試論新疆金溝河泥沙的處理措施

雷正龍

（新疆水利廳金溝河流域管理處 新疆 沙灣 832100）

1 金溝河概況

1.1 地理位置

金溝河位于新疆塔城地區(qū)沙灣縣境內(nèi)，源頭發(fā)自天山北坡依連哈比爾尕山。河流自南向北，流經(jīng)山區(qū)、沖洪積平原區(qū)，流入尾閭瑪納斯湖。金溝河流域大體位于80°03′～85°49′與北緯43°30′～44°33′之間，以出山口紅山頭斷面為界，山區(qū)集水面積約為1688km2，流域面積約為2626km2。

1.2 水文特點(diǎn)

金溝河屬冰雪融水及降雨混合補(bǔ)給型的山溪性多泥沙河流，干流全長(zhǎng)約120km，河床比降在3.3%～0.5%之間，多年平均徑流量約為3.49億m3，其中6月～8月的主汛期約占全年徑流量的68.3%。因徑流受氣溫和降水的影響，年際變化平緩，年內(nèi)分配集中。

1.3 泥沙特點(diǎn)

金溝河屬多沙河流，多年平均輸沙量約為74.28萬(wàn)t；且年際變化較大，其中最大年輸沙量約為216.6萬(wàn)t，最小月平均含沙量每立方米約為15.6kg；多年平均懸移質(zhì)輸沙量約為66.03萬(wàn)t，推移質(zhì)輸沙量約為9.25萬(wàn)t，最大月平均含沙量每立方米約為221kg。泥沙的年內(nèi)分配較為集中，實(shí)測(cè)近幾年的資料中6月～8月輸沙量約占97%，而僅7月份就約占全年的55.5%，冬季輸沙量基本為零，來(lái)沙量與來(lái)水量成正比。

2 金溝河水利工程的概況及其存在的相關(guān)問(wèn)題

2.1 引水樞紐工程

金溝河引水樞紐于1962年投入運(yùn)行，建于出山口位置，由非常溢流堰、泄洪沖沙閘、進(jìn)水閘及上下游導(dǎo)流堤組成，側(cè)面引水，正面排沙，是第一代費(fèi)爾干式人工彎道式引水渠首。泄洪沖沙閘有5孔，單孔寬5.0m，設(shè)計(jì)流量Q泄=220m3/s；進(jìn)水閘3孔，單孔寬4.0m，設(shè)計(jì)流量Q引=45m3/s。在進(jìn)水閘后有880m長(zhǎng)的曲線沉沙池，在曲線沉沙池的末端有6孔排沙廊道，引水總干渠54km。渠首建后初期運(yùn)行效果尚可，但隨著時(shí)間的推移與灌溉用水的緊張，上下游河道泥沙開(kāi)始淤積并日益嚴(yán)重。而由于引水彎道淤積，彎道底部逐漸抬高，過(guò)水能力逐漸減弱，使得進(jìn)入干渠的泥沙增多，引水干渠嚴(yán)重磨損、淤積。泥沙淤積使閘前過(guò)水?dāng)嗝骟E減，閘孔過(guò)流能力減小，閘后泄洪通道不暢，直接危及渠道的安全運(yùn)行。進(jìn)入洪水期時(shí)，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)用水的需求大增，往往造成無(wú)水排沙，致使每年有5萬(wàn)m3～10萬(wàn)m3泥沙進(jìn)入干渠，導(dǎo)致渠道淤積、磨損嚴(yán)重。

2.2 輸水渠道工程

金溝河流域內(nèi)干渠總長(zhǎng)299.93km，防滲長(zhǎng)度266.39km，防滲率89.7%；支渠總長(zhǎng)240.06km，防滲長(zhǎng)度217.2km，防滲率90.5%；斗渠總長(zhǎng)599.71km，防滲長(zhǎng)度424.29km，防滲率70.7%；農(nóng)渠總長(zhǎng)2166.1km，防滲長(zhǎng)度258.7km，防滲率11.9%。金溝河引水總干渠多年平均輸水量2.0億m3，控制灌溉面積近60萬(wàn)畝，是下游平原灌區(qū)的骨干輸水工程。但由于干渠老化凍脹磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致輸水受到了很大的限制。隨著灌區(qū)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，灌區(qū)土地面積逐漸增加，同時(shí)灌區(qū)種植經(jīng)濟(jì)作物單一，造成引水、排沙矛盾日益突出。每年洪水期6月～8月（灌溉高峰期）泥沙入渠，造成垮渠次數(shù)多達(dá)10多次，每次垮渠水量和搶修渠道直接經(jīng)濟(jì)損失十多萬(wàn)元。

