水力自控翻板閘在山區(qū)河流中的設(shè)計應(yīng)用

韋永貢

（廣西河池水利電力勘測設(shè)計研究院 廣西河池 547000）

水力自控翻板閘在山區(qū)河流中的設(shè)計應(yīng)用

韋永貢

（廣西河池水利電力勘測設(shè)計研究院 廣西河池 547000）

當(dāng)前，廠家定型設(shè)計產(chǎn)品—水力自控翻板閘以其建設(shè)價格相對較低，施工安裝簡單，施工工期短，運行管理方便，在不增加水庫庫區(qū)淹沒條件下，抬高水庫正常蓄水位，提高大壩蓄水能力，增加電站發(fā)電運行水頭，改善電站運行工況，提高水資源利用率，節(jié)能環(huán)保,降低上游兩岸因蓄水抬高庫區(qū)水面而產(chǎn)生的自然災(zāi)害等多重優(yōu)點，已在我國一部分地區(qū)得到了使用。水力自控翻板閘在山區(qū)河流中新建、擴建和改建的小型水利水電工程應(yīng)用前景廣泛。

水力自控翻板閘 山區(qū)河流 應(yīng)用 工程效益

1 概述

水力自控翻板閘為廠家定型設(shè)計產(chǎn)品，適用于山區(qū)河流中的新建、改建及擴建項目，其在我國山區(qū)河流中使用，不但降低了水庫對庫區(qū)上游農(nóng)作物及人畜的淹沒損失，節(jié)能環(huán)保，且在經(jīng)濟投入及運行成本方面性價比很高，其構(gòu)件耐用堅固、運行管理方便，并且它的穩(wěn)定性相對尼龍橡膠壩、重力壩等同規(guī)模的閘板，穩(wěn)定性更佳，優(yōu)點突出。本文結(jié)合六甲水電站水力自控翻板閘，闡述了該閘的設(shè)計要點及注意事項，為在山區(qū)河流中推廣使用水力自控翻板閘提供經(jīng)驗借鑒。

2 工程實例

六甲水電站系龍江梯級開發(fā)的第3個梯級電站，上游有下橋水電站和拔貢水電站，下游3.5km處為肯足水電站，電站壩址距河池市金城區(qū)22km。水庫壩址以上集雨面積5500km2，總庫容為1980×104m3，是一座以發(fā)電為主，兼顧灌溉效益的小型水電工程。該電站為壩后式電站，樞紐主要建筑物包括攔河壩、壩后式廠房、引水管道、開關(guān)站及右岸灌溉管，大壩的軸線總長度為133m，其中溢流段為77.4m，該壩最大壩高為40.5m，灌溉管道在右岸非溢流重力壩段埋設(shè)，設(shè)計灌溉面積為12000畝。該電站于1965年興建，1968年開始運行，水輪發(fā)電機組是從匈牙利進(jìn)口，電站機組運行至今已有40多年，設(shè)備已經(jīng)超過報廢期及帶病運行效率低下，再加上機組為計劃調(diào)配，額定水頭和實際不匹配，運行狀況不是很好，經(jīng)過研究決定對該電站進(jìn)行擴容改造，改造主要為兩方面：（1）對原有的大壩兩岸非溢流壩進(jìn)行加高加固，在溢流壩段增設(shè)水力自控翻板閘；（2）對原有報廢的1號、2號機組進(jìn)行增容改造。

3 水力自控翻版閘在山區(qū)中的應(yīng)用研究

在我國山區(qū)河流中水力自控翻板閘應(yīng)用研究當(dāng)中，目前主要研究的方向有以下四個內(nèi)容：

（1）對水力自控翻板閘工藝設(shè)計及其配套的工程設(shè)計進(jìn)行研究，以期可從技術(shù)上進(jìn)一步升級改造。

（2）對水力自控翻板閘的施工技術(shù)進(jìn)行研究，從中找出不足，以針對性進(jìn)行改進(jìn)。

（3）對水力自控翻板閘的技術(shù)性能、工程造價和同種閘壩工程進(jìn)行詳細(xì)對比，找出水力自控翻板閘與其他閘壩工程對比具有的優(yōu)點及不足，對其中的先進(jìn)之處進(jìn)一步加強。

（4）對水力翻板閘在具體應(yīng)用過程中的管

理事項，及管理過程中應(yīng)該注意的要點進(jìn)行研究，而加強對該方面的研究，可明顯提高水力自控翻板閘在山區(qū)河流中的應(yīng)用效能，避免在應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題。

