望謨縣桑郎水庫工程金屬結(jié)構(gòu)布置分析

徐國楊，王 兵

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

望謨縣桑郎水庫是桑郎河梯級開發(fā)規(guī)劃中的第四級，位于貴州省望謨縣東部桑郎鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址以上集雨面積650 km2，多年平均流量10.7 m3/s，水庫正常蓄水位505 m，總庫容1480 萬m3，最大壩高90 m，壩型為碾壓砼拱壩，水庫為中型，工程等別為Ⅲ等，樞紐大壩等主要建筑物為3 級，次要建筑物為4 級。

桑郎水庫工程是集發(fā)電、灌溉、供水為一體的綜合利用工程，灌溉面積19000 畝，電站裝機容量12600 kW，水廠供水水源2 萬t/d。

2 泄水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)

泄水系統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在溢流表孔、沖沙兼放空底孔進、出口處，由溢洪道工作閘門，沖沙兼放空底孔進口事故閘門、出口工作閘門組成。

2.1 溢洪道工作閘門

壩頂表孔溢流，溢流段布置在壩頂中部靠右，設(shè)置3 孔，每孔設(shè)置1 扇弧形工作閘門，閘門布置見圖1。

3 孔溢洪道共設(shè)置有3 扇弧形工作閘門，孔口尺寸為8.0 m×5.7 m(寬×高)，閘門型式為露頂式弧形鋼閘門[1]，堰頂高程為500.00 m，底檻高程設(shè)置為499.70 m，考慮0.4 m 的風浪超高，工作閘門的實際孔口尺寸為8.0 m×5.7 m(寬×高)，設(shè)計水頭為5.3 m。閘門面板外緣弧面半徑為8 m，支鉸高度為5 m[2]。

閘門采用液壓啟閉機操作，配置3 臺型號為QHLY2×250 kN-3.0 m/3.1 m 的露頂式弧門液壓啟閉機，共用1 個液壓動力站，設(shè)置3 套控制閥組分別控制3 孔閘門，其工作行程為3.0 m，吊點距為7.4 m。本閘門設(shè)置有閘門開度儀，用于自動控制或監(jiān)測工作閘門的開度及運行，確保閘門的安全運行與操作。溢洪道工作閘門的啟閉機設(shè)置1 套備用電源（柴油發(fā)電機組）[2]，確保大壩運行安全。

閘門運行方式為動水啟閉，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在水庫需要泄水時才開啟。閘門不允許門頂過水，若閘門需局部開啟時，應(yīng)避免閘門在振動區(qū)域長時間停留，保證閘門的運行安全。

圖1 溢洪道弧形工作閘門布置圖

2.2 沖沙兼放空底孔進口事故閘門

沖沙底孔布置在大壩左端非溢流壩段，在進口處設(shè)置1扇事故閘門，孔口尺寸為2.0 m×2.5 m（寬×高），設(shè)計水頭為31 m，底檻高程為475.00 m，因上游淤沙高程為480.00 m，考慮水庫運行多年以后的淤沙情況，故事故閘門采用上游面板、上游止水的型式，利用門體自重及加重塊加重閉門。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門[1]，行走支承采用懸臂輪行走裝置，側(cè)支承采用懸臂式側(cè)輪。

閘門采用卷揚式啟閉機操作，配置1 套型號為QPG630 kN-37 m 的高揚程卷揚式啟閉機，單吊點啟吊，啟閉機安裝在512.80 m 高程的啟閉機室內(nèi)。

事故閘門的運行方式為動閉靜啟，進口事故閘門和出口弧形工作閘門的聯(lián)動運行方式為：當上游淤沙高程低于底檻高程時，事故閘門鎖定于檢修平臺上，工作閘門處于關(guān)閉擋水狀態(tài)；當上游淤沙高程超過底檻高程時，事故閘門下閘擋水擋沙，避免泥沙進入底孔或事故閘門門槽內(nèi)，此時工作閘門可處于開啟狀態(tài)；當需要沖沙放空時，先關(guān)閉弧形工作閘門，事故閘門小開度提門充水平壓后靜水開啟事故閘門，再開啟工作閘門進行沖沙放空。

本閘門設(shè)置有水位差儀、閘門開度顯示及控制儀各1 套，用于監(jiān)測閘門前后的水位差，確保閘門的運行安全。

2.3 沖沙兼放空底孔出口工作閘門

在出口處設(shè)置1 扇工作閘門，孔口尺寸為2.0 m×2.0 m（寬×高），設(shè)計水頭為31 m，底檻高程為475 m，上游淤沙高度5 m。工作閘門型式采用水流流態(tài)優(yōu)良的潛孔式弧形鋼閘門[1]，圓柱鉸支承，閘門支鉸高度為3.0 m，面板弧面半徑為4.0 m[2]。閘門的運行方式為動水啟閉。

