石阡縣木瓜溪水庫金屬結構設計布置簡介

韓 俊，勞海軍

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 工程概況

木瓜溪水庫位于烏江左岸一級支流石阡河的上游，距離上游已建木瓜溪電站壩址約35 km，是1座以防洪供水為主，兼顧發電的水利樞紐工程。水庫校核洪水位543.77 m，總庫容1 955萬m3，正常蓄水位540.00 m，相應庫容1 461萬m3，興利庫容633萬m3，水庫具有不完全年調節性能。人飲年供水量3 033萬t/a，供水規模8.3萬m3/d；灌溉供水量669萬t/a，下放生態流量1 927萬t/a，利用棄水發電，裝機容量2×1 200 kW，保證出力73.2 kW，多年平均發電量816萬kW·h，為Ⅲ等中型工程。工程樞紐由常態混凝土拋物線雙曲拱壩、壩身泄洪放空系統、左岸供水灌溉系統、左岸引水發電系統和地面廠房等組成。

本工程的金屬結構設備由泄洪放空系統、供水灌溉系統和引水發電系統三部分的閘門、攔污柵及其啟閉設備組成，共設置閘門7扇、攔污柵2扇、門(柵)槽9道、啟閉設備8臺套。金屬結構工程量共計366.9 t。

2 引水發電系統金屬結構設備布置

引水發電系統布置于大壩左壩段，為塔式結構，由進水口、引水管、發電廠房、尾水渠組成，為一洞二機布置形式。順流依次設有1扇攔污柵、1扇進水口事故閘門。機組后設1條尾水渠，不設置尾水檢修閘門(見圖1)。

圖1 引水發電進水口金屬結構布置剖面

2.1 進水口攔污柵及啟閉設備

進水口設置1孔攔污柵，孔口尺寸為2.5 m×6.5 m(寬×高，下同)，底檻高程516.00 m，設計水壓差4 m，總水壓力為650 kN。攔污柵采用潛孔平面直立滑動形式，主支承采用自潤滑復合材料滑塊。每扇分2節制作，節間用銷軸連接，現場拼裝。每節柵體采用雙主橫梁結構，縱向柵片利用橫向支撐桿連接固定，柵片與主橫梁螺栓固定。柵條采用扁鋼，凈距為35 mm。柵槽形式為Ⅰ型，寬0.5 m，深0.5 m。

攔污柵平時通過拉桿連接至545.00 m高程的進水口塔頂平臺鎖定，攔污柵的檢修、維護也在進水口塔頂平臺上進行。攔污柵采用進水口100 kN移動式電動葫蘆靜水啟閉，電動葫蘆揚程6 m。攔污柵前后設水位計監控水壓差，當壓差達到2 m時，采用提柵人工清污。

2.2 進水口事故閘門及啟閉設備

為給引水隧洞、機組進水閥提供檢修條件并在發生事故時防止事故擴大，在引水發電進水口攔污柵后設置1扇事故閘門，閘門孔口尺寸1.4 m×1.7 m，底檻高程516.00 m，設計水頭25.38 m，支承中心距1.94 m，總水壓力832.8 kN。閘門門型為潛孔式平面定輪鋼閘門，定輪直徑400 mm，反向支承采用滑塊，側向支承采用槽外式簡支側輪，閘門為單吊點。閘門面板、水封均設在上游側，定輪和側輪均采用自潤滑軸套，閘門整體制造。閘門動水閉門，小開度提門充水平壓后靜水啟門；閘門門槽下游側作為通氣孔通氣，門槽形式采用Ⅰ型，寬1 m，深0.6 m。

閘門采用200 kN固定式卷揚機進行操作，揚程30 m。啟閉機布置在塔頂排架549.50 m高程上的啟閉機室內。平時閘門鎖錠在545.00 m高程壩頂平臺上，閘門的安裝和檢修也在此平臺進行。

3 供水灌溉系統金屬結構設備布置

供水灌溉系統也布置于大壩左壩段，為塔式結構，其進水口緊鄰引水發電系統進水口。設備布置與引水發電系統相同，順流依次設有1扇攔污柵、1扇進水口事故閘門(見圖2)。

圖2 供水灌溉進水口金屬結構布置剖面

3.1 進水口攔污柵及啟閉設備

進水口設置1孔攔污柵，孔口尺寸為2.5 m×6.5 m，底檻高程516.00 m，設計水壓差4 m，總水壓力為650 kN。攔污柵采用潛孔平面直立滑動形式，主支承采用自潤滑復合材料滑塊。每扇分2節制作，節間用銷軸連接，現場拼裝。每節柵體采用雙主橫梁結構，縱向柵片利用橫向支撐桿連接固定，柵片與主橫梁螺栓固定。柵條采用扁鋼，凈距為50 mm。柵槽形式為Ⅰ型，寬0.5 m，深0.5 m。

攔污柵平時通過拉桿連接至545.00 m高程的進水口塔頂平臺鎖定，攔污柵的檢修、維護也在進水口塔頂平臺上進行。攔污柵共用引水發電系統進水口100 kN移動式電動葫蘆，靜水啟閉。攔污柵前后設水位計監控水壓差，當壓差達到2 m時，采用提柵人工清污。

