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黄河水利科学研究院:破技术难题实现中小水库便捷清淤
发布时间:2021-03-22 15:32
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本文摘要:10月14日,在新疆维吾尔自治区哈密市巴里坤县小柳沟水库,随着黑泥沙浆从管道中流出,黄河水利科学研究院(以下全称黄科院)的科学研究人员急忙决定采样工作,很快得出了含沙量约为每立方米500公斤的结论。经过近10年的研究,黄科院再次以便利的技术解决了后遗症北方中小水库堆积这一技术问题,在世界水利工程界广泛关注的自吸式管道水库清淤技术的基础上,开发了新的吸泥头,人工高速射流制浆技术精巧加入,在不影响水库内水质的情况下,不断人工制作高含砂水体,排出水库,超过水库清淤的目的。

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10月14日,在新疆维吾尔自治区哈密市巴里坤县小柳沟水库,随着黑泥沙浆从管道中流出,黄河水利科学研究院(以下全称黄科院)的科学研究人员急忙决定采样工作,很快得出了含沙量约为每立方米500公斤的结论。经过近10年的研究,黄科院再次以便利的技术解决了后遗症北方中小水库堆积这一技术问题,在世界水利工程界广泛关注的自吸式管道水库清淤技术的基础上,开发了新的吸泥头,人工高速射流制浆技术精巧加入,在不影响水库内水质的情况下,不断人工制作高含砂水体,排出水库,超过水库清淤的目的。

中小型水库清淤曾多次非常棘手的水库是我国防洪普遍使用的工程措施之一,利用水库库容需要阻止洪水,缩小转入下游河道的洪峰流量,超过免除洪水灾害的目的。我国水库数量多,地区广泛生产,水库型多样简单,建筑年代长,经过多年运营,现在出现泥沙堆积现象,相当大幅度缩小水库的有效库容,防洪、灌溉、供水、发电等利益也减少。

近年来天气异常,受全国大面积持续干旱季节和暴雨洪灾影响,水库堆积对水库功能的长期充分发挥影响非常大。同时,在中国北方,流经黄土高原的黄河中游地区的中小型水库,砂土堆积相当严重,一些水库堆积的速度比建设水库慢,一些已经处于出厂状况,许多出厂的水库没有新的水库可以替代,暂时暴雨为了恢复和缩短水库的寿命,国内外必须对水库进行清淤工作。

目前国内外水库使用的清淤方式主要有空仓清淤、异重流清淤、排洪清淤等水力清淤,同时不使用挖泥船、运输机械清淤、管道清淤(泥泵、气力泵、自吸式管道清淤)等机械清淤。其中空仓排砂和排洪排砂耗水量大,易构成异重流排砂条件,挖泥船清淤成本高。难题的巧妙解决,从1970年代开始,国内外的中小水库在仓库区设置了带吸泥头的水下管道排砂系统,利用水库自然水头作为主要动力,排出水库内的泥沙,减轻和修理中小水库的相当严重的泥沙问题。

武汉大学教授韦直林表示,这种自吸式管道水库清淤技术与目前罕见的挖泥船、泥浆泵、气力泵等机械清淤技术相比,充分利用水库上下游水头差的自然动力,节约了管道输砂的主要另外动力,清淤成本低,排砂效率高,对水库长期运营影响小,是解决问题的干旱季节,半干旱地区多的泥沙河流水库堆积有效的廉价措施。但是,由于管道不允许水库、吸泥制浆等技术,没有普遍推进。

针对这一问题,黄科院水力学研究所副所长赵连军、总工武彩萍教育低领导课题组,研究了吸泥头的结构体型,建立了吸泥头的自然塌陷供给砂的速度、水下高速射流对底泥干扰供给砂的速度、管道吸引排放和射流砂的供给关系,明确提出了利用或改建现有的洪水排放砂建筑物、推倒虹吸引、新建水库地下通道等方式,扩大了该技术的应用范围。武彩萍说,在吸泥造浆技术方面积极开展了大量研究和技术开发成功后,他们开发了限于深水细粒淤积水库的自吸式管道淤积装备和技术,申报了多项专利。极具推广价值的技术模板10月14日,来自国内高校、科研单位、水利主管部门的专家返回小柳沟水库,特地观赏水利部反对的技术改进的自吸式管道水库清淤装备和技术项目模板状况。据报道,柳沟水库属于灌溉多个小型水库,设计库容70万立方米,主要任务是给下游5000亩耕地供水。

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8月20日起,科研人员和工人入场积极开展作业平台和设备装置的组装和调试,9月3日月开始现场清淤试验。目前,科学研究人员积极开展多组试验,优化了成套技术、装备布局、作业方式等。根据测量结果,利用该设备排出的浑水含砂量为每立方米200~600公斤,排出效果良好。

看到这个便宜的设备和运营成本和稳定性能,调查后发现哈密石城子水库没有使用自吸式管道水库的条件,哈密市计划用于这个设备和技术对石城子水库开展清淤工作。2013年全国水利调查显示,全疆已有517座水库,现有水库多建于1960年代、70年代,缺乏有效的排砂设计,经过多年运营,现在普遍存在泥沙堆积现象。

石城子坝枢纽工程是哈密市仅次于的水利工程和水源地,供水、灌溉多,考虑到防洪、发电的综合利用,控制灌溉面积约30万亩。但是,水库运用到2009年,合计堆积约350万立方米,有效的水库容量急剧增加,水库水库前的堆积达到敲击孔进口3.5米,灌溉孔出口堵塞不能长期运营,相当严重地限制了水库功能的充分发挥。

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2009年至2011年底,哈密市倒数三年汛后将水库放空,采用机械挖泥方式疏通120万立方米,投入成本高,水资源浪费相当严重。据统计,哈密市年降雨量仅为30毫米以上,蒸发量约为3000毫米以上。

因此,黄科院开发的这种自吸式管道水库清淤技术需要积极开展石城子水库清淤工作,提高该水库的库容,缩短水库的使用年限,具有根本意义。


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