4 水力自控翻板閘設(shè)計要點

4.1 水利自控翻板閘構(gòu)成

目前所使用的水力自動翻板閘的主要構(gòu)件為閘身、閘基、邊墻、進(jìn)水閘門、防護(hù)墩、沖砂閘以及一些配套設(shè)施等建筑物所組成，其中閘身是由閘板、支架（包括支墩、支臂、支腿）、鋼軌以及滾輪構(gòu)成，在對閘板和支架進(jìn)行建設(shè)時均需要使用C30鋼筋混凝土來進(jìn)行構(gòu)筑，其中的支臂及所用的滾輪用鑄鋼鑄成，閘板使用螺絲固定在支腿上面，在支腿下部安裝鋼軌，支墩與支腿之間用支臂連接，閘基上面固定支墩，并且安裝滾輪，這樣當(dāng)閘頂部的水位到達(dá)需要控制的水位之后，此時因為水壓力的原因，閘板支腿上面鋼軌和滾輪就會向前滑行，而支臂起到連接作用，并進(jìn)行翻轉(zhuǎn)開啟，當(dāng)水壓力下降時，閘板又會在自身重力作用及水壓力的作用下自動關(guān)閉。

4.2 翻板閘與平板閘、橡膠壩比較

為控制庫區(qū)淹沒，要求大壩能順暢泄洪，本工程適合建設(shè)平面鋼閘門閘壩、翻板閘壩和橡膠壩等3種壩型。由于該河段河流含沙量較大，且漂浮物比較多，橡膠壩壩袋容易劃破，影響使用；且壩袋在洪水過流，會造成拍打損傷，年維護(hù)維修工作量大；平時運行期管理由人工或設(shè)備充放水控制壩袋壅高和放癟，運行管理不方便，故不考慮橡膠壩型，僅對翻板閘壩和平板閘壩壩型進(jìn)行方案比較。

在同等地質(zhì)情況下，在工程布置上面，翻板閘壩所占用的過水?dāng)嗝鎸挾容^小，平板閘需要啟閉設(shè)備及啟閉結(jié)構(gòu)，而翻板閘不需要。平板閘運行可靠，但是其成本投入也相對較高，翻板閘運行成本低廉，卻容易出現(xiàn)損壞和不能開啟的情況發(fā)生，總之翻板閘和平板閘相比其工程所需投資較低、運行所需費用也較低，從經(jīng)濟投入及運行管理方面進(jìn)行綜合比較，水力自控翻版閘具有明顯優(yōu)勢。

4.3 布置設(shè)計

根據(jù)原電站運行水頭與機組設(shè)備不匹配的情況，增容改造采用在原溢流壩頂加設(shè)水力自控翻板閘壅水，即在溢流壩段加設(shè)8孔水力自控翻板閘，閘門高3m，每孔寬9.7m，總寬77.6m，共布設(shè)閘墩16個，墩厚0.3m，門葉厚0.2m，閘墩底部設(shè)錨筋與舊壩體連接牢固(為保證過流斷面，在抬高壩前2年一遇洪水位，先將原溢流壩頂削低1m，然后安裝水力自控翻板閘)。左、右岸非溢流壩加高加固。

4.4 設(shè)計可靠合理

通過收集大量的相關(guān)資料及進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查，對現(xiàn)有資源條件進(jìn)行詳細(xì)的分析整合，提出使用水力自控翻板閘來進(jìn)行電站的改造，改造過程中，新增加裝機11.5MW，并將原有報廢的1號、2號機組進(jìn)行增容改造，盡最大可能的對舊工程的潛力進(jìn)行挖掘，以更充分的發(fā)揮出水資源的綜合效能。本次增容改造在各個階段都依據(jù)水利水電工程建設(shè)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，設(shè)計符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對水輪發(fā)電機組在進(jìn)行增容改造過程中提出的技術(shù)方案，可在進(jìn)行水力自控翻板閘改造中順利實現(xiàn)，并且施工安裝也較為順利，安裝結(jié)束之后，單機運行能超出力10%，機組運行狀況穩(wěn)定。

4.5 突出節(jié)約水資源、有效利用水資源，節(jié)能環(huán)保特點

在現(xiàn)有工程設(shè)施的基礎(chǔ)上，在不增加水庫淹沒區(qū)域條件下，利用增設(shè)水力自控翻版閘，來抬高電站發(fā)電的運行水頭，在盡最大可能利用現(xiàn)存設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過改造及更換機電設(shè)備來實現(xiàn)電站增容，在不額外增加水資源的條件下，有效的提高了電站的出力，更加充分的實現(xiàn)了電站水資源綜合效益，節(jié)約資源及更充分利用水資源，環(huán)保。

