人民胜利渠浑水灌溉的边界条件及工程措施

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1、人民胜利渠浑水灌溉的边界条件及工程措施摘要：人民胜利渠灌区自从沉沙池还耕停用以来，主要采用浑水灌溉的方法进行泥沙处理。通过研究浑水灌溉的渠首引水含沙量、引水泥沙粒径、渠道的挟沙能力和渠道断面形态等边界条件，提出采用提高渠底坡降、渠道全面衬砌和修建专用沉沙池等措施，并在实际工程上进行了运用，确保了灌区浑水灌溉的正常进行。关键词：人民胜利渠；浑水灌溉；边界条件；工程措施一、灌区概况人民胜利渠是新中国引黄灌溉的第一渠，自1952年开灌以来，人民胜利渠在农业灌溉、城市供水等方面作出了巨大的贡献。黄河的含沙量特别大，引黄灌溉，如果措施不当会引来大量泥沙，

2、造成淤积，不仅降低了排水河道的除涝标准，同时增加了灌溉渠道的清淤负担，增大了灌溉成本。人民胜利渠开灌60余年来，对灌区泥沙问题进行了积极处理。开灌初的1952年一1981年，主要用沉沙池对泥沙进行处理；从1981年到1986年，由于沉沙池的二次复淤积，拦沙率下降，则主要是利用沉沙池和输沙至田的措施，效果还是非常显著的；从1986年至今，由于沉沙池已还耕停用，不能集中处理泥沙，泥沙处理主要淤积在渠道内和田间。根据1982年到2011年的资料统计，30年间渠首引沙总量达15675.20万t，其中通过沉沙池处理1249.23万t，未处理14434.9

3、7万to二、浑水灌溉方法及边界条件浑水灌溉顾名思义就是用不干净的或含沙、含土量大于15%（重量比）的河水为水源，期间利用多沙河流汛期浑水进行的灌溉。人民胜利渠灌区从1986年至今，灌溉针对泥沙处理主要是采用浑水输送技术，利用灌溉渠道将含沙水流输送到田间地头。开展浑水灌溉，必须依据浑水灌溉边界条件，其中包括:控制最大引水含沙量、改善灌溉渠道的断面形态、科学合理加强用水管理研究、妥善处理泥沙等方面，从而采取一定的工程措施，来确保浑水灌溉的正常进行。（一）控制灌溉引水含沙量根据人民胜利渠灌区渠首多年引水含沙量的数据统计，非讯期渠首引水含沙量大于来水含

4、沙量，讯期时则小于来水含沙量。但由于汛期黄河含沙量较高，渠首引水的含沙量的绝对值还是很高的。通过一定引水措施，控制渠首引水含沙量，为渠道输水输沙实行浑水灌溉创造条件［1］。（二）引水泥沙粒径浑水灌溉中引水泥沙的粒径，对渠道的冲淤和灌溉土壤的物理性状都有直接影响。根据人民胜利渠多年的数据统计，渠首引沙的平均粒径为：汛期0.014〜0.032令，非汛期0.03〜0.045令。对灌区农田取土样分析，土壤颗粒平均粒径为0.024〜0.032令。对于浑水灌溉，进入田间的泥沙由于在斗、农渠有一定淤积，因此不会大于土壤的平均粒径，不会引起土壤的沙化。集中处理

5、泥沙前后允许引入灌区的最大含沙量和最大平均粒径见表2。表2引水含沙量和泥沙平均粒径控制值泥沙处理情况汛期非汛期处理前处理后最大含沙量（kg/m3）最大平均粒径（mm）最大含沙量（kg/m3）最大平均粒径（mm）处理前处理后31.025.00.0320.02725.519.00.0450.030（三）渠道挟沙能力及断面形态黄委会水科院在50年代根据引黄灌区实测资料提供的黄河中、下游地区渠系挟沙能力的计算公式：(1)式中挟沙能力，；断面平均水深，；水面冤度，；重力加速度，；流速，；泥沙沉降速度的加权平均值，；—水力半径，。由于三门峡、黄河小浪底工程

6、建设完成后，黄河下游的来水来沙情况发生了变化，根据目前人民胜利渠灌区的水沙观测资料，对上述公式可进行修正为：(2)式中渠道的坡降，以万分率表示［2］。使用以上公式并按照冲淤平衡的原则，可得到人民胜利渠灌区各级渠道的设计挟沙能力，见表3。表3浑水灌溉渠道的设计挟沙能力项目集中处理前集中处理后支渠斗渠、农渠总干渠总干渠最大含沙量(kg/ra3)挟沙能力(kg/m3)31.023.025.019.019.014.012.09.0浑水灌溉渠道在维持冲淤平衡的条件下，联解水流连续方程、动力方程、挟沙能力、水力半径与水深关系4个方程，可得到不冲不淤条件下渠

7、道横断面形态参数的计算方程：(3)(4)式中：一一平均水深，；一一水面宽，；一一设计流量，；__挟沙能力，，__渠道糙率；__渠道比降，小数表示；重力加速度，；__泥沙沉降速度的加权平均值，，用下式计算：（5）一一泥沙容重；一一水的容重；一一泥沙粒径；一一水运动粘滞性系数。渠道的纵断面形态可用比降来反映。渠道比降主要以地形条件和水位来确定。地形允许应采用较大的比降，地形坡度较小，可采取衬砌渠道，提高集中处理泥沙的比例等措施。表4是人民胜利渠灌区实行浑水灌溉时，应满足的渠道宽深比和纵比降。表4浑水灌溉渠道的宽深比和纵比降项目引水渠、总干渠沉砂池下

8、游总干渠、干渠支渠斗渠设计流量（m3/s）设计挟沙能力（kg/m3）宽深比纵比降60〜10023.08〜131/2500〜1/350015〜6019.