額敏縣上戶鎮(zhèn)庫(kù)二布拉克村牧區(qū)滴灌系統(tǒng)沉砂池設(shè)計(jì)

周 雯

（額敏縣水利局 新疆 額敏 834600）

1 項(xiàng)目概況

額敏縣麥海因灌區(qū)位于上戶鄉(xiāng)境內(nèi)，上戶鄉(xiāng)位于額敏縣城以東18km處，是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)牧業(yè)相結(jié)合的大鄉(xiāng)，額敏縣上戶鎮(zhèn)庫(kù)二布拉克村牧區(qū)節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目位于上戶鎮(zhèn)庫(kù)爾布拉克二村轄區(qū)內(nèi)，將以地表水為水源，采用自壓滴灌形式，通過現(xiàn)有東支干樁號(hào)7+300閘門引水。項(xiàng)目區(qū)總規(guī)劃面積2882畝，其中道路面積67畝，林帶面積135畝，項(xiàng)目實(shí)施后滴灌灌溉面積為2680畝。本次工程將2680畝耕地分為三個(gè)系統(tǒng)，三個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)沉淀池。

2 水源泥沙分析

項(xiàng)目區(qū)工程水源為地表水和地下水，地表水水源為麥海因河水，考慮灌溉季節(jié)通常為河流汛期，挾帶的泥沙多、粒徑大。先將渠道水先引入沉淀池，經(jīng)沉淀后，再將表層水引入滴灌系統(tǒng)?，F(xiàn)渠系已成形，本次不對(duì)渠道工程另做設(shè)計(jì)，只對(duì)沉淀池進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)對(duì)項(xiàng)目區(qū)區(qū)地表水取樣結(jié)果為：懸浮泥沙含量1984mg/L；

粒徑小于0.01mm的占31.2%（細(xì)泥土，粘土）；

粒徑小于0.05mm的占78.7%（粗細(xì)泥土，粘土）；

粒徑小于0.1mm的占91.5%（極細(xì)沙，粗細(xì)泥土，粘土）；

粒徑小于0.5mm的占100%（中、細(xì)沙，粗細(xì)泥土，粘土）；

沉淀池分為進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)三部分，通過沉淀后可過濾粒徑小于0.1mm、0.5mm的中、細(xì)沙，粗細(xì)泥土，粘土。

3 沉砂池設(shè)計(jì)

3.1 沉淀池供水流量的確定

本工程運(yùn)行需要滴管系統(tǒng)3個(gè)，3個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)沉淀池，系統(tǒng)總流量為564.2m3/h；

3.2 沉淀池基本尺寸確定

3.2.1 池廂工作寬度計(jì)算

式中，Bp——池廂工作寬度，m；

Qp——通過池廂工作流量，m3/s。系統(tǒng)流量在0.5m3/s～1.2m3/s之間，平均為0.8m/s；

Hp——池廂工作水深，m，可取用池廂深度的70%～75%，取 1.8m；

V——池廂平均流速，m/s，池廂平均流速取值0.08m/s；

經(jīng)過計(jì)算，池廂平均寬度為5.5m，口寬為13.5m的梯形斷面。

3.2.2 池廂工作長(zhǎng)度計(jì)算

式中，Lp——池廂工作長(zhǎng)度，m；

Qp——通過池廂工作流量，m3/s，系統(tǒng)流量在0.5m3/s～1.2m3/s之間；

Hp——池廂工作水深，m，可取用池廂深度的70%～75%；取 1.8m；

V——池廂平均流速，m/s，池廂平均流速取值0.08m/s；

ξ——安全系數(shù)，可取1.2～1.5，連續(xù)沖砂的沉淀池取小值，定期沖砂的沉淀池取大值；

ω——泥沙沉降速度，需考慮泥沙粒徑。根據(jù)《微灌工程技術(shù)規(guī)范》，要求當(dāng)灌溉水中無機(jī)物含量小于10ppm，或粒徑小于100um，宜選用砂石過濾器或100目篩網(wǎng)過濾器，沉淀池設(shè)計(jì)100目濾網(wǎng)，沉淀池粒徑取0.083mm，由規(guī)范附錄D查得，ω為4.19mm/s；

