位山灌区泥沙淤积与调度措施研究

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1、位山灌区泥沙淤积与调度措施研究摘要泥沙问题是影响引黄灌区发展的关键因素，黄河水资源在给我们带来效益的同时，也带来了泥沙淤积问题的困扰。本文从水沙冲淤平衡的角度，运用水力学原理，对水沙关系、泥沙落淤发布进行了分析研究。利用该研究的结果，调控沉沙池运用，优化调整渠系比降，可以达到合理安排泥沙落淤分布、防止渠系淤积、维护灌区良性运行的目的。关键词引黄灌区泥沙冲淤平衡水沙调度1概况灌区是我国农业和农村经济发展的重要基础设施，担负着农业灌溉供水的重任。山东省位山灌区是黄河下游最大的引黄灌区，也是全国五个特大型灌区之一，灌区涉及聊城市的阳谷、东阿、东昌府、茬平、高唐、临清、冠

2、县等七个县（市、区）的85个乡（镇）,359.9万人，土地总面积5734.3km20灌区设计引水能力240n）7s,设计灌溉面积360千hm自1970年复灌至2001年，多年平均引黄水量10.98亿北实灌面积为310千hmt引黄灌溉为灌区经济乃至聊城市区域经济的发展做出了重要贡献。由于黄河是一条高含沙量河流，引黄必引沙，引进的大量泥沙堆积形成了大面积的泥沙高地，不仅占压耕地、淤塞河道，而且还使周围部分土地沙化，造成水土流失，遇风沙起，损害生态环境。因此，泥沙处理问题被认为是引黄灌区可持续发展的关键制约因素。针对灌区存在的泥沙问题，通过对我省最大的引黄灌区位山灌区

3、的泥沙淤积进行研究，寻求合理调控泥沙落淤发布的更好更有效的方法。2泥沙淤积分析根据位山灌区引黄灌溉统计资料，灌区自1970复灌至2001年32年间，引黄水量共为351.53亿n?（含引黄济津、引黄入卫水量），引沙2.82亿nA平均年引水量10.98亿m‘，年引沙量882.23万nA大量泥沙的引进，对灌区环境产生了一定的不利影响。据灌区1984~1994年连续11年的运行资料统计分析，灌区泥沙的落淤分布：沉沙池占26.37%,干渠占39.05%,支渠及以下渠道占19.49%,田间占12.43%,排水沟占2.66%.可以看出，泥沙落淤分布不合理，沉沙池沉沙率不足30%

4、,远低于规范规定80-85%的要求，沉沙量偏少，干支渠系沉沙量占总沉沙量的58.5%,使得渠道淤积严重，给渠系输配水和清淤带来困难，影响灌区的正常运行。因此，为科学调度沉沙池运用，合理安排沉沙落淤发布，减少泥沙淤积给灌区带来的不良影响，维护灌区的良性运行和可持续发展，现从理论上探讨沉沙池的最佳运用条件和方法，优化调整渠系比降，寻求合理调控泥沙落淤分布的最佳方案。按引水量、引水含沙量、各级渠道输水流量、沉沙池沉沙量等分析各级输（沙）水渠道的冲淤平衡情况及沉沙池沉沙量，分析泥沙在灌区内的淤积分布。2.1沉沙区沉沙量分析位山灌区通过位山闸引黄河水，经东、西输沙渠、沉沙池

5、输沉沙后，分别进入一、二、三干渠输水，通过分水建筑物向下级渠道配水至田间。灌区现有输沙渠2条，沉沙区两片，总干渠1条，输水干渠3条，分干渠53条，支渠825条。东沉沙区上接东输沙渠，下接一干渠，规划沉沙条渠为IV号条渠和V号条渠，沉沙量计算采用V号条渠的1/2计算（V号条渠分为两个条渠运用）。西沉沙区上接西输沙渠，下接二、三干渠，规划沉沙条渠为VII号条渠，沉沙量计算采用VII号条渠。沉沙计算采用一度流超饱和输沙公式：°=£°=工p$严（1）1式中：p、p.分别为沉沙池出口含沙量与分组出口含沙量，kg/m5;pOi沉沙池分组进口含沙量，kg/m3;£一一自然对数底

6、；a待定系数，当d>0.03mm时，a=0.072;d<0.03mm,a=0.017。d为泥沙粒径，单位mni。含沙量采用统计月平均可引水含沙量，泥沙颗粒级配采用孙口站月平均泥沙颗粒级配。西沉沙条渠长5000m,平均宽500m,平均地面高程34.3m,经反复试算沉沙条渠出口闸控制水位36.62m时,沉沙池运行一年沉沙265.5万代，占进沙量的71.3%。引水含沙颗粒经沉沙池沉沙后细化，泥沙颗粒平均沉速降为0.0486cm/so东沉沙条渠长4000m,平均宽400叫平均地面高程34.8m,经试算沉沙条渠出口闸控制水位为36.2m时，，沉沙池运行一年沉沙71.9万nA

7、占进沙量的77.6%。引水含沙颗粒经沉沙池沉沙后细化，泥沙颗粒平均沉速降为0.0318cm/so2.2干渠冲淤平衡分析由水流动力方程式V二丄/?%丿％、水流连续方程式Q=AxV.挟沙能力公式nV2q=4.6丄牙和断面形态关系式B=3.150M联解求得冲淤平衡比降计算公式为:Rco%J=0.239式中:J——渠道比降;(2)n渠道糙率，衬砌渠道取川=0.017;co泥沙沉速，cm/s;p引水含沙量，kg/m3;Q设计流量，m7s。以一干渠的冲淤平衡分析为例。一干渠输水含沙量按东沉沙条渠年均出口含沙量1.70kg/m3计算，渠道糙率为0.017,沉速按引水月份（11、

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