【摘 要】
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近年来,受黄河来水来沙量大的影响,引黄灌区泥沙问题愈发严重,干渠、沉沙池淤积严重,灌区输配水利用效率不高,严重影响灌区工农业的发展。进一步探究首部枢纽挟沙水流输移与分布规律、沉沙池淤沙时空分布规律,寻求首部枢纽粗颗泥沙临界不淤流速,对减少有害泥沙引入,增长沉沙池使用寿命、提高灌区输配水利用效率具有重要意义。本研究以山西尊村引黄灌区首部枢纽为研究区,通过对一级泵站首部枢纽2019年夏灌期泵前黄河口至
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近年来,受黄河来水来沙量大的影响,引黄灌区泥沙问题愈发严重,干渠、沉沙池淤积严重,灌区输配水利用效率不高,严重影响灌区工农业的发展。进一步探究首部枢纽挟沙水流输移与分布规律、沉沙池淤沙时空分布规律,寻求首部枢纽粗颗泥沙临界不淤流速,对减少有害泥沙引入,增长沉沙池使用寿命、提高灌区输配水利用效率具有重要意义。本研究以山西尊村引黄灌区首部枢纽为研究区,通过对一级泵站首部枢纽2019年夏灌期泵前黄河口至泵后沉沙池出口7个监测断面测速、测深、测宽、取浑水样,分析了泥沙含量、粒径级配、沉速、启动流速等,研究修正了适用于首部枢纽的挟沙力公式、扬动流速公式;对首部枢纽湖泊型沉沙池12个采样点沿垂向间隔30cm取样,分析了湖泊型沉沙池淤沙时空分布特征;结合Solidworks三维建模软件和CFD数值模拟软件对泵站前池水流流态等进行数值模拟分析,结合前池现状分析造成前池泥沙淤积和输入的原因。研究结果表明:（1）进入干渠的泥沙约59.2%为粒径小于0.05mm的细沙、中沙,约40.8%为粒径大于0.05mm的粗沙,悬移质主要由0.006—0.2mm粒径泥沙组成,入渠最大粒径泥沙为3.5mm,引水口断面淤积严重,建议开展清淤工作。（2）入渠泥沙含量与机组流量成正比,在减少入渠泥沙含量的同时需要保证输配水效率,建议单台机组流量控制在7.50m3/s左右时可以有效减少粗沙的引入,从而减少入渠泥沙含量。（3）首部枢纽沉沙池对大于0.05mm粒径的泥沙沉沙效果明显,为了减少粗颗粒泥沙的引入,增加沉沙池的使用年限,缓解干渠淤积,建议黄河口流速控制在0.28m/s以下,引水口流速控制在0.30m/s时最宜。（4）对于泵后干渠段,为了缓解干渠淤积,建议定时冲刷渠道,工业、灌溉用水时,流速控制在0.42m/s最宜,冲刷时流速应不小于2.06m/s,以实现干渠冲淤平衡。首部枢纽悬移质主要以0.006—0.2 mm粒径泥沙为主,干渠悬移质泥沙含量与来水流量呈正相关,泵后淤积与泵前各断面流速、悬移质粒径大小有关。（5）泵站前池数值模拟速度云图、泥沙体积分数云图、速度矢量图与现状相似,较好的模拟还原了前池流态及泥沙淤积分布规律。（6）湖泊型沉沙池具有良好的沉降泥沙效果,设计初沉沙效果最好,现行状态下仍可以较好的沉降大部分大于0.05mm粒径的粗颗粒泥沙,建议机械定期清理湖泊状沉沙池入口及中央。
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