經(jīng)過計(jì)算沉淀池長(zhǎng)為65m。

3.2.3 沉淀池出口含沙量計(jì)算

沉淀池出口含沙量按式（3）和式（4）驗(yàn)算。

式中，S——沉淀池出口含沙量，kg/m3；

SO——沉淀池出口含沙量，kg/m3，根據(jù)實(shí)測(cè)值為0.34kg/m3；

e——常數(shù)，取值2.72，

a——與泥沙粒徑、水力要素有關(guān)的系數(shù)，淤積a＜0.5，沖刷時(shí)取a=1；

z——泥沙懸浮指數(shù)；

L——沉淀池長(zhǎng)度，m；

H——沉淀池平均水深，m；

經(jīng)計(jì)算泥沙懸浮指數(shù)為1.82，沉淀池出口泥沙含量為0.137kg/m3。

3.2.4 沉淀池清砂時(shí)間計(jì)算

式中，T——沉淀池沖砂時(shí)間間隔，t；

SO——沉淀池出口含沙量，kg/m3，根據(jù)實(shí)測(cè)值為0.34kg/m3；

V沉——設(shè)計(jì)沉砂容積，m3，按沉淀池30%工作水深時(shí)的體積計(jì)算，V沉=148m3；

S——沉淀池出口含沙量，kg/m3，經(jīng)計(jì)算為0.137kg/m3；

r——砂容重，kg/m3，取值為1760kg/m3；

QP——工作時(shí)流量，取值為0.8m3/s；

經(jīng)計(jì)算，沉淀池沖砂時(shí)間間隔為18天。

3.3 沉淀池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 進(jìn)水區(qū)

進(jìn)水區(qū)與現(xiàn)狀斗渠用引水渠道相連，進(jìn)水區(qū)前設(shè)分水閘一座，與引水渠道用扭面相連，扭面長(zhǎng)3m，采用細(xì)粒砼材料澆筑。閘室為分離式C20F200砼結(jié)構(gòu)，閘室前設(shè)攔污柵，攔污柵采用φ6鋼筋焊接，鋼筋間距50mm×50mm。閘底板長(zhǎng)1.0m、厚0.3；閘墩采用重力擋土墻式，擋土墻上頂寬0.3m，下底寬0.58m，高0.9m，背坡1∶0.30。閘門采用鑄鐵閘門，尺寸為0.5m×0.5m。閘室后接一為長(zhǎng)6m，縱坡為i=0.23的扭面段與沉淀池相連。

3.3.2 沉淀區(qū)

本次采用梯形沉淀池，沉淀池長(zhǎng)50m,底寬5.5m，池深2.0m，邊坡1∶1.5，底板、邊板、封頂板采用8cm厚現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)，每3m一條縱橫縫。沉淀池進(jìn)口、出口處設(shè)50cm厚齒墻。為了使水中雜質(zhì)在沉淀區(qū)更好沉淀，結(jié)合其它滴灌系統(tǒng)己施工沉淀池的運(yùn)行情況，吸取良好經(jīng)驗(yàn)，本次考慮采取延長(zhǎng)水流通道的方式，達(dá)到沉淀水中泥沙的作用。決定在沉淀池內(nèi)每隔3m設(shè)一道磚墻，磚墻高1.7m,磚墻直接砌入沉淀池邊板和底板內(nèi)，相鄰兩道磚墻分于左、右兩側(cè)留有缺口以便水流平緩?fù)ㄟ^，砼強(qiáng)度等級(jí)均為C20。

3.3.3 出水區(qū)

出水區(qū)段長(zhǎng)5m，也采用梯形型式，底寬3m，池深2.38m，邊坡1∶1.5，底板、邊板、封頂板采用8cm厚現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)。出水區(qū)首端、末端均采用擋土墻型式，擋土墻上頂寬0.5m，下底寬1.61m，高2.88m，背坡1∶0.30。首端擋土墻高出底板40cm處并排留有兩個(gè)100cm×80cm方孔，將水引入出水區(qū)，方孔前設(shè)濾網(wǎng)，濾網(wǎng)規(guī)格200目。末端擋土墻低于池頂20cm處設(shè)溢流孔,砼強(qiáng)度等級(jí)均為C20。

考慮沉淀池在運(yùn)行期水深將達(dá)到1.75m，因此在沉淀池周邊設(shè)1.2m欄桿，欄桿采用φ50鋼管焊接而成。

3.3.4 沉砂池的防滲處理

根據(jù)灌區(qū)所在區(qū)域的地質(zhì)條件，采用土工膜防滲技術(shù)。采用梯形沉淀池，沉淀池深2.0m，邊坡1∶1.5，防滲采用兩布一膜復(fù)合土工布（膜400g/m2，膜0.3mm），膜下設(shè)20cm厚細(xì)砂保護(hù)層，膜上為3cm厚M10水泥砂漿墊層及6cm厚C20混凝土預(yù)制塊保護(hù)層。保護(hù)層沿長(zhǎng)度方向每隔5m設(shè)置一道伸縮縫，基礎(chǔ)平面夯實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

泥沙是滴灌系統(tǒng)良性運(yùn)行的主要制約因素，上戶鎮(zhèn)庫(kù)二布拉克村牧區(qū)滴灌系統(tǒng)沉砂池設(shè)計(jì)將能沉淀灌溉用水中的泥沙顆粒，有效緩解管網(wǎng)堵塞，取得較好的運(yùn)行效果。此外，為保障系統(tǒng)的長(zhǎng)效運(yùn)行，還建議適當(dāng)開展沉砂池的泥沙沉降觀測(cè)，從而進(jìn)一步優(yōu)化沉砂池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行?！?/p>