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水利工程论文-阿合布隆渠首引水防沙系统的设计.doc

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水利工程论文-阿合布隆渠首引水防沙系统的设计.doc

水利工程论文阿合布隆渠首引水防沙系统的设计摘要阿合布隆渠首是渭干河最大源流木扎提河上游第一座拦河式引水渠首,设计引水流量40M3/S,设计泄洪流量665M3/S,控制灌溉面积357万亩。是一座费尔干式和弯道冲沙槽式相结合的渠首,该种布置形式在新疆尚属首次。该渠首工程已于1999年3月投入生产,运行状况达到设计标准,社会经济效益均十分明显。经过运行证明,该工程的设计是成功的,可为后续类似工程借鉴。关键词引水渠首防沙系统设计一、概况阿合布隆渠首位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县境内木扎提河的出山口处,1995年由世行贷款投资兴建。该渠首是木扎提河灌区开发治理的龙头工程,主要解决阿克苏地区温宿县、拜城县分布在木扎提河南北两岸共计357万亩的灌溉引水问题。该工程具备泄洪、排沙、引水功能,主要由泄洪闸、冲砂闸、曲线冲砂槽、进水闸及上游曲线整治段和下游整治段构成。该渠首工程主要利用上游曲线弯道和曲线型冲砂槽的横向环流作用引清排沙。1995年11月,该工程的初步设计成果在新疆水利水电科学研究院水工模型试验中得到验证,1996年5月开工,1998年9月通水,1999年3月正式运行。二、引水渠首河段水文泥沙特性木扎提河发源于新疆天山南坡,渠首附近设有水文站(即破城子站)一座。该水文站以上河流全长1988KM,集水面积2845KM2,其中冰川面积12196KM2,径流主要来源于冰川积雪消融水为主,降雨、地下水补给次之。每年7~8月常发生融冰雪和暴雨叠加形成的混合型洪水,陡涨陡落,峰高量大,破坏性较大。据破城子水文站实测资料,多年平均径流量146亿M3,历年最大径流量1794亿M3,历年最小径流量1148亿M3,径流年际变化平稳,年内分配极不平衡,6~8月三个月径流量占全年径流量的70,见表1。洪水集中、河床坡陡、流急、推移质泥沙粒径粗、量大是木扎提河的特点。据破城子水文站实测,平均含沙量286KG/M3,实测最大含沙量381KG/M3,见表3。年均输沙量402万T,最大年输沙量529万T,最小年输沙量250万T。漂石粒径一般在400MM左右,河床卵石以100~200MM为主,漂石、卵石含量大于80。经地勘分析,该河段河床D5092MM。表1木扎提河破城子水文站多年平均月流量表月份123456789101112合计径流亿M3021017018027095233412377156053029023146表2木扎提河洪水频率成果表P021251020507080909599QPM3/S958752665552469390296269262254252252备注校核设计造床表3木扎提河破城子水文站月含沙量表月份123456789101112年平均含沙量含沙量KG/M3002700170033003812928442436807201500270015286三、工程布置和引水防沙系统设计一)、设计总体布置原则1、保证灌区的正常用水,在枯水期木扎提河流量小于40M3/S,将被全部引入总干渠。2、泄洪建筑物能通畅排泄洪水、泥沙、漂浮物。3、木扎提河为高沙河流,渠首的布置和设计应充分考虑防止泥沙入渠,并采取措施将进入渠道的少量推移质排出渠外。二)、工程布置渠首闸址选在木扎提河出山口上距破城子水文站5KM处,该处有一天然河弯,河道主流稳定于右岸(凹岸),弯道水流明显,具备布置人工弯道的条件。该工程为右岸单侧引水。渠首工程由以下建筑物组成,见图一。1、泄洪闸共3孔,单孔净宽8M,设计泄洪流量QP2585M3/S,校核洪水QP02758M3/S,由弧形钢闸门控制。2、排沙闸与泄洪闸呈一字型布置,共2孔,单孔净宽55M,设计泄流流量QP2196M3/S,QP02287M3/S,由平板钢闸门控制。3、进水闸与冲沙闸呈45角布置。进水闸共3孔,单孔净宽5M,设计引水流量Q设计40M3/S,Q加大45M3/S,由平面板钢门控制。进水闸设有一道长30M的悬板式“┓”型挡沙坎。4、上游整治段(即人工弯道)整治段呈曲线型布置,曲率半径200M,整治段长2245M,底宽39M。设计洪水QP2665M3/S,校核洪水QP02958M3/S,设计造床流量QP80662M3/S。5、冲沙槽位于上游整治段内与冲沙闸相连,共分两道,单道净宽55M,总长60M,槽内设有一道长30M的束水墙。6、下游整治段呈直线布置,底宽39M,全长115M。为防止河床下切过甚而影响建筑物安全,在下游整治段底部内呈有三道防冲深隔墙。三)、引水防沙系统工程的设计(一)引清排沙机理利用上游引水弯道中水流运动离心力作用产生的横向环流的原理,将弯道内水流底层大量的推移质挑向左岸(凸岸),通过泄洪闸将推移质排至下游。同时,因环流作用使含少量推移质的水流挑向右岸(凹岸),由设在凹岸末端的弯道式冲沙槽进行第二次处理。进入冲沙槽的水流进行第二次横向环流作用,尽可能使推移质偏离进水闸的引水口。进入冲沙槽的推移质由冲沙闸排至下游,基本达到引清排沙的目的。(二)基础参数的确定1、造床流量根据新疆一些成功渠首的经验,在多泥沙河流中选用平滩水位对应的流量作为造床流量,即平均每年发生多次的流量作为造床流量,宜选洪水频率为P80~100。本工程选P80,对应流量Q262M3/S,见表2。2、推悬比通过新疆水科所对新疆山区河流推移质输沙率的研究经验,推移质输沙率约占悬移质输沙率的10~15,本工程取15。3、推移质平均粒径根据新疆较多渠首模型试验,在造床流床流量时,河床的泥沙全部处于运动状态,推移质平均粒径近似地取为渠首段河床质的平均粒径,本工程经河床质颗分曲线查得D500092M。4、推移质输沙率据破城子水文站实测推移质平均输沙率1302KG/S。(三)引水冲砂系统的设计

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