唐貴年

SWQ型排沙清淤系統(tǒng)在中小型水庫排沙清淤中的應(yīng)用

唐貴年

武威市古浪縣曹家湖水庫位于甘肅省石羊河流域的古浪河支流，屬小(1)型水庫，承擔(dān)著下游古浪河灌區(qū)9萬畝（0.6萬hm2）農(nóng)田的灌溉任務(wù)，對(duì)古浪縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。

由于流域水源涵養(yǎng)能力較差，沙土流失嚴(yán)重，降雨時(shí)水流泥沙含量高，水庫淤積嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，曹家湖水庫1958—1989年淤積總量達(dá)270萬m3，年平均淤積量8.7萬m3。1990—1999年淤積總量達(dá)100萬m3，年平均淤積量10萬m3。淤積量占到總庫容的40%，增加了棄水，使寶貴的水資源得不到有效利用，農(nóng)業(yè)灌溉效益逐年衰減，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成很大損失。

水庫清淤設(shè)備適用分析

為選擇合適的設(shè)備在水庫進(jìn)行排沙清淤，甘肅省水利水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心受托對(duì)水庫淤積泥沙正規(guī)化性質(zhì)進(jìn)行取樣檢測(cè)。依據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50159—92)，檢測(cè)結(jié)果如下：

①“泥水混合物”樣本檢測(cè)。測(cè)得懸移質(zhì)含沙量為233kg/m3，水沙質(zhì)量比為3.90，水沙何種比為10.3。

②“淤泥”樣本檢測(cè)。測(cè)得原濕樣單位體積質(zhì)量為1740kg/m3，測(cè)得泥沙密度為2630kg/m3。

對(duì)淤積物理化性質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析和充分論證，得出結(jié)論是水庫淤積物適應(yīng)SWQ型排沙清淤系統(tǒng)工作運(yùn)行。

SWQ型排沙清淤系統(tǒng)的應(yīng)用

1.系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)由SWQ-150型沙污水潛電泵、工作平臺(tái)、浮船、輸沙管路、浮桶和發(fā)電機(jī)組等主要設(shè)備組成。主要參數(shù)為：流量150m3/h，揚(yáng)程22m，轉(zhuǎn)速950n/min，配套功率22kW，通過最大粒徑45mm，出水管直徑150mm。

該系統(tǒng)和其他水庫清淤設(shè)備比較，最大的優(yōu)點(diǎn)是水泵可潛入水下作業(yè)，潛水泵由固定在工作平臺(tái)上的龍門架支承，卷揚(yáng)機(jī)提吊，可根據(jù)水深自由升降。水泵出水口連接排沙管，排沙管由浮桶支承浮在水面，出水口接在水庫輸水洞口。工作平臺(tái)、龍門架、大小浮船、浮桶由鋼材焊制，涂防銹漆保護(hù)。水泵動(dòng)力及照明由柴油發(fā)電機(jī)組供給，電纜輸送。每套清淤裝置可單獨(dú)運(yùn)行，亦可多臺(tái)聯(lián)合運(yùn)行。

由于水庫淤積物沉積時(shí)間長(zhǎng)，顆粒細(xì)小，又經(jīng)長(zhǎng)期的水壓作用，密度達(dá)到2630kg/m3，粒徑小于0.16mm的顆粒占99.51%，且呈水平狀存在，原設(shè)備工藝的效率不理想。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析、試驗(yàn)，對(duì)原設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，即另外增加1臺(tái)250Q180-60型潛水電泵，將壓力水通過高壓膠管輸至沙污潛水泵底部，通過焊接在清淤泵上的鋼管及鋼管上的噴嘴，將壓力水直接沖擊淤泥表面，再通過清淤泵的攪拌，使水和淤積物充分混合，用主葉輪抽到排沙管。改進(jìn)后的清淤效率大大提高，排水量達(dá)到25%～35%。整個(gè)系統(tǒng)采用拉動(dòng)浮船左右移動(dòng)的辦法，使清淤裝置在水平面方向弧形移動(dòng)，清除該圓弧范圍內(nèi)的泥沙。清淤深度視水庫水深而定，若水庫蓄水較深，在水泵揚(yáng)程范圍內(nèi)清淤可淺一些，但最終要清至設(shè)計(jì)死水位深度。輸沙距離加長(zhǎng)時(shí)要增加小浮船，加接排沙鋼管，一般每延長(zhǎng)一次輸水距離，要加接3節(jié)排沙鋼管和3組小浮船。

