樊　勇，李婷婷

(湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 41004)

淺析翻板閘壩在小水電站的運(yùn)用

樊勇，李婷婷

(湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 41004)

摘要：根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，明確龍家山水電站樞紐布置方式及以發(fā)電為主的功能要求，并兼顧過(guò)木通航等功能要求后，通過(guò)對(duì)鋼閘門(mén)閘壩及自動(dòng)翻板閘壩兩種可行方案進(jìn)行比較、分析、評(píng)價(jià)，最終選定設(shè)計(jì)方案。表3個(gè)。

關(guān)鍵詞：小水電站；自動(dòng)翻板閘壩；壩型；方案；比選

1壩型和樞紐布置原則

龍家山水電站是以發(fā)電為主，兼顧過(guò)木通航等綜合利用的工程。樞紐布置應(yīng)在滿足各開(kāi)發(fā)目標(biāo)的前提下合理布置；各建筑物的布置應(yīng)相互協(xié)調(diào)，互不干擾，調(diào)度管理方便，運(yùn)行安全可靠。

壩址洪峰流量大，洪水陡漲陡落，因而泄洪問(wèn)題是樞紐布置和工程設(shè)計(jì)的主要矛盾。本工程為河床式電站，發(fā)電廠房占用一定的泄洪寬度，在妥善解決泄水建筑物布置的前提下，應(yīng)因地制宜滿足廠房、斜面升船機(jī)等建筑物的布置要求。

壩址1 km范圍內(nèi)砂石料儲(chǔ)量可滿足建壩要求，而且工程建筑物有部分的開(kāi)挖料可供利用，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，?yōu)選各主要建筑物的結(jié)構(gòu)型式和樞紐布置(見(jiàn)表1)。

總體方案應(yīng)技術(shù)可行，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理。

2壩型選擇

本工程壩址段平順，地勢(shì)平坦，根據(jù)壩址區(qū)地形、地質(zhì)和建筑材料等自然條件，并考慮本工程位于氵米水中上游，洪量大，要求泄流能力強(qiáng)，結(jié)合壩高、泄洪建筑物及樞紐布置等要求，且要嚴(yán)格控制上游保護(hù)農(nóng)田洪水標(biāo)準(zhǔn)的雍水高度，需大孔口閘孔出流，近乎全河床泄流，可采用低堰壩型。擬定的比較方案有：橡膠壩、鋼閘門(mén)閘壩及自動(dòng)翻板閘壩。

表1　水庫(kù)特性指標(biāo)

本工程至少要高5.0 m的橡膠壩袋，而堰頂寬度要滿足空袋平鋪寬度(至少17.5 m寬)，與自動(dòng)翻板閘壩相比，要增加60%的壩體工程量和30%的開(kāi)挖工程量，其造價(jià)并不經(jīng)濟(jì)。另外，橡膠袋在放空泄流過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的晃動(dòng)和搖擺，造成橡膠袋的裂縫，縮短使用壽命。因此，在壩型選擇時(shí)排除了橡膠壩，故只作鋼閘門(mén)閘壩和翻板閘壩兩種方案比較。因當(dāng)?shù)厣奥咽|(zhì)量好、儲(chǔ)量豐富、運(yùn)距近，兩種壩型材料均盡量采用混凝土，壩體為C10混凝土，壩殼、底涵、邊墩、護(hù)坦為C20鋼筋混凝土，基礎(chǔ)齒槽為C15混凝土。

根據(jù)地形、地質(zhì)條件，鋼閘門(mén)閘壩、水力自控翻板閘門(mén)閘壩均是目前成熟的壩型，在技術(shù)上均是可行的。

鋼閘門(mén)閘壩方案的主要優(yōu)點(diǎn)是泄流能力大、水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度靈活，通過(guò)閘門(mén)不同組合的開(kāi)啟調(diào)度方式，可以應(yīng)對(duì)各種頻率洪水。缺點(diǎn)是金屬結(jié)構(gòu)件及土建工程量大，施工較復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，造價(jià)昂貴，今后維修工作量大。

自動(dòng)翻板閘門(mén)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是水庫(kù)運(yùn)行方便，翻板門(mén)可隨水庫(kù)水位的升降自動(dòng)啟閉，在來(lái)水量大于取水量時(shí)，總能保持上游水位不低于正常水位；由于閘門(mén)能自動(dòng)運(yùn)行，一般不需要人員操作。不足之處是翻板閘門(mén)淹沒(méi)在洪水中運(yùn)行，門(mén)板具有一定的阻水作用，需增加泄洪寬度，故將壩址河道擴(kuò)寬了50 m。

