龍頭山前置式攔污柵設計簡述

杜楠

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 工程概況

龍頭山水電站樞紐工程位于江西省豐城市境內，是贛江干流的最后一個梯級電站，壩址控制流域面積72810km2，壩址多年平均流量1890m3/s，正常蓄水位24.20m，總庫容6.79億m3，電站裝機240 MW，航道等級Ⅲ級，為Ⅱ等大（Ⅱ）型工程。

根據樞紐總布置方案，自左至右布置了：魚道、河床式廠房、左岸連接重力壩、1孔排漂閘、24孔溢流閘壩、右岸連接重力壩、1000t級船閘、右岸連接土壩等。

龍頭山樞紐裝機240MW，安裝8臺燈泡貫流式機組，為河床式廠房，布置于左岸，采用水平進廠方式，主要由主廠房、安裝場、副廠房、GIS樓等組成。主廠房布置順水流方向由攔污柵、進水渠、進口檢修閘門、上游防洪墻、主廠房、下游防洪墻、出口檢修閘門及尾水渠等部分組成，按高程分廊道層、流道層、運行層等3層。

主廠房長174.3m，流道底板總長度67.80m。攔污柵呈斜線布置于廠房上游，距主廠房上游邊線最近距離為58.8m，與水平向夾角42.5°，采用垂直攔污柵。工程共設27扇攔污柵，孔口尺寸8.5m×17.5 m，攔污柵底檻高程EL.10.0m，結構設計水頭4m，柵體為4節疊梁型式，采用實腹式主梁滑塊支承結構。攔污柵檢修采用20t汽車起吊。攔污柵中隔墩采用上游端帶圓弧直線型式，上游圓弧半徑0.75m，中隔墩頂部高程27.50m，墩長12.8m，在中隔墩下游設置6m寬清污橋，閘墩方向與水流方向一致。清污橋與左岸廠區內公路相連通。攔污柵上游設外接攔污鋼板進行清污。

前置式攔污柵的布置不同于傳統攔污柵緊靠上游檢修閘門，而是脫離主廠房，獨立于主廠房上游。這種布置可有效地減少主廠房流道尺寸，且不需要專門設置浮式攔污排，工程投資較省；另外在低水頭下可減少廠房水頭損失，增加電站發電效益。

2 水頭損失計算

對于河床式廠房，發電水頭直接決定著電站的效益及經濟指標，在結構布置方面若能減小電站的水頭損失，對于電站意義深遠。攔污柵布置方案的不同，決定著過柵水頭損失的差別，本次根據不同的攔污柵布置計算前置式攔污柵和傳統攔污柵水頭損失的差別。

根據樞紐工程布置方案，分別計算1臺機、2臺機至8臺機滿發工況下兩種攔污柵布置下的水頭損失。根據《水利水電工程進水口設計規范》（SL285-2003）中關于攔污柵水頭損失的計算，分別計算前置 攔污柵和傳統攔污柵的水頭損失，計算成果見表1。

表1 攔污柵水頭損失計算表

式中 β——柵條形狀系數；

B——柵條間距；

S——柵條寬度；

α——柵面傾角；

ξ2——水頭損失系數；

V——柵前平均流速。

根據計算可知，前置式攔污柵在1臺機滿發工況下，2臺機～8臺機滿發工況下水頭損失較傳統攔污柵少0.081m、（0.078～0.014）m，各種流量條件下水頭損失均較傳統攔污柵小，特別是在小流量工況下更為明顯。采用這種布置方式在枯水季節可有效減少廠房引水發電的水頭損失，增加發電效益。

3 電能計算

根據水文資料，查龍頭山壩址天然月平均流量表（表2），計算兩種方案差額電量，具體計算成果見表3。

表2 頭山壩址天然月平均流量表 m3/s

表3 兩種布置方案差額電量計算表

根據計算可知：前置式攔污柵較傳統攔污柵每年多發電940.11萬kW·h，根據江西省上網電價0.45元/kW·h，每年增加發電效益423萬元，經濟效益較為可觀。

4 技術經濟比較

龍頭山水電站樞紐工程對前置式攔污柵和傳統攔污柵從工程布置、工程投資、工程效益等方面進行比較，具體比較見表4。

根據比較可知：兩方案各有優缺點，前置式攔污柵可有效減少水頭損失，增加發電電量，增加發電效益，且工程總投資較省；傳統攔污柵結構布置緊湊，但水頭損失較大，電量損失較多，且工程總投資較省；經綜合比較，前置式攔污柵在減小發電水頭損失，增加電站發電效益，工程總投資方面均優于傳統攔污柵。

5 結論及建議

（1）前置式攔污柵只適用于低水頭大流量的貫流式機組，且機組臺數大于5臺以上的，這樣其經濟效益才能顯現出來。

（2）前置式攔污柵可有效減少發電水頭損失，增加發電量，提高電站發電效益。

表4 前置式攔污柵與傳統攔污柵技術經濟比較表

（3）前置式攔污柵因脫離主廠房，需專門設置攔污柵閘，但可取消廠房上游攔污排，工程投資較省。