者山河水庫工程金屬結構布置和優化設計

摘 要：金屬結構布置和選型的合理性，對金屬結構工程的投資及水工建筑物樞紐的布置等至關重要。者山河水庫金屬結構的合理布置和優化選型設計，有效地改善了水庫樞紐建筑物的總體布置，成功地解決了多功能取水兼放空孔的合理調度運用技術難題，設計方案能夠滿足水庫蓄水和安全運用等功能要求。

關鍵詞：者山河水庫；金屬結構；攔污柵；閘門

1 工程概況

安龍縣者山河水庫位于黔西南布依族苗族自治州安龍縣龍廣鎮納萬村，所在河流龍廣河為珠江流域南盤江水系白水河一級支流。金屬結構設備設置在取水兼放空系統和輸水系統相關建筑物上，將取水管和放空管合二為一，即取水兼放空管。取水兼放空系統包含取水兼放空管進口攔污柵1道（含1套固定式卷揚機QPQ）、事故閘門1扇（含1套高揚程固定式卷揚機QPG），取水兼放空管出口放空偏心半球閥1套、供水檢修閘閥1套、供水多功能活塞閥1套、生態放水檢修閘閥1套及生態放水工作閘閥1套。輸水系統金屬結構設備包括管道各類管徑檢修閘閥、放空排泥閘閥、復合式排氣閥、浮球閥共30套。設攔污柵、閘（閥）門共37扇（套），總工程量約35.0t。

2 金屬結構設備布置

取水兼放空系統布置在大壩左岸，利用導流隧洞改造而成，主要功能是取水和放空[1]。從取水兼放空管進口開始依次設置進口攔污柵和事故閘門，出口放空偏心半球閥、供水檢修閘閥、供水多功能活塞閥、生態放水檢修閘閥和生態放水工作閘閥，保證工程正常取水和放空。

2.1 取水兼放空管進口攔污柵

攔污柵設置在取水兼放空管進口段喇叭口處，孔口尺寸為2.2×2.0-3.0m（寬×高-設計水頭，下同），1孔，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程1242.10m，設計引用流量0.256m3/s，平均過柵流速約0.083m/s，設計水頭3.0m，型式為平面滑動式攔污柵，主支承采用增強四氟滑塊，運行方式為靜水啟閉，柵體重1.5t，拉桿重2.5t，合計重4.0t，柵槽埋件重6.0t。利用1臺QPQ2×50KN-13m固定式卷揚式啟閉機控制，啟閉機啟門力為2×50KN，揚程13m。以拉桿方式連接攔污柵，將攔污柵柵體啟吊至檢修平臺上人工清污或檢修維護，攔污柵前后設置有可靠的水位差儀（與事故閘門共用），監視攔污柵前后水位差，以及時提升攔污柵清除污物，避免出現超過設計水頭的運行工況，防止事故發生。

由于水庫放空時的設計流量為5.12m3/s，過柵流速約1.66m/s，大于人工清污時的過柵流速（1.0m/s），所以水庫放空時利用啟閉機將攔污柵提出孔口鎖定，防止攔污柵受到破壞。

2.2 取水兼放空管進口事故閘門

為了便于下游管道及閥門設備檢修和防止事故工況對閥門及管線的破壞，在取水口攔污柵下游側設置一道事故閘門，施工期利用該閘門擋水，為下游閥門設備及管線的安裝創造條件[2]。

在攔污柵下游設置1扇事故閘門，孔口尺寸為2.2×1.5-19.0m，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程：1242.10m，泥沙淤積低于取水口底檻高程，閘門設計水頭19.0m，閘門型式為平面定輪鋼閘門，采用下游止水的布置方式，運行方式為動閉靜啟，門體重4.0t，埋件重7.0t，選用1臺QPG2×80KN-21.0m高揚程卷揚式啟閉機控制閘門，啟閉機啟門力為2×80KN，揚程21.0m。當取水兼放空管進口攔污柵需要清污或出口閥門需要檢修時，動水閉門擋水，待檢修工作完成后采用小開度提門充水平壓，待閘門前后水壓差小于3m時（水位差儀監控，與攔污柵共用）靜水啟門，提升并鎖定于檢修平臺高程。

2.3 取水兼放空管出口放空閥門

DN800mm放空閥門順水流方向布置在取水兼放空管主管道出口，管道中心高程1243.25m，設計水頭為18.0m，選用型號為PQ947X-06 DN800偏心半球閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，操作運行條件為動水啟閉，平時處于關閉狀態，當水庫需要放空時，開啟該閥。放空偏心半球閥下游側鋼管上設置有法蘭式管道伸縮節。為了防止偏心半球閥震動，在二期混凝土中預埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定偏心半球閥底座。

2.4 取水管供水閥門

在事故閘門和放空閘閥之間的主管上接1根Φ600mm和1根Φ100mm叉管。DN600mm供水閥門布置在Φ600mm的叉管上，距離分岔位置2.5m。管道中心高程1243.25m，設計水頭18.0m，選用型號HS94X4-06-DN600多功能活塞閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，電機功率1.0kW，操作運行條件為動水啟閉。該閥的主要功能是消能減壓、調節流量。該閥長期處于開啟供水狀態，當下游管道或渠道需要檢修時，關閉多功能活塞閥。供水多功能活塞閥上游側鋼管上設置有法蘭式管道伸縮節。在供水多功能活塞閥下游設置1套插入式電磁流量計，型號為LDG-600S-M2C000P3ND，統計供水流量。為了防止多功能活塞閥震動，在二期混凝土中預埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定多功能活塞閥底座。

當水庫需要放空時，先關閉事故閘門和DN600mm供水多功能活塞閥，再關閉取水管檢修閘閥，靜水提啟攔污柵，鎖定在壩頂平臺上，開啟事故閘門及DN800mm放空偏心半球閥放空。待放空、檢修任務完成后，先關閉放空偏心半球閥，靜水關閉攔污柵，再開啟取水管檢修閘閥和DN600mm供水多功能活塞閥供水。

2.5 取水管供水檢修閥門

DN600mm取水管供水檢修閥門設置在供水多功能活塞閥上游側Φ600mm管道上，管道中心高程1243.25m，設計水頭為18.0m，選用型號為Z945X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，運行方式為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態，當下游多功能活塞閥需要檢修時，關閉該閘閥。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

2.6 生態放水工作閥門

DN100mm生態放水工作閥門設置在Φ100mm叉管末，管道中心高程1243.25m，設計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態，向下游河道內下放生態環境水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

2.7 生態放水檢修閥門

DN100mm生態放水檢修閥門設置在生態放水工作閘閥上游側Φ100mm管道上，管道中心高程1243.25m，設計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態，向下游放生態用水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

3 結束語

者山河水庫工程金屬結構布置及設備選型過程中，嚴格按照技術規范標準要求進行，并充分考慮設計方案的技術先進性、投資經濟性、操作安全性、調控運行便捷性、維護方便性等要素，進行全面論證分析和優化設計。經專家評審，優化設計方案能夠滿足水庫蓄水、防洪等功能需求，與工程實際匹配性較好，能確保水庫在各種調控方式下安全可靠、節能經濟的穩定運行。

參考文獻

[1]原玉英.橫泉水庫金屬結構優化設計[J].水利規劃與設計，2012（02）：36-38.

[2]常宗濱.磨盤山水庫樞紐金屬結構的布置與設計[J].黑龍江水利科技，2009，370（3）：29-30.

作者簡介：李維緯（1989-），女，貴州省湄潭縣人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程金屬結構設計工作。