河水滴灌重力沉沙过滤池的设计

呼图壁县水利水电勘察设计所

　　目前，新疆高效节水建设已进入利用地表水为

主要水源的新阶段。新疆多为山溪性河流，泥沙含

量高，如何处理地表水泥沙成为今后建设田间高效

节水的关键制约因素。河水滴灌大首部技术，经在

昌吉、阿勒泰两地州15151515个工程试点示范证明，运用

该技术处理地表水泥沙，完全满足喷滴灌对水质的

要求，具有广泛的应用前景。

一、技术背景

二、技术概况（1111）

我们自主研发的系列沉沙过滤池技术 ,,突破了当前普遍使用的机械加压过滤方式，通过工程设施，利用水体自重实现滴灌水质的标准过滤，并利用地形纵坡，实现河水自压滴灌。通过几年的不断优化设计 ,针对不同的水源条件及不同的水质泥沙含量 ,有不同的组合形式供采用,目前已有三种形式15座大首部在使用,正在施工的还有两种形式。

二、技术概况（2222）

河水滴灌沉沙过滤池

用以沉降挟沙水流中泥沙颗粒大于设计沉降

粒径的泥沙，并通过不锈钢滤网处理泥沙、漂浮物、浮游生物等杂物的建筑物。

按水流由沉沙池向过滤池溢流的方向分为：

双向内斜跨式沉沙过滤池、双向外斜跨式沉沙过滤池、单向斜跨式沉沙过滤池。

按适应不同的地形条件，分为：大首部和小首部。

二、技术概况（3333）

大首部：包括双向内、外斜跨式沉沙过滤池。应具有以下特征：

1、利用自然地形纵坡条件，通过管道集中输水，实现田间自压滴灌。适用地形纵坡＞15‰。

2、采用工程设施，集中处理河水中的泥沙、浮游

生物等杂物。

3、控制面积在1~3万亩，同时给灌区多个独立的

田间滴灌系统供水。

二、技术概况（4444）

小首部：一般指单向斜跨式沉沙过滤池。应具有以下特征：

1、沉沙过滤池设在田间滴灌系统附近，适用地形纵坡＜10‰。

2、采用工程设施处理河水中的泥沙、浮游生物等

杂物，仅用常规一半的压力维持田间滴灌系统运行。

3、控制面积＜0.13万亩，给单个田间滴灌系统供水。

二、技术概况（5555） 双向内斜跨式沉沙过滤池由上游联接段、沉沙池、过滤池（

包括集污槽、清水池）、下游联接段、排沙、排水廊道等部分组成，如图所示。适用含沙量较大的水源条件及纵坡较大的地形条件。

二、技术概况（6666） 双向外斜跨式沉沙过滤池由上游联接段、沉沙池、过滤池（

包括集污槽、清水池）、下游联接段、排沙、排水廊道等部分组成，如图所示。适用含沙量较小的水源条件及纵坡较大地形条件。

二、技术概况（7777） 单向斜跨式沉沙过滤池由上游联接段、沉沙池、过滤池、集

污槽、清水池、下游联接段、排沙、排水廊道等部分组成，如图所示。适用控制面积小及地形纵坡较小地形环境。

二、技术概况（8888）

� 系列沉沙除漂浮物和浮游生物过滤池::::1.单向斜跨式沉沙除漂去生过滤池;2.双向外斜跨式沉沙除漂去生过滤池 ;3.双向内斜跨式沉沙除漂去生过滤池 ;4.溢流屋脊式沉沙除漂去生过滤池 ;5.双向内外斜跨式沉沙除漂去生过滤池。 申请发明专利申请号:201110033826.4

三、沉沙过滤池的设计原理

• 利用水体自重,实现泥沙等杂物的过滤;• 利用地形纵坡,实现自压滴灌;• 利用水体自流状态,实现自动冲洗。

利用地表水建设田间高效节水工程，是当前与今后新疆农业节水的发展方向。本项目的核心技术是水利主管部门积极倡导、大力支持的新技术。

四、沉沙过滤池的设计

1.1.1.1.沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准

1)大首部出池泥沙允许粒径范围为0.1mm~0.15mm。

2)小首部出池泥沙允许粒径不宜超过0.05mm。

3)大于等于泥沙允许粒径的泥沙沉降率宜取80%~85%。

四、沉沙过滤池的设计

2.2.2.2.工作流量计算 在水源供水流量稳定且无调蓄时，微灌面积可按下

列公式确定：

无淋洗要求时，

Ia=Ea 有淋洗要求时，

IA = EA+ IL

10S d

a

Q tA

Iη

=

四、沉沙过滤池的设计

3.3.3.3.工作深度计算工作段进口水深，应满足下式： H≤△Z+ －(Ilw+iL0)