3.2 進水口事故閘門及啟閉設備

供水灌溉取水口閘門后連接供水灌溉鋼管，在鋼管下游設置了節制閥，為給供水灌溉鋼管、節制閥提供檢修條件并在發生事故時防止事故擴大，在進水口攔污柵后設置1扇事故閘門，閘門孔口尺寸1.4 m×1.4 m，底檻高程516.00 m，設計水頭25.38 m，支承中心距1.94 m，總水壓力832.8 kN。閘門門型為潛孔式平面定輪鋼閘門，定輪直徑400 mm，反向支承采用滑塊，側向支承采用槽外式簡支側輪，閘門為單吊點。閘門面板、水封均設在上游側，定輪和側輪均采用自潤滑軸套，閘門整體制造。閘門動水閉門，小開度提門充水平壓后靜水啟門，閘門門槽下游側作為通氣孔通氣。門槽形式采用Ⅰ型，寬1 m，深0.6 m。

閘門采用200 kN固定式卷揚機進行操作，揚程30 m。啟閉機布置在塔頂排架549.50 m高程上的啟閉機室內。平時閘門鎖錠在高程545.00 m高程壩頂平臺上，閘門的安裝和檢修也在此平臺進行。

4 泄洪系統金屬結構設備布置

泄洪系統由壩身中部1孔溢流表孔和2孔底孔組成。金屬結構設備主要包括1扇溢流表孔弧形工作閘門、2扇底孔進口事故閘門、2扇底孔出口弧形工作閘門及其對應的啟閉設備。

4.1 溢流表孔工作閘門及啟閉設備

溢流表孔孔口凈寬12 m，堰頂高程533.00 m，底檻高程532.597 m?？紤]風浪影響，閘門超高取0.597 m，門總高8 m，設計動載系數1.2，閘門總水壓力5 108.55 kN。門型選用主橫梁、直支臂弧形閘門，面板外緣半徑8.4 m，支鉸中心距底檻高度6 m，支鉸采用自潤滑球面軸承。閘門運行方式為動水啟閉，可局部開啟(見圖3)。

圖3 溢流表孔金屬結構布置剖面

閘門采用QHLY2×400kN—4.9 m后拉式液壓啟閉機操作，啟(閉)門速度0.6 m/min。啟閉機配有1臺獨立泵站，采用雙回路供電，并設有2套油泵—電動機組，互為備用。啟閉機可現地操作，也可通過中控室遠控操作。泵站及電控設備布置在545.00 m高程的壩頂平臺機房內。

由于死水位522.00 m低于偃頂高程533.00 m，庫水位在12月至3月份期間可消落到堰頂以下，有足夠的時間對工作閘門的門槽進行檢修維護；因此，工作閘門前不設檢修閘門。

4.2 底孔工作閘門及啟閉設備

2孔底孔布置在溢流表孔兩側的壩身中部，出口設2扇弧形工作閘門。閘門底檻高程513.00 m，孔口尺寸5 m×4 m，設計擋水水頭30.82 m，設計動載系數1.2，總水壓力9 320.8 kN。閘門采用潛孔式直支臂弧形閘門，門體采用π形框架、雙主橫梁結構，面板外緣半徑6 m，支鉸布置在底檻以上5.5 m，支鉸采用自潤滑球面軸承。閘門運行方式為動水啟閉，可局部開啟(見圖4)。

圖4 底孔金屬結構布置剖面

閘門采用QHSY1000/400kN—6.1 m搖擺式液壓啟閉機操作，啟門速度0.8 m/min，閉門速度0.5 m/min，一門一機布置。每套啟閉機配有1臺獨立泵站，采用雙回路供電，并設有2套油泵—電動機組，互為備用。啟閉機可現地操作，也可通過中控室遠控操作。泵站及電控設備布置在526.00 m高程的機房內。

4.3 底孔事故閘門及啟閉設備

為給底孔工作閘門及門槽提供檢修條件，底孔進口設1扇事故閘門，2孔共2扇。閘門底檻高程513.00 m，孔口尺寸5.02 m×4.62 m，設計水頭28.38 m，總水壓力7 787.6 kN。閘門門型為潛孔式平面定輪鋼閘門，主支承采用簡支式定輪，反向支承采用反向彈性滑塊，側向支承采用槽外式簡支側輪，定輪和側輪均采用自潤滑軸套，面板和止水布置在上游側。閘門運行方式為利用自重及配重動水閉門，小開度提門充水平壓后靜水啟門。

閘門采用1 000 kN固定卷揚式啟閉機操作，揚程30 m，一門一機。啟閉機布置在塔頂排架550.50 m高程的啟閉機室內。平時閘門鎖錠在542.00 m高程壩頂平臺上，閘門的安裝和檢修也在此平臺進行。

5 結 論

金屬結構設計嚴格遵守國家現行有關規程規范，結合水庫樞紐工程布置合理確定了各部位閘門(攔污柵)的結構形式、支承方式、止水形式等，并根據各類閘門(攔污柵)的運行要求和操作方式合理配置啟閉設備，確保設計選型布置合理，結構設計安全可靠，滿足水庫的安全運行要求。