金溝河流域渠首泥沙處理及綜合利用

魯 兵 何文權

（新疆水利廳金溝河流域管理處 新疆沙灣縣 832100）

1 渠首樞紐工程概況

金溝河流域位于新疆塔城地區沙灣縣境內。金溝河發源于天山北坡的依連哈比爾尕山，水流由南向北，流經山區、沖洪積平原區，最終匯入瑪納斯河，流歸尾閭瑪納斯湖，全程194km。南北以天山山脈和準噶爾盆地南緣為界，東西與寧家河和巴音溝河為鄰。金溝河流域地理位置介于東經85°03′～85°49′,北緯43°30′～44°33′之間，流域總面積2626km2。

金溝河流域管理處渠首站位于新疆維吾爾自治區沙灣縣安集海元新宮上游 9km處，始建于1960年，是典型的費爾干式引水樞紐，兼具防洪、引水、排沙等多重功能。樞紐布置采用側面引水，正面排沙，約成 L形，經多次改擴建成現狀。

現狀渠首樞紐工程主要由上下游導流堤、非常溢流堰及匯洪閘、泄洪沖沙閘、進水閘及束水排沙道等組成。其中泄洪沖沙閘 5孔，單孔寬5.0m，設計流量 Q泄=220m3/s；進水閘 3孔，單孔寬4.0m，設計流量Q引=45m3/s。在進水閘后有880m長的曲線沉沙池，在曲線沉沙池的末端設6孔排沙廊道，沉沙池后連引水干渠，引水干渠前段部位依次設排沙渦管3個、排沙漏斗1個。因河道泥沙淤積等問題工程歷經多次改擴建。

2 渠首泥沙淤積現狀及觀測

2.1 金溝河泥沙觀測

金溝河屬多泥沙河流，泥沙主要來源于降水匯流對流域面的侵蝕及水流對河道的沖刷兩部分。金溝河流域泥沙實測資料較為缺乏，渠首泥沙觀測一度中斷。根據歷史實測泥沙資料分析，金溝河懸移質年平均含沙量 1.85kg/m3，最大月平均含沙量 221kg/m3，最小月平均含沙量15.6kg/m3。懸移質年平均輸沙量 66.03萬 t,推移質年平均輸沙量 9.25萬 t，多年平均輸沙總量74.28萬t。推移質平均粒徑39.8mm。紅山頭水文站歷史泥沙測驗成果見表1。

金溝河泥沙顆粒分布不均勻，顆粒較細，大顆粒含量較少，粒徑分布見表2。以金溝河紅山頭水文站多年平均泥沙資料統計中實測年內比例為各月分配系數，參照經驗公式W推＝βW懸，可以得到金溝河紅山頭站泥沙多年平均月沙量，見表3。

2.2 金溝河泥沙特征分析

（1）泥沙的年際變化很大。據八家戶站實測資料，最大年輸沙量216.6萬t，最小年輸沙量26.4萬t，多年平均輸沙量為74.28萬t。

（2）泥沙的年內分配集中。實測 6年資料中6～8月輸沙量占全年輸沙量97.0%，而7月輸沙量就占全年輸沙量的55.5%，來沙與來水成正比。冬季輸沙量基本為0。

3 渠首現狀泥沙處理及綜合利用

表1 紅山頭站泥沙測驗成果表

表2 金溝河泥沙顆粒分布

表3 紅山頭站泥沙分布

3.1 3級排沙運行體系

金溝河渠首站主要承擔防洪、引水、排沙等任務，在多年的引水及泥沙處理中，渠首站積累了許多寶貴經驗，形成了獨特的排沙運行體系。主要體現在：

（1）閘前泥沙處理。首先通過閘前攔石柵，將推移質中大粒徑泥沙攔在閘前；其次通過泄洪沖沙閘采取長排方式將閘前的泥沙集中輸送至下游；第3利用多余棄水，長小流量、長時間將置留輸沙道內泥沙排出。

（2）閘后泥沙處理。首先在進水閘后有880m長的曲線沉沙池，可將入池泥沙沉淀在沉沙池中，每年通過定期機械清淤方式清出；其次在引水運行期通過沉沙池中下段所設沖沙閘及排沙廊道將池內泥沙排出，以減少沉沙池淤積量。

（3）入渠泥沙處理。首先利用在沉沙池末設置的排水閘，在水量充足時開啟沖沙；其次在引水干渠上游段 400米內分設有 2＃、3＃、4＃渦管用于排沙；最后在干渠節制閘后設末級漏斗排沙，將渦管漏排泥沙全部攔截。

3.2 泥沙綜合利用

泥沙處理一直以來是困擾多泥沙引水渠系的難題。金溝河流域管理處在成功開創三級排沙系統的同時，十分重視對泥沙的綜合利用。初步做法有：

（1）充分利用渦管等排沙設施排出的泥沙，引入項目，開辦沙石料場。首先，利用近幾年渠道工程改擴建時機，在渠首渦管出口處設簡易沙石料廠，利用渦管排沙水沖洗泥沙，經篩分后供水利工程建設使用，此措施每年可將清除渦管后堆積的1.5萬m3以上的泥沙，生產可用沙石料近萬m3，經濟效益可觀。其次，引入沙石料場，通過協議將大渡槽及南五宮水庫等處泥沙處理對外承包，使原本需要花費巨資進行清淤的項目變成料場原料基地，一舉兩得，變廢為寶，實現雙羸，經濟效益可觀。

（2）積極探索懸移質泥沙處理利用新路。金溝河流域管理處現狀灌溉面積達4.37萬hm2，不合理、非理性的開發,破壞了大量原有植被和土壤結構，導致了土地的鹽堿化。金溝河流域管理處采用三級泥沙處理系統將絕大部分推移質和懸移質泥沙排出了渠道，但仍有大量的較細泥沙顆粒進入渠道。利用懸移質粉細顆粒對鹽堿土壤進行改良將是今后的一個重要研究方向。初步試驗檢測結果表明，灌溉后沙子和鹽堿土混合使土壤總孔隙比鹽堿裸地提高了 5%～20%，土壤緊實度由原來的 2000～2500kPa降低到 500～1000kPa，土地的持水量也下降很多。利用含泥沙水對鹽堿地進行改良，實現灌溉與改良結合，經濟效益可觀。

4 結論

金溝河流域管理處渠首樞紐工程投入運行60多年間，經數代水利工作者的探索、實踐，積累了寶貴的經驗，形成了一套適用、獨有的引水排沙運行方案，在泥沙處理及綜合運用方面進行了有益的探索。三級泥沙處理體系的運用和泥沙綜合利用的研究，仍然是今后多泥沙河流渠系引水工程重點研究的課題，需要不斷的探索和思考。