2.1　鋼閘門(mén)閘壩

水庫(kù)正常蓄水位為93.20 m，攔河壩采用C10混凝土外包0.5 m厚C20鋼筋混凝土，壩頂總長(zhǎng)151 m(不含廠房及左岸斜面式升船機(jī))，建基高程81.5 m，壩頂高程97.50 m，最大壩高16.0 m，河床范圍內(nèi)為泄洪建筑物和廠房及升船機(jī)，總長(zhǎng)223.42 m；溢流壩為混凝土WES曲線堰，溢流凈寬130 m，設(shè)13孔溢流堰，堰頂設(shè)10 m×6 m(寬×高)的鋼制弧形工作閘門(mén)及1道檢修閘門(mén)，采用位于閘墩頂部工作橋上的起閉機(jī)起閉。溢流堰設(shè)計(jì)定型水頭為8.5 m，堰面曲線為y=0.077 24x1.85，下設(shè)反弧段，反弧半徑為5 m，角度為33.69°。14個(gè)閘墩厚度均為1.5 m，頂部高程97.5 m。

消能方式為底流消能，消力池底板高程 83.0 m，池長(zhǎng)21.25 m，池深2.1 m，后接10.0 m長(zhǎng)護(hù)坦護(hù)腳。

左岸升船機(jī)壩段為漿砌石重力壩，長(zhǎng)7.0 m，壩頂高程96.5 m，基礎(chǔ)高程83.0 m，最大壩高13.5 m。

2.2　自動(dòng)翻板閘壩

水庫(kù)正常蓄水位為93.20 m，攔河壩采用混凝土壩，壩頂總長(zhǎng)173.6 m，建基高程81.50 m，壩頂高程93.2 m，最大壩高11.7 m。

河床除廠房外，全部布置泄洪建筑物，泄洪寬度170.6 m，固定壩為梯形斷面，頂寬10.5 m，底寬15.5 m，堰頂高程88.20 m，堰基座高度為6.7 m。為減少揚(yáng)壓力和基巖滲漏，在迎水面2 m處進(jìn)行帷幕灌漿處理，灌漿孔距2 m，深入基巖不少于5 m，灌漿壓力5～6 kg。固定壩堰頂設(shè)置17扇孔口尺寸為5 m×10 m(高×寬)的鋼筋混凝土自動(dòng)翻板閘門(mén)。

消能方式為底流消能，根據(jù)計(jì)算只需設(shè)護(hù)坦。經(jīng)百余處工程實(shí)踐檢驗(yàn)，淹沒(méi)出流的低壩，其護(hù)坦長(zhǎng)度為門(mén)高的3倍，本工程取護(hù)坦長(zhǎng)15 m，護(hù)坦高程82.0 m。

右岸為廠房，左岸為斜面式升船機(jī)，除邊墩外無(wú)非溢流壩段。

對(duì)兩種壩型在正常水位條件下的工程特性(廠房、升船機(jī)工程造價(jià)相近，未納入比較)及主要工程量、投資指標(biāo)進(jìn)行比較(見(jiàn)表2～表3)。

表2　壩型工程特性比較

表3　壩型主要工程量、投資指標(biāo)比較

通過(guò)方案比選可以看出，在相同的壩高、相同的泄流能力下，翻板閘門(mén)泄流段雖然比鋼閘門(mén)壩泄流段有所增長(zhǎng)(長(zhǎng)22.6 m)，但河道寬度能滿足布置需要，且造價(jià)節(jié)省1 072.658萬(wàn)元，故推薦自動(dòng)翻板閘壩方案。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)龍家山樞紐工程選用翻板閘門(mén)的分析說(shuō)明，翻板閘壩在小型水電工程中總體布置簡(jiǎn)單、工程量小、施工方便、進(jìn)度快、投資省。在后期由于翻板閘門(mén)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅支撐部分為金屬結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的維修簡(jiǎn)單、成本低、閘門(mén)轉(zhuǎn)運(yùn)靈活、管理方便。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡(jiǎn)介：樊勇(1985-)，男，助理工程師，主要從事大壩安全監(jiān)測(cè)工作。

收稿日期：2015-06-30