閘門采用液壓啟閉機操作，配置1 套規(guī)格為QHSY500 kN/200 kN-3.4 m/3.6 m 的潛孔弧門液壓式啟閉機，工作行程為3.4 m，單吊點啟吊，啟閉機安裝在483.50 m 高程的啟閉機室內(nèi)。本閘門設(shè)置有閘門開度儀(開度指示控制器)，用于自動控制或監(jiān)測該閘門的開度及閘門的運行。工作閘門的啟閉機設(shè)置1 套備用動力（柴油發(fā)電機組）[2]，確保大壩運行安全。

3 引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)

在壩體上游左岸岸坡處設(shè)置取水口，緊靠沖沙底孔以充分利用其沖沙效果。為能充分利用C1d 組巖體的較好成洞條件的有利地質(zhì)因素，同時又避免岸坡大開挖，節(jié)省高邊坡治理及基礎(chǔ)處理工程量，提高建筑物的安全性。采用洞口布置攔污柵、洞內(nèi)布置取水塔[3]的方案，事故閘門檢修平臺與取水口交通洞連接，整個啟閉機室均處于交通洞內(nèi)。引水系統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要布置在取水口，取水口進口設(shè)置1 扇攔污柵和1 扇事故閘門，其布置見圖2。

3.1 取水口進口攔污柵

在取水口進口處設(shè)置1 扇攔污柵，孔口尺寸為7.0 m×5.4 m（寬×高），設(shè)計水位差為4 m，攔污柵的型式為潛孔平面直立活動式攔污柵[4]，運行方式為靜水啟閉，清污方式采取提柵人工清污。攔污柵分2 節(jié)制造安裝，每節(jié)柵體由柵條與支承框架組成，柵條與支承框架的連接采用焊接，行走支承及反向支承采用鋼滑塊。

閘門采用電動葫蘆操作，采用1 套型號為CD2×100 kN-9 m的電動葫蘆[4]，吊點距為3.72 m，電動葫蘆安裝在517.30 m 高程的門式排架下，攔污柵與電動葫蘆接過拉桿連接。

攔污柵有設(shè)置1 套水位差檢測裝置，以監(jiān)測攔污柵攔截污物情況，避免攔污柵前后水位差超過設(shè)計值，確保攔污柵的運行安全。

圖2 取水口進口攔污柵、事故閘門布置圖

3.2 取水口進口事故閘門

在取水口進口設(shè)置1 扇事故閘門，底檻高程為484.00 m，孔口尺寸為3.1 m×3.1 m（寬×高），設(shè)計水頭為22 m。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門[1]，行走支承采用懸臂輪行走裝置，側(cè)支承采用懸臂式側(cè)輪裝置，止水裝置設(shè)置在閘門的下游面。閘門的運行方式為動閉靜啟，利用門體自重及水柱壓力閉門[5]，采用門頂充水閥進行充水平壓。

閘門采用卷揚式啟閉機操作，采用1 套型號為QPG630 kN-25 m 的高揚程卷揚式啟閉機操作，單吊點啟吊，啟閉機安裝在515.00 m 高程的啟閉機室內(nèi)。

事故閘門井筒及啟閉機室均在交通洞內(nèi)，洞內(nèi)濕度大、環(huán)境潮濕，閘門及啟閉機易受腐蝕，考慮設(shè)備在運行過程中的安全性，本閘門及啟閉機防腐[1]需考慮防腐、防潮的設(shè)計，特采用冷噴鋅加涂漆防腐的方式防腐，相比熱噴鋅加涂漆防腐方式的使用壽命更長，保證了閘門及啟閉設(shè)備在洞室內(nèi)運行的防腐蝕質(zhì)量。

4 結(jié)語

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的合理布置及設(shè)計對整個工程的安全運行和檢修有著極其重要的意義。桑郎水庫金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合工程布置，合理設(shè)計了攔污柵、閘門的型式，并根據(jù)攔污柵及閘門的運行工況，合理選定了啟閉設(shè)備，確保了各部位閘門在工程運行中的可靠性與安全性；其中的洞室引水系統(tǒng)設(shè)計值得同類工程借鑒與參考。

本工程2018 年2 月下閘運行至今，經(jīng)歷了2 年的洪水考驗，基本達到了設(shè)計意圖，結(jié)合現(xiàn)場情況，洞室內(nèi)布置閘門及啟閉設(shè)備，采用的特殊防腐方式取得了較為理想的效果，滿足工程的整體運行要求。