān)系。

運(yùn)行證明，以上3級(jí)排沙體系就能夠從根本上解決金溝河水利樞紐泥沙淤堵的問題，解決全灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水的需求矛盾，給廣大灌區(qū)農(nóng)牧民造福。

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