劉頌波，卓 勝

（贛州市水利電力勘測設(shè)計研究院，江西 贛州 341000）

1 工程概況

峽山水電站工程地處貢水干流江西省于都縣境內(nèi)河段，壩址位于于都縣羅坳鎮(zhèn)峽山村，距縣城約30 km。水電站是以發(fā)電為主，兼有航運等綜合效益的中型水利樞紐工程。

峽山水電站工程樞紐主要建筑物呈“一”字形布置，從左至右依次為左岸非溢流壩、船閘、溢流壩、河床式發(fā)電廠房、右岸非溢流壩和變電站等。壩址控制集水面積 16013 km2，水庫正常蓄水位 109.80 m，上游設(shè)計洪水位 114.68m（P＝2%），上游校核洪水位 116.69 m（P＝0.33%），水庫總庫容9600萬m3。電站為日調(diào)節(jié)河床式電站，電站裝機 3×11.7 MW，保證出力 4.54 MW，多年平均發(fā)電量1.3261億kW·h，年利用小時3778 h，電站總裝機容量為35.1 MW。

峽山水電站屬低水頭徑流式水電站。我們知道低水頭徑流式水電站進水口攔污柵一般常規(guī)設(shè)計是在電站前沿布置攔污浮排，電站進水口布置攔污柵。本工程則通過方案比較最終采用外置式攔污柵，把攔污柵移出電站外，設(shè)于進水渠口，把進口攔污柵布置在攔砂坎位置，攔污柵底坎與攔砂坎結(jié)合設(shè)計。

2 攔污柵功能及布置形式[1]

2.1 攔污柵功能

攔污柵的功能可以防止漂木、樹枝、樹葉、雜草、垃圾、浮冰等漂浮物隨水流帶入進水口，同時不讓這些漂浮物堵塞進水口，影響進水能力。

低水頭徑流式水電站的站址一般處于某個流域的中下游河段，站址以上集雨面積大，流經(jīng)人口聚居點多，這些河段的河水往往具有流量大、垃圾多的特點。每當(dāng)汛期來臨，河流的中上游，都有大量的垃圾被沖入河中，隨河水流走，給中下游電站的正常運行造成嚴(yán)重的威脅。

2.2 攔污柵布置形式

低水頭徑流式水電站攔污柵布置一般有內(nèi)置式和外置式兩種方式。

1）內(nèi)置式。攔污柵就布置在電站廠房前部，柵墩屬于廠房的一部分，攔污柵一般設(shè)一個傾角，后面是機組檢修閘門。其特點：每臺機組具有獨立的攔污柵，柵面積小，深度大，過柵流速較大，一般達到1.0 m/s以上，且流速分布不均勻，靠近流道口處的過柵流速更大，清污困難。

2）外置式。攔污柵布置在電站進水渠口，離開廠房有一定的距離，柵墩是獨立于廠房的砼結(jié)構(gòu)，與廠房砼結(jié)構(gòu)沒有聯(lián)系，柵葉立面布置可以是傾斜的或垂直的，攔污柵底坎與攔砂坎結(jié)合設(shè)計，以降低土建投資。其特點：所有的機組共用一道攔污柵，攔污柵總面積大，深度小，過柵流速較小，一般在0.8 m/s以下，尤其是電站不滿發(fā)時，過柵流速更小，且流速分布較為均勻，清污方便容易。

3 攔污柵布置形式的比選

我們根據(jù)本工程具體情況，并針對河床式發(fā)電廠房攔污形式，進行了兩種方案的比較。

3.1 方案Ⅰ[2],[3]

本方案只設(shè)一道攔污設(shè)施，將廠房攔污柵前移，與攔砂坎結(jié)合布置。

方案布置：由于發(fā)電廠房進口段不設(shè)攔污柵，可縮小廠房進口段寬度（水流方向）和發(fā)電廠房主機間段的長度（壩軸線方向）。

該方案主機間段長 59.00 m，進口段寬度 11.2 m（其中向上游側(cè)外挑1.2 m），布置廠房檢修閘門。進水渠渠口設(shè)置外置式攔污柵，攔污柵底坎與攔砂坎結(jié)合設(shè)計，攔砂坎采用C15砼重力式結(jié)構(gòu)，建基面高程 96.00～98.00 m，座落在弱風(fēng)化中粗?；◢弾r地基上，坎頂寬5.6 m，坎頂高程102.50 m。攔污柵平面布置成折線型，攔污柵共設(shè) 21孔，每孔凈寬 8.0 m，柵墩寬 1.5 m，垂直壩軸線方向直線段長86.7m，共設(shè)9孔攔污柵，與壩軸線成60°角斜線段長114 m，共設(shè)12孔攔污柵，與岸坡連接段墩墻長30 m。攔污柵上部設(shè)清污工作橋平臺，平臺高程與壩頂高程齊平為118.70 m。攔污柵垂直布置在擋砂坎上，共布置21孔，每孔布置一扇攔污柵。攔污柵孔口尺寸為8 m×14.19 m（寬×高）。底坎高程 102.50 m，設(shè)計水頭為0.5 m。柵體為平面滑動鋼柵，分為5節(jié)，每節(jié)為2.92 m，節(jié)間用聯(lián)接板連接。主要材料為Q235。在攔污柵槽前設(shè)有液壓清污抓斗導(dǎo)槽，以利液壓清污抓斗垂直升降。本工程共布置2套清污抓斗。攔污柵啟閉設(shè)備為2×100 kN雙向門式啟閉機，21孔共用2臺，直線段與斜線段各設(shè)置一臺雙向門機啟閉。