工作段进口工作深度按下式计算： He = H－△Hk 沉沙池水深宜选择在2.0~3.5m，并按附录A计算。

Cvq

四、沉沙过滤池的设计

4.4.4.4.工作宽度计算沉沙池工作宽度可按下式计算：

Bp= p

p

QH V

四、沉沙过滤池的设计

5.5.5.5.工作长度计算 池厢工作长度可按以下公式 计算确定。

3=10p pVL Hξω

四、沉沙过滤池的设计

6.6.6.6.工作段纵向底坡 2

2icVi

C R≥

四、沉沙过滤池的设计

7.7.7.7.沉沙池冲洗计算 冲洗周期内的淤积量、淤积时间、冲洗周期按附录

A计算。

四、沉沙过滤池的设计

8.8.8.8.溢流堰长度计算

32

02

QLm gHε

=

四、沉沙过滤池的设计

9.9.9.9.滤网长度计算 滤网的有效长度按以下公式计算：

1

QLVL COSα

=

四、沉沙过滤池的设计

10.10.10.10.清水池有效容积计算清水池有效容积计算公式：

W=LW=LW=LW=L×BBBB×HHHH

四、沉沙过滤池的设计图

双向内斜跨式重力沉沙过滤池平面图

四、沉沙过滤池的设计图

双向外斜跨式重力沉沙过滤池平面及剖面图

四、沉沙过滤池的设计图

单向斜跨式重力沉沙过滤池平面图

五、沉沙过滤池的工作原理

沉沙时：当沉沙池水位达到清水池堰顶时，水体溢流，经过100目不锈钢滤网板后，掉入清水池，再通过输水管道，向滴灌系统供水，

冲沙时：沉沙池可以轮换交替冲沙，当一座沉沙池需要冲沙时，其它沉沙池正常工作，给滴灌系统供水，这样的运行方式，提高了大系统的供水保证率。

呼图壁县石梯子乡白杨河村0.80.80.80.8万亩大首部

六、沉沙过滤池的特点

1.集沉沙过滤为一体,具有体积小,占地少,造价低,建设方便的优势;

2.通过工程设施处理泥沙,具有使用安全,操作简单,维护简易的优势;

3.利用自然环境地形条件,具有节能降耗,绿色环保的优势;4.利用水体势能连续冲洗的方式,具有系统工作效率高的优势;5.特有的设计原理及功能,具有实现真正意义的低压滴灌优势;6.解决了田间无电力设施,地表水滴灌投资过高的问题。

清河县3.1万亩大首部

七、沉沙过滤池的优化设计

2010年毛管的滴水试验

毛管的滴水试验140小时,滴头堵塞率7‰，实践证明

过滤池的设计理念是完全可行的。

七、沉沙过滤池的优化设计

七、沉沙过滤池的优化设计

七、沉沙过滤池的优化设计

七、沉沙过滤池的优化设计

2012年，在木垒县和呼图壁县已运行的大首部上，做

了堰上水深与滤网角度的实验；在呼图壁县独山子渠首原水的模型实验，滤网的角度从25°～62°；堰上水深从5cm～10cm；滤网上有或无横压条等多项多组的实验。实验结论是：滤网的安装角度在30°～50°（与水平面的角度）；堰上水深小于10cm；滤网上不设横向压条。

2012年，在呼图壁县大丰镇红山村，建设运行了1座单向斜跨式重力沉沙过滤池控制面积0.24万亩，2个独立的滴灌系统，分别做了安装简易网式过滤器和不装的对比实验，灌溉期结束后，对毛管进行查看，有少许和少量泥土，但从作物的长势来看，产量未受影响。

以上实验的结果，证明这种重力沉沙过滤池的设计理念

是可行的，处理后的水达到滴灌水质的标准。

八、推广与应用

目前，我们运用本技术已在呼图壁县、玛纳斯县、阜康市、木垒

县、青河等县市试点建成15151515座河水滴灌大首部泥沙处理工程，控制耕地

面积30303030万亩。工程运行1-21-21-21-2年来，证明该技术处理的地表水水质符合滴

灌水质要求，能广泛应用于新疆地表水滴灌的首部泥沙处理，节能成效

显著。

木垒县新户乡新沟村2222万亩大首部

2010201020102010年联丰村大首部

1111．双向内斜跨

式沉沙过滤池，适合泥沙含量中等情况，2011201120112011年，在玛纳斯、阜康市、木垒推广应用四座，它们的共同点是地表水水源来自于水库，控制面积在1.2---2.01.2---2.01.2---2.01.2---2.0万亩

之间，运行良好。

玛纳斯县包家店镇控制1.41.41.41.4万亩大首部

木垒县新户乡新沟村2222万亩大首部

2222．双向外斜

跨式沉沙过滤池，适合泥沙含量少的地表水水质泥沙处理，在呼图壁县白杨河村、清河县推广应用2222座，控制面积在0.8--0.8--0.8--0.8---3.1-3.1-3.1-3.1万亩。

它们的共同特点是在水源前已有一座圆中环沉沙池。

呼图壁县石梯子乡白杨河村0.80.80.80.8万亩大首部

清河县3.13.13.13.1万亩大首部

3333．溢流屋

脊式沉沙过滤池，适合泥沙含量大的地表水水源泥沙处理，在呼图壁县龙王庙村推广应用，控制面积2.6万亩，其特点是滤网设置是两级。

河水滴灌将以 ““““重力式河水过滤大首部技术””””为核心技术，对大首部技术进一步研究提升，并将此技术与现有自动化、智能化、低压小流量田间灌溉系统耦合，与不同区域、不同自然条件、不同作物已成熟的高效节水技术成果进行集成，形成相应技术解决方案，制定技术体系，为实现在全疆范围大面积推广提供技术支撑。大首部技术的普及对全疆降低滴灌建设成本、节能减排、执行最严格的水资源管理，实现水资源的合理利用意义重大，相对新疆巨大的滴灌市场该技术的社会经济效益尤为巨大，应用推广前景广阔。

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