灌區(qū)引黃水的泥沙特性分析

張選

摘 要：科學(xué)的取水防沙是重要保障灌溉工程安全運(yùn)行的重要舉措。黃河水是我國珍貴的水資源來源之一，其對支撐沿黃地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，但是在黃河水作為水資源被利用的過程中存在一定的問題，即泥沙含量比較大，如何爭取的采取取水防沙關(guān)系到灌溉工程的可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：灌區(qū);引黃水;特征分析

近些年，黃河泥沙問題比較嚴(yán)重，這引起了許多學(xué)者的關(guān)注，為此，對泥沙特征進(jìn)行分析很有必要。經(jīng)過一些學(xué)者的努力，已經(jīng)對泥沙的特征值、粒徑級配等進(jìn)行了研究。本文以某地區(qū)灌區(qū)上游黃河的泥沙來源區(qū)段水土保持取得一定的成效、同時(shí)該地區(qū)的樞紐工程取得很好的欄沙作用為基礎(chǔ)，闡述了該地區(qū)黃河水沙情出現(xiàn)了一定程度的變化，同時(shí)泥沙也出現(xiàn)了減少的趨勢。通過對地區(qū)灌區(qū)引黃水的泥沙進(jìn)行特征分析能夠?yàn)楣喔人こ痰慕ㄔO(shè)奠定基礎(chǔ)。

一、材料與方法

1.研究區(qū)域的情況

黃河中上游沿黃河一帶引黃區(qū)域種植的農(nóng)作物有小麥、蘋果、毛桃、油桃等作物。從學(xué)者的一些研究和灌區(qū)多年的引黃灌溉可以知道，該地區(qū)的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物每年都需要灌溉，即每年灌溉分為春澆和署澆兩個(gè)階段。結(jié)合地區(qū)該地區(qū)沿黃灌溉泵站季節(jié)性取水來說，春澆從每年的2月20左右到5月底最為合適，署澆則從每年的6月到9月份最為適宜。

2.數(shù)據(jù)的來源與處理手段

結(jié)合黃河中上游不同時(shí)段引黃灌溉時(shí)段黃河水的泥沙特征，選擇適合的水文站作為監(jiān)測點(diǎn)，選擇的監(jiān)測站點(diǎn)具有一定的優(yōu)點(diǎn)，即能夠?qū)崿F(xiàn)對雨量、水位、流量和泥沙等因素的監(jiān)測工作，之后對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和分析。

二、結(jié)果與分析

1.不同時(shí)段的年均含沙量的變化

經(jīng)過相關(guān)的研究可以知道，從2009年到2019年黃河中上游灌區(qū)4個(gè)主要取水時(shí)段的平均含沙量如下所述：4個(gè)時(shí)段中時(shí)段1和時(shí)段3的泥沙含量比較高，其含量已經(jīng)達(dá)到了6.85、2.91 kg/m3。而時(shí)段2和時(shí)段4的泥沙含量和時(shí)段1和時(shí)段3相比較來說數(shù)值較低，主要在2 kg/m3以下，而這些年平均的含量分別為0.62、0.57 kg/m3。從結(jié)果中可以看出，在黃河主汛期，即時(shí)段3時(shí)期和時(shí)段1時(shí)期的洪水對下游地區(qū)的灌區(qū)沙情影響比較大，而其他 時(shí)段黃河的泥沙量比較小，進(jìn)而有比價(jià)好的用水條件。

從研究中可以發(fā)現(xiàn)，4個(gè)時(shí)段的含泥沙量呈現(xiàn)下降的趨勢，其中時(shí)段1和時(shí)段2的變化比較大，時(shí)段3和時(shí)段4 的變化比較小。此外，時(shí)段1呈現(xiàn)的趨勢是先上升之后下降，時(shí)段2的變化率較大，但是其泥沙的含量比較小，數(shù)值也比較穩(wěn)定。時(shí)段3的變化率存在不同之處，其變化的主要決定因素是汛期含沙量的變化，時(shí)段4的變化量提現(xiàn)了該時(shí)段的含沙量比較穩(wěn)定的同時(shí)整體偏低。從整體研究中發(fā)現(xiàn)，4個(gè)時(shí)段數(shù)據(jù)系列變差系數(shù)在0.73-0.87。

2.不同取水時(shí)段泥沙顆粒級配分析

在引水工程中，泥沙顆粒級配施分析其設(shè)計(jì)是否合理的重要指標(biāo)，相關(guān)的研究顯示，各個(gè)時(shí)段的泥沙粒組分布相同，但是其所占的比例存在一定的差異性，主要差異如下所述：時(shí)段3的泥沙顆粒最細(xì)，時(shí)段1和時(shí)段2緊隨其后，時(shí)段4最粗。泥沙的組成部分主要有較為均勻的細(xì)粒，其中時(shí)段4的比較均勻，時(shí)段1和時(shí)段2的泥沙顆粒級配和接近。我國的相關(guān)文件中對進(jìn)水池的泥沙粒徑做了明確的規(guī)定，即不能大于0.05 mm，而在此次的研究中發(fā)現(xiàn)，取水時(shí)段平均值小于要求規(guī)定的0.05 mm粒徑占比大小順序分別為時(shí)段3、時(shí)段2、時(shí)段1和時(shí)段4。

三、討論

經(jīng)過研究和分析可以知道，4個(gè)取水時(shí)段內(nèi)黃河泥沙的含量較大，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行引水防沙。時(shí)段3和時(shí)段1是重要的汛期，該時(shí)期將導(dǎo)致泥沙含量大，所以在取水的過程中應(yīng)該盡量避免該時(shí)期，同時(shí)還應(yīng)該做好科學(xué)的過濾措施，在取水灌溉結(jié)束之后采取有效的措施進(jìn)行清淤工作。時(shí)段2和時(shí)段4泥沙含量相對較少，因而壓力也小，時(shí)段4中的泥沙顆粒比較粗，在過濾的過程中需要注意這個(gè)問題，時(shí)段3的泥沙又比較細(xì)，在處理過程中有一定的難度。綜合上面的闡述可以知道，不同取水時(shí)段存在不同的引沙特征，為了保證取水過程的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性，應(yīng)該采取一定的措施，如建立自動監(jiān)測系統(tǒng)，對泥沙的情況進(jìn)行及時(shí)的掌握，加強(qiáng)管理和監(jiān)督，避免出現(xiàn)引水過程中出現(xiàn)大量的泥沙，此外，強(qiáng)化綜合水處理措施也是很好的選擇，可以說科學(xué)的防泥沙措施能夠提升引黃灌溉的效率。

四、結(jié)語

1.進(jìn)行黃河引水必須引沙，需要注意的是不同時(shí)段的含沙量存在差異性，需要采取不同的措施進(jìn)行防沙。

2.不同時(shí)段中泥沙的平均粒徑存在差異性，其由大到小的排列順序?yàn)闀r(shí)段4-時(shí)段2-時(shí)段2-時(shí)段3。

3.取水時(shí)段引水引沙的特點(diǎn)也不同，需要區(qū)別對待。

4.取水時(shí)段平均值小于要求規(guī)定的0.05 mm粒徑占比大小順序分別為時(shí)段3、時(shí)段2、時(shí)段1和時(shí)段4。

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