沉沙池建设与运行经验分享

1.周期性冲洗沉沙池

从国外现代工程建设情况看来，周期性冲洗沉沙池的优点为结构简单、冲洗沉积泥沙效果较好和便于管理运用；其主要缺点为沉沙池内的沉积泥沙的分布容易受到流速分布不均匀的影响，从而会使沉沙池内全部沉沙容积尚未得到充分利用，而沉沙池内的流速（由于沉积泥沙的不均匀分布）已超过允许的沉沙流速，使沉沙池不能起到应有的沉沙作用。

沉沙池运行经验及试验室研究表明［1］，沉沙池的沉沙效果取决于流速分布的均匀程度，而直接影响和控制沉沙池流速分布者为沉沙池入口处的水流条件及流速分布情况。沉沙池运行经验及试验室研究指出，能使沉沙池进口水流呈均匀分布的各种设施中，以导流墙及均流栅为最有效，导流墙能消除入口可能形成之回流使水流平顺，设置正确的均流栅则可使水流沿沉沙池全部宽度内作均匀分布，提高沉沙池的沉沙效果。

此外，沉沙池的出口设施，在一定程度上也对沉沙池中的泥沙沉淀有影响。有人经过试验室的研究后［2］，建议在沉沙池沿程逐步引取表层清水，这样可以沿程流量递减，因而流速也沿程变小，有利于泥沙沉降。

2.连续冲洗沉沙池

连续冲洗沉沙池的特点为冲洗淤积泥沙不需降低沉沙池内水位，而于底部廊道结构中造成有压水流冲洗沉沙池内沉积泥沙。

在欧洲引水式电站枢纽中，修建有久富尔式连续冲洗沉沙池（见图1）。运行经验表明在有些河流上（含沙量较小，颗粒较粗）可以成功地处理淤沙，其优点为：

（1）沉沙池内水流因需分出部分流量沿程进入底部冲沙廊道，这样此部分向下流量，在一定程度上会起减弱水流向上紊动的影响，而有利于泥沙沉降。

（2）因沉降泥沙落入冲沙廊道，进行连续冲洗，所以在沉沙池中不需有周期性冲洗沉沙池中的备用沉沙容积，相对说来建筑物尺寸及工程量可能较小。

此类型式沉沙池之缺点为：

（1）工程结构复杂，冲洗流量较小时，底栅沉沙孔有被泥沙淤塞的可能，另外如有树枝杂草等污物进入沉沙池，很容易引起底栅的阻塞，而使冲沙廊道不能有效工作。

（2）再者从修建经验表明，建造此型沉沙池时，常需适当提高壅水闸的高度，以使冲沙廊道下游不致遭河水淹没，影响泥沙正常冲洗。

（3）在沉沙池长度相当大时，不能保证沿沉沙池全长能将底栅上沉积泥沙全部冲走。(www.xing528.com)

在苏联北高加索及中亚细亚地区，河流含沙是较高的，在灌溉渠首及引水道电站枢纽中多采用周期性冲洗沉沙池。此外苏联德·雅·索科洛夫及依·伏·雅罗申尼亚等曾致力于发展新型的连续冲洗沉沙池的工作。1949年在奥尔忠尼启则电站采用了雅罗申尼亚式连续冲洗式沉沙池（见图2）。此种型式沉沙池的基本特点为沉沙池为平底和具有自池首向池尾部倾斜的冲沙廊道。运行经验证明不能有效冲走淤积泥沙，冲沙孔全部为泥沙淤塞。观测证明此种型式沉沙池的主要缺点为：其冲沙设施不能同泥沙沉积分布特点相适应，观测结果表明在沉沙池首部泥沙淤积最多，与此相应廊道的冲沙能力在池首部分应为最强，而雅罗申尼亚式沉沙池冲沙廊道的冲沙能力恰得其反，池首冲沙能力最小，沿程向下游逐渐增大。此外水流中挟带杂草树枝等更加重了冲沙孔的阻塞，使沉沙池在运用中迅速失效。

图1　久富尔式沉沙池

图2　雅罗申尼亚式泥沙池

1—沉沙池；2—侧水道；3—冲沙廊道

3.漫淤式沉沙池

在黄河下游现有引黄灌溉工程中，结合改良利用低洼盐碱地区修建沉沙池。漫淤式沉沙池的运用情况表明，经沉沙池沉积泥沙后，可减轻渠道的淤积，但含沙水流进入沉沙区后发生突然扩散，沿沉沙池泥沙落淤分布很不均匀，泥沙集中落淤于上段，严重妨碍引水，到沉沙池不能满足引水需要被迫停止作沉沙池运用时，沉沙池下段容积得不到有效利用。再者运用初期，池内流速过低，能为渠道挟带及对农作物无害之细粒泥沙，亦均淤积在沉沙池内。

经过运用实践，为改进沉沙池工作情况，黄河引水灌溉工程中，在沉沙区内采用修建隔堤，分为沉沙条渠，这样上述缺点得到一定的改善。此外，在运用中还积累了以下经验：［3，5］

（1）为充分利用洼地容积，延长沉沙池使用期限，沉沙池可以分期或分级使用，当沉沙池在低水位时期因沉沙池内已有的淤积而不能满足继续沉沙要求时，可以在河道汛期水位较高时，再重复使用，这时，一方面因水深加大流速减小沉沙池仍可起到沉沙作用，淤积容积的利用也比较充分，一方面沉沙池表层淤积泥沙较细，更有利于淤积区的土壤改良和作物生长。

（2）为了控制沉沙池出口含沙量在下级渠道挟沙能力的允许范围内，在沉沙池的出口应设闸，调节闸门开启开度。

（3）在布置灌渠工程时应注意使沉沙池出口含沙量同下级渠道挟沙能力相适应，因一般次级渠道小于上级渠道的挟沙能力（因糙率加大，流速减小等原因），在干支渠上如有条件可以布置渠系小型沉沙池，以减少渠系泥沙淤积。其他，在平原地区沉沙池周围需注意排除渗水，以防附近土壤引起盐碱化。