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1、新疆头屯河水库排沙减淤技术的研究与应用许杰庭,王绍琴,于进江,高柯(新疆水利厅头屯河流域管理处,新疆昌吉市831100)摘要:结合对头屯河水库采取的“低水位运用”“、高渠排沙”、“异重流排沙”实例效果,通过对进出库泥沙及浊度变化监测数据,运用水利动能泥沙理论,研究水沙组成与分布遵循的一般原理,分析与评价河道水沙特性,并且结合水库水位与灌区用水需求,建立一套水库调水减沙运行办法,利用河道来水借助水势适时排沙取得显著效果,对山区水库的排沙减淤和科学合理调度运用有很好的启示作用。关键词:水库减沙;应用研究中图分类号:TV145文献标识码:
2、A文章编号:04682155X(2009)03200452051概述111水库的基本情况新疆头屯河源于天山北坡的吾鲁特达板,是一条以冰雪融水和降水补给为主的多泥沙山溪性河流,多年平均年径流量为2147×108m3,输沙量为105×104tΠa。头屯河水库位于头屯河出山口,设计总库容2030×104m3。头屯河水库是一座以灌溉为主,结合城镇生活和工业供水、防洪等综合效益的中型水库。112水库的泥沙危害头屯河水库运行以来,为满足城镇生活及工业供水水质(含沙量小于5kgΠm3)水量的要求,长期维持高水位,不能“蓄清排浑”运行,造成严重淤积
3、。截至1999年初水库总淤积量约达1470×104m3,占总库容的72%,直接影响到水库的使用寿命。因此,头屯河水库排沙减淤工作迫在眉睫。2水库的泥沙淤积分析211入库泥沙特点由头屯河是一条多泥沙河流,由进、出库试验站实测资料可见,其年入库泥沙量变化较大,而且高度集中在汛期,其中尤以7月份入库沙量最大,占年入库总沙量的55119%,头屯河水库泥沙主要集中在汛期见表1和图1,资料表明约占88%的水库淤积物为悬移质物质,粗颗粒推移质物质所占比例较小,且主要淤积在水库回水末端。212水库排沙条件工程条件头屯河水库入库水流一般在996m高程
4、以上,而放水涵洞的设置直对河流上游来水方向,洞底高程低(94911m),泄流能力强,可在十数日内实现泄空清淤目的。水库下游河道约9km处,排沙设施齐全,干渠上设有排沙漏斗,有利于对出库水沙进行再处理和利用。收稿日期:2007-03-20作者简介:许杰庭(1959-),男,教授级高级工程师,主要从事工程建设管理与水库调控研究。平均小于某粒径沙重量百分比中数粒径Πmm最大粒径Πmm月份粒径级Πmm01005010101020105011001250150110021003456741112912171413132416571540112
5、8182113361474135816421132144914911383106118511666139612911771126217741099119812881385108615991499159617961494179918100991799169915100010070101501029010460102210510915510510100100100库区形态头屯河水库库区短,回水范围小,最小回水长度仅有3km左右,加之库区地形顺直少弯,库面宽度又小,一般在300-500m左右,有利于水力溯源冲刷和沿程冲刷。河床纵坡大头屯河
6、水库原河床纵坡大,约为5‰-16‰,水面比降大,可获得较大动能的水流,在泄空水库时,有较高的冲沙效率,在库区容易形成高滩深槽地形,获得较大的槽库容。图1多年月平均进库泥沙过程线水库淤积物水库淤积物组成大多为悬移质物Fig.1Long2termmonthlyaveragedsedimenttransportrateintothereservoir质,约占淤积物总数的88%,而悬移质物质在水库降低水位冲刷时,一方面易于排出库,另一方面对涵洞底板的磨损强度较弱,这对排沙清淤是有利的。3水库排沙减淤运用原则坚持“滩地不落淤,槽内不停沙,汛水
7、不上滩,洪水来冲沙”。结合水库排沙减淤的主要目标,我们制定了以下几方面原则:311水库排沙与兴利结合的原则水库排沙运用过程中,要兼顾水库下游灌区农业用水、工业用水要求,以及下游承的受能力。312经济低耗水原则充分考虑投入与产出,以最小的投入,获取最大的产出,即利用排泄洪水的时机,运用水库调度手段实现或达到低耗水高排沙目的。313适用性原则水库排沙所选择和制定的技术方案应该是操作简单、方便、便于掌握运用和管理、适用性强。314分步实施原则水库排沙要先易后难;先低水位运用后高渠拉沙冲滩,再异重流冲沙与防洪冲沙供水调度结合;要分年度实施,
8、按照灌区的承受能力和河道来水来沙预测情况而定,五年两排沙,三年一大排。412泄空水力冲沙1999年7月,本着安全第一,低成本,高效益的原则,分阶段,有计划的逐步降低库水位进行泄空水力冲刷排沙。初期阶段,水位由978m降低到968m,水