3.2 方案Ⅱ[4]

本方案要達到同等攔污效果，須設(shè)二道攔污設(shè)施，發(fā)電廠房進口段布置攔污柵，進水渠上游布置攔污浮排。

方案布置：發(fā)電廠房進口段布置攔污柵和檢修閘門。為滿足攔污柵過柵流速和結(jié)構(gòu)要求，廠房進口段寬度（水流方向）和發(fā)電廠房主機間段的長度（壩軸線方向）應(yīng)相應(yīng)加大。該方案主機間段長69.10 m，進口段寬度 17.2 m（其中向上游側(cè)外挑 1.2 m）。

按照規(guī)范要求攔污浮排角度在15°～30°之間，由于地形條件限制，與河床水流方向的夾角約為30°，攔污浮排由43節(jié)雙浮筒和掛柵組成，直線長度L＝216.0 m，矢高15.0 m，一節(jié)浮排長度為5.6 m。掛柵為活動掛柵，掛柵與浮筒為鉸接，在一定的反向壓力下，掛柵可以旋轉(zhuǎn)，允許漂浮物從掛柵下通過。浮筒上游欄桿下部分裝有擴張網(wǎng)攔住由于風(fēng)浪推高而翻過攔污排的漂浮物，并在浮筒上鋪設(shè)花紋鋼板作為人行便橋，浮筒之間用銷軸連接。設(shè)計水頭差0.5 m。由于在水流的作用下浮排的中段會向下游方向凸起，使得錨頭處的負(fù)荷加大，所以在浮排下游2/3處設(shè)三根牽引鋼絲繩，以限制浮排反向凸起。為了確保進水口和泄水建筑物的安全，不允許浮排在隨意位置斷開，在浮排的下游活動錨頭處設(shè)有安全銷軸。這樣，可減少浮排斷排后浮筒對電站進水口和泄水閘的威脅，保證水工建筑物的安全。自浮式活動錨頭裝置設(shè)兩套，分別安裝在上、下游的支墩內(nèi)。錨頭為平面臺車式支架。設(shè)4只滾輪作為正、反向支撐。并分別在錨頭與浮排的連接處設(shè)置了側(cè)向支撐，錨頭在支墩內(nèi)的運行，由浮排支架隨水位變化上下浮動。

3.3 方案比選

兩方案具體工程量和投資比較情況見表1。對兩方案進行比較：

1）由于地形條件限制，本工程廠房位置靠右岸山體布置，方案Ⅰ發(fā)電廠房主機間段的長度小，廠房進出水流水力條件容易滿足，可避免大范圍開挖；方案Ⅱ發(fā)電廠房主機間段的長度比方案Ⅰ多10 m，廠房進出水流水力條件不好，影響電站發(fā)電效益。

2）根據(jù)類似工程經(jīng)驗，方案Ⅱ攔污浮排的攔污效果不是十分理想，汛期較重的污物容易進入廠房進水口。而方案Ⅰ將廠房攔污柵前移與攔砂坎結(jié)合布置，在我們設(shè)計的多個工程中已采用，效果良好。

3）方案Ⅰ工程投資比方案Ⅱ節(jié)省426.81萬元。

綜合比較，推薦采用方案Ⅰ，采用外置式攔污柵布置方案，即將廠房攔污柵前移，與攔砂坎結(jié)合布置，詳見圖 1、圖 2。

表1 兩方案主要工程量、投資表

圖1 方案Ⅰ進水渠口攔沙坎及攔污柵平面布置圖

圖2 方案Ⅰ攔沙坎及攔污柵墩剖面圖

4 結(jié)語

峽山水電站現(xiàn)已蓄水發(fā)電運行，電站進水口流態(tài)較平順，攔污柵前后看不到跌水，水頭損失小，整個電站運行良好，基本達到設(shè)計的預(yù)期效果。由于外置式攔污柵具有一定的優(yōu)勢，我們不但在新建電站采用，而且一些原來采用了內(nèi)置式攔污柵的已建電站，也進行了改造，把攔污柵改成了外置式，并在實踐中取得了較好的經(jīng)濟和管理效果。但應(yīng)值得注意的是：外置式攔污柵，與廠房之間有一定的距離，隔著電站的進水渠，如有人、畜或其它雜物，掉入電站進水渠內(nèi)，就會被直接沖入水輪機中，從而威脅人、畜生命安全及電站的運行安全，攔污柵與廠房之間的這一段區(qū)域，應(yīng)加強安全管理。

［1］SL258－2003，水利水電工程進水口設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］贛州市水利電力勘測設(shè)計研究院.江西省于都縣峽山水電站工程初步設(shè)計報告［R］.2010.

［3］徐前明.低水頭徑流式小水電站外置式攔污柵的優(yōu)勢及設(shè)計方法［J］.建筑科技與管理，2011（5）.

［4］勒兆嵐，饒英定，儀 彤.江西廖坊水利樞紐攔污排設(shè)計［J］.人民長江，2012（2）：83～84.