合頁活動壩在防洪水庫中的應用

李元奇 蒲繼剛 張喬軍

1 工程介紹

平舉水電站工程位于貴州省松桃縣大坪鄉白果村平舉寨，站址距縣城15km，有松印（松桃-印江）公路通過，接有7km鄉村公路直達站址，交通較方便。水庫壩址松桃縣城上游、松桃河干流上，松桃河屬于長江流域?水水系，為沅江一級支流，是松桃河梯級開發的第二級電站。平舉水電站工程于2006年開工建設，2008年竣工投產發電。平舉水庫壩址以上集雨面積593km2，水庫總庫容為719萬m3，正常水位以下庫容為567萬m3，電站裝機為 2×2000kW。

電站樞紐布置：擋水建筑物為漿砌石重力壩+翻板壩組合，泄水建筑物為壩頂溢洪，取水建筑物為壩身埋管引水，壩后式發電廠房的布置形式。擋水固定壩為漿砌石重力壩，最大壩高21.7m，壩頂長150.25m。泄水建筑物為壩頂中部溢流壩段，總長90m，堰頂高程為374.66m，堰體由平直段和曲線段組成，曲線段后接1：0.8的直線和反弧段，后采用挑流消能。堰頂布置9扇（寬×高）10m×5m的翻板閘門，當洪水超過正常蓄水位379.35m時，閘門開始自動打開，壩頂開始溢流，洪水的溢流分別從閘門頂部自由出流和閘門底部的孔口出流。

平舉水電站工程現狀擋水建筑物為漿砌石重力壩+翻板壩組合，采用自動翻板泄洪，工程主要任務是發電，水庫原設計無防洪任務。

2 合頁活動壩的特點

合頁壩的壩面鋼結構面板和驅動機構可抵御洪水、砂石及大型漂浮物的沖撞，受力條件好，堅固穩定；完美解決抗凍問題，抵御局部冰壓力，較混凝土結構在冰凍地區的凍漲問題得到有效的解決；此外，在冰面的凍脹壓力下，合頁壩堅固的壩體隨著凍脹移動，機械安全閥組系統裝置將迅速調整液壓缸內油壓，做出相應的退讓反應，削弱凍脹引起的破壞力，從而保護合頁壩不損壞，特別適用于寒冷冰凍地區。合頁壩在敦化牡丹江上已經過嚴冬考驗，目前運行狀況良好。

安全可控度高。當洪水位超過壩頂一定高度（事先設定），將會引起液壓系統內油壓升高，超過設定壓力時，機械溢流裝置將開啟泄壓（開度可控），使得合頁壩壩面下降，保持水位高度不超限；當大流量洪水通過時，水流對壩面連續沖擊下，液壓系統壓力會陡然上升，此時安全溢流閥（機械）連續開啟，壩面會有序的迅速降落。

合頁壩采用暗藏式支撐，低重心，壩面上下游基礎落差小，幾乎緊貼河床，對于舊基礎改造開鑿量極小，非常適合各類活動壩的改造項目，節省土建工程量。

合頁壩的自控系統控制方式靈活多樣。上位機遠程、異地、網絡化集中管理，全自動控制及現場手動控制，三種方式之間存在互鎖關系，客戶根據自己需要，可隨機選擇一種方式控制。通過遠程視頻網絡，傳輸實時現場畫面，可以融入各地方水務局水情測報和防洪調度系統，同時控制系統對液壓泵站進行監視保護，主要包括液壓系統壓力（包括壓力傳感器和壓力繼電器）、油位、油溫、油過濾器堵塞等。

合頁壩可根據河道蓄水能力，實現任意高度擋水，壩面可在任意設定角度范圍內停留支撐，同時還可實現單扇或多個壩扇任意組合或同步調節，減少水流對下游的沖刷。所有壩面數百米可迅速調節成一條水平直線，便于集成化、模塊化控制，形成城市河道中一道亮麗的風景線。

合頁壩景觀效果好，可根據景觀及相關規劃要求設置挑水板，形成多種造型的美麗水簾或瀑布，同時挑水板還起到保護液壓缸的作用，避免水流長期對液壓缸的沖擊，延長液壓缸壽命。

3 平舉水電站防洪功能改造方案

根據平舉水電站工程現狀及下游縣城近期防洪要求，平舉水電站防洪功能改造方案：改造自動翻板壩為可控泄洪的合頁壩，增設放空兼沖砂底孔，增設水情自動測報系統。

合頁壩布置于原固定重力壩溢流壩段堰頂，設計擋水高5.0m，凈寬89.4m，采用15扇5.96m寬合頁壩，兩側各留30cm做側墻止水。合頁壩面板采用全鋼材料，單扇壩面規格選用5.0m×5.96m，共15扇。每個面板均采用2支液壓缸控制其升降，采用PLC電控操作系統控制液壓缸伸縮。

本次設計在左壩段破壩增設放空沖沙底孔，增大水庫洪水調節庫容，進口設工作和檢修平板閘門各一套。進口采用喇叭口體型，底板高程365.0m，后接3.0m×3.0m有壓短涵洞穿過大壩；閘門井與左岸連接公路間布置長30m、寬5m的C25鋼筋混凝土交通橋進行連接。

4 水庫運行調度

平舉水電站正常蓄水位為379.35m，根據洪水預報，通過放空底孔提前將庫水位降至366.00m高程。當洪水來臨時，水位超過合頁壩堰頂高程374.66m時，洪水就自由下泄（最低運行水位366.00m時合頁壩全部放倒不擋水）；當庫水位超過378.00m時，逐漸關閉底孔及合頁壩的其中三扇，庫水位達到378.5m時底孔和三扇合頁壩全部關閉；庫水位超過378.50m，再逐漸關閉合頁壩的其中兩扇，庫水位達到379.00m時兩扇合頁壩全部關死；庫水位超過379.00m，再逐漸關閉合頁壩的其中一扇，庫水位達到379.50m時該扇合頁壩全部關死，庫水位在水位366.00～379.35m之間時，水庫最大泄量不能超過1066m3/s；若庫水位還繼續上漲，則說明洪水標準超過30年一遇，則打開合頁壩的另外一扇，庫水位超高379.50m時，水庫由下游縣城的防洪調度轉為大壩安全調度，繼續打開關閉的合頁壩，直至全部打開位置。退水時段逐漸關閉閘門，直到水位降至正常蓄水位379.35m；在整個洪水調度過程中，絕對不允許下泄的最大流量大于來水的洪峰流量。

有效利用平舉水電站設置的水情測報系統，完善洪水預報方案，并結合洪水預報編制平舉水電站洪水調度運用計劃及汛期防洪調度預案，為縣城的防洪安全提供安全保障。

5 結論與建議

通過平舉水電站防洪改造，結合水情自動測報及合理調度，可使松桃縣城現狀的防洪能力由20年一遇提高到近30年一遇。為減少松桃縣城受災范圍，降低人民的生命和財產損失，為社會安定團結、經濟發展提供保障。因此，建設平舉水電站防洪改造應急工程，是必要的，也是迫在眉睫的。