2.系統(tǒng)運(yùn)行工藝流程

根據(jù)潛水電泵設(shè)備性能和水庫淤積成因及水力條件，采用機(jī)械清淤和水力排淤相結(jié)合的形式，機(jī)械清淤用SWQ型沙污潛水電泵，通過水泵的付葉輪沖擊攪拌泥沙，使固體和液體充分混合，用主葉輪將固液混合物送入排沙管，排沙管口接入輸水洞，結(jié)合灌溉輸水，用水力將泥沙排入田間，既起到水庫清淤的作用，又不致因泥沙堆放造成新的環(huán)境問題，還可使淤積泥沙改良土壤，增強(qiáng)肥力。水庫排沙清淤工藝流程如圖1所示。

3.清淤設(shè)備在水庫清淤中的應(yīng)用特點(diǎn)

①適應(yīng)性。此設(shè)備在古浪縣曹家湖水庫的試運(yùn)行中，泥沙顆粒小于45mm，水位、淤積物理化性質(zhì)、水溫和電源等各方面條件適應(yīng)該設(shè)備要求。

②可靠性。該系統(tǒng)的主要設(shè)備沙污潛水泵，為電機(jī)與水泵同軸一體的水力機(jī)械。電機(jī)采用油室密封方式，內(nèi)設(shè)3道油封和1道雙端機(jī)械密封，能有效防止高壓水和雜質(zhì)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔。采用過熱、進(jìn)水檢測(cè)等保護(hù)措施，保證機(jī)組在較惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)期安全運(yùn)行。水泵吸收國外先進(jìn)技術(shù)，主葉輪、噴水葉輪和攪拌葉輪等主要過流部件采用高硬度的高鉻鑄鐵制造，耐磨損、耐腐蝕，無堵塞、排污能力強(qiáng)，能有效通過較大固體顆粒，具有選材精良、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、過流通道寬闊、排沙能力強(qiáng)、適合輸送固體顆粒的液體、設(shè)備性能可靠等特點(diǎn)。

③操作性。該系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、緊湊，易操作，一般工人經(jīng)過培訓(xùn)即可上崗操作。

④安全性。該系統(tǒng)設(shè)備的工作平臺(tái)浮在水面，操作主要在工作平臺(tái)上，工作環(huán)境安全；淤積物溫度在40℃以下，而且不會(huì)產(chǎn)生易爆氣體，設(shè)備環(huán)境安全。

圖1 水庫排沙清淤工藝流程

系統(tǒng)效益及發(fā)展前景

SWQ型排沙清淤系統(tǒng)在曹家湖水庫清淤共歷時(shí)130天，每天運(yùn)行20h，排泥水39萬m3，排沙量按35%計(jì)，共計(jì)排除13.65萬m3。系統(tǒng)每套設(shè)備投資37萬元，年運(yùn)行維修管理和設(shè)備折舊費(fèi)20萬元，總投資57萬元。按正常運(yùn)行計(jì)算，綜合清淤單價(jià)為1.33元/m3，大大低于水庫工程建設(shè)及改建的單方投資，清淤后可增大有效庫容，減少棄水，增加保灌面積，提高灌區(qū)經(jīng)濟(jì)效益，效果極為顯著。

甘肅省古浪縣曹家湖、十八里堡和大靖峽水庫現(xiàn)淤積總庫容達(dá)680萬m3，共計(jì)劃引進(jìn)4套系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行清淤，計(jì)劃清淤周期11年，年清淤60萬m3，清除現(xiàn)有淤積泥沙后，可開始下一輪新積泥沙的清除，依次輪流進(jìn)行可使水庫淤積逐步清除，確保水庫調(diào)蓄功能發(fā)揮，緩解水資源供需矛盾，進(jìn)一步改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，促進(jìn)古浪縣國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

甘肅省古浪縣水務(wù)技術(shù)推廣中心）