2.3 水庫(kù)工程

金溝河流域內(nèi)共有5座水庫(kù)，其中洪溝水庫(kù)和海子灣水庫(kù)是攔河水庫(kù)，其余水庫(kù)均屬于注入式平原水庫(kù)。而南五宮水庫(kù)于1962年一期工程竣工后因滲漏嚴(yán)重而遭到廢棄，海子灣水庫(kù)、柳樹(shù)溝水庫(kù)、洪溝水庫(kù)為中型水庫(kù)，庫(kù)容依次為 1825萬(wàn) m3、1325萬(wàn)m3、1910萬(wàn)m3，獻(xiàn)禮水庫(kù)屬于小型水庫(kù)，庫(kù)容為400萬(wàn)m3。柳樹(shù)溝水庫(kù)和海子灣水庫(kù)主要引蓄金溝河河水與沙灣河泉水服務(wù)下游老沙灣灌區(qū)，金溝河灌溉區(qū)僅靠獻(xiàn)禮與洪溝兩座水庫(kù)支撐，洪溝水庫(kù)淤積庫(kù)容600萬(wàn)m3，淤損率為31.5%。但隨著時(shí)間的推移，泥沙入渠造成骨干工程老化，破損嚴(yán)重，輸水損失大，而且大量泥沙進(jìn)入耕地，引起土壤沙化。泥沙進(jìn)入水庫(kù)造成庫(kù)容淤積興利庫(kù)容減少，僅洪溝水庫(kù)淤積庫(kù)容600萬(wàn)m3。

3 金溝河泥沙處理的相關(guān)措施

3.1 相關(guān)的水利工程措施

（1）針對(duì)金溝河洪枯比大，彎道水流量較小，彎道面過(guò)于寬淺，閘前橫向環(huán)流不明顯而使泥沙容易在彎道及閘前淤積的情況，改造了上游整治段，縮窄引水彎道。改造上游喇叭口形整治段為S形彎道，以使洪水可形成穩(wěn)定的彎道環(huán)流。另外，將直線形擋沙坎改建成弧線形，同時(shí)改直線形攔石柵為弧線形，與渠首彎道形成兼顧的整體，增加橫向環(huán)流效果，增強(qiáng)彎道環(huán)流強(qiáng)度。以上措施增加了渠道水流的活動(dòng)空間，起到緩沖的解壓效果，減輕洪水來(lái)襲時(shí)河道所承受的沖擊力，降低泥沙在渠道的淤積量與磨損程度。

（2）由于溢流堰存在時(shí)有低水上堤，高水翻岸，清水溢出，渾水沉積的現(xiàn)象，故將固定式溢流堰改為自潰壩以提高洪水期排沙效率，堰頂高程與上游河道平均淤積高度相同，堰頂縱坡與河道縱坡一致。并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)延長(zhǎng)輸沙道，根據(jù)來(lái)水來(lái)沙的具體情況協(xié)調(diào)啟用沖沙閘與非常泄洪閘排沙，這樣可對(duì)泥沙進(jìn)行分級(jí)處理，以減輕單孔輸沙道的壓力，避免因特大洪水帶來(lái)的泥沙嚴(yán)重淤積而垮渠的問(wèn)題；并能將泥沙送往河道下游，既保證了在特大洪水時(shí)期的順利分洪與排沙，也滿(mǎn)足了在洪水退散后及時(shí)恢復(fù)引用水的需要。

（3）金溝河的防沙設(shè)施只有渠首一級(jí)，而單一的防沙措施對(duì)泥沙的處理問(wèn)題做不到具體流域具體防治，存在許多的局限而影響排沙的力度與效果，因此，建立“費(fèi)爾干式渠首——排沙渦管——排沙漏斗”的三級(jí)防沙排沙集成體系及管理運(yùn)行模式勢(shì)在必行。即在閘后與干渠上布設(shè)四級(jí)渦管排沙設(shè)施并進(jìn)行實(shí)踐改進(jìn)，使渦管能處理進(jìn)入干渠45%左右的推移質(zhì)泥沙，剩下的部分推移質(zhì)泥沙與部分懸移質(zhì)泥沙則由設(shè)在下游的排沙漏斗進(jìn)行處理。此防沙排沙模式能在不同河渠道對(duì)泥沙進(jìn)行有效地分級(jí)處理，對(duì)金溝河的引水、防洪、排沙等問(wèn)題都起到了良好的作用，尤其是取得的排沙效果顯著。

3.2 相關(guān)的人力整治措施

（1）注意河道兩旁植被環(huán)境的保護(hù)與培養(yǎng)防護(hù)，用需與防護(hù)要協(xié)調(diào)可持續(xù)，尤其是在農(nóng)田灌溉用水高峰時(shí)期，應(yīng)注意維護(hù)好河道渠首周邊環(huán)境。避免因人為植被破壞而導(dǎo)致垮渠問(wèn)題的加劇。

（2）制定相關(guān)的流域綜合規(guī)劃，建立健全流域水資源利用與保護(hù)的統(tǒng)一管理機(jī)制。進(jìn)行水資源利用總控制、計(jì)劃供用水、協(xié)調(diào)供需平衡。避免因無(wú)節(jié)制用水致使河渠壓力過(guò)大，泥沙失控。

（3）定期修繕?biāo)畮?kù)，清理淤積泥沙。合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，減輕水庫(kù)的用水壓力。在灌溉區(qū)建立健全相關(guān)節(jié)水設(shè)備，積極發(fā)展節(jié)水型產(chǎn)業(yè)，推廣高新節(jié)水技術(shù)，將治淤與節(jié)水進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

4 結(jié)語(yǔ)

金溝河引水渠首樞紐工程集引水、防洪、排沙于一體，功能性強(qiáng)，經(jīng)幾年的試用，效果很顯著。尤其是在排沙處理上，其將工程措施以及人力保護(hù)整治措施有效地進(jìn)行了綜合調(diào)度運(yùn)用，在金溝河泥沙綜合處理的問(wèn)題上相應(yīng)取得了良好的成績(jī)，有效地緩解了金溝河的泥沙與用水矛盾問(wèn)題。陜西水利

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