5 水力自控翻版閘具備的優(yōu)勢及應(yīng)用注意事項

5.1 水力自控翻板閘具備的優(yōu)勢

水力自控翻板閘采用我國某公司的定型設(shè)計產(chǎn)品，遵循經(jīng)濟、美觀、安全、實用的原則。翻板閘具備以下優(yōu)點：

（1）原理獨特、結(jié)構(gòu)簡單、制作較為方便、作用良好及運行管理方便，運行成本低；

（2）翻板閘造價相對合理，施工簡單，工期短，所需投資僅為普通門的一半左右；

（3）自控關(guān)閉及啟動精準(zhǔn)、運行時穩(wěn)定性

佳，管理較為方便，省力、省事、省時；

（4）門體采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，僅有支撐部位采用金屬結(jié)構(gòu)、維修時方便，維修費用較低；

（5）控制水位，合理利用水資源，節(jié)能環(huán)保。

5.2 水力自動翻板閘的管理

對于翻板閘的管理，主要有以下三點：

（1）為了確保翻板閘門可在春季凌汛時以免遭受到排冰沖擊的損壞，應(yīng)該按照春季凌汛的實際情況及時打開沖砂閘門，以排泄冰凌，一般條件下在春季凌汛時，應(yīng)該盡可能減少翻板閘的開啟，適當(dāng)對壩前的防護(hù)墩增強強度；

（2）而在冬季進(jìn)行運作時，則應(yīng)該在翻板閘門前采用人工破冰等防護(hù)措施，以防止翻板閘門打開；

（3）在主要汛期過后，工作人員必須對及時對閘門中漂浮的雜物進(jìn)行清除，保證閘門的運行安全。

5.3 應(yīng)用注意事項

（1）在山區(qū)河流使用水力自動翻板閘，在對閘址的選取過程一定要注意，保證閘前具有一段較為平直的河道，不能選擇在彎曲的河道上，與此同時，河道線應(yīng)該和閘軸線保持正交，以防止翻板閘由于水流的影響而側(cè)偏進(jìn)而造成失穩(wěn)，影響閘門安全運行。

（2）為了防止水流沖刷河岸，必須要采取一定的措施，保證中間的閘門為倒門，并相對減少中間閘底板的高程。

（3）在對水力自動翻板閘門進(jìn)行安裝時，要注意嚴(yán)格控制安裝定位準(zhǔn)確，錨固穩(wěn)固可靠，一定要注意控制好閘軸線，如果閘軸線在安裝時存在問題，必然會導(dǎo)致閘門在運行時，出現(xiàn)一定的不靈活甚至不能啟閉的現(xiàn)象。

（4）所有使用的配件均應(yīng)該使用鋼模，閘板的磨具用槽鋼來制作，在加工時，必須在工程平臺制作。

（5）不僅僅要保證閘門的形狀、尺寸無誤差，還應(yīng)該確保閘門的剛度及強度符合標(biāo)。

（6）構(gòu)件連接部分盡可能使用螺栓連接，使得可拆卸自如、靈活方便，并且將變形的誤差控制在工程允許范圍內(nèi)。

（7）在具體應(yīng)用時，一定要注意實地勘測，因為如果河流上游樹木、雜草很多，如果出現(xiàn)洪水，必然會使得樹木雜草夾入閘門和墩墻間以及閘門和閘板間，造成閘門不能順利的進(jìn)行回位。因此應(yīng)該經(jīng)常組織人員進(jìn)行一定的防污措施。

6 結(jié)語

（1）山區(qū)河流適宜修建水力自控翻板閘壩

山區(qū)河流漂浮物多，不宜修建橡膠壩，重力式閘壩工程投資大也不宜修建，宜修建水力自控翻板閘壩，并在水力自控翻板閘壩上游側(cè)設(shè)置攔污浮筒，有條件的話，設(shè)1～2扇液壓式水力自控翻板閘效果更好。

（2）適用于新建、改建及擴建小型水利水電工程

六甲水電站為擴建項目，在溢流壩上加設(shè)水力自控翻板閘壩，改善電站運行工況。改建項目，可將原已損壞的橡膠壩拆除改建水力自控翻板閘壩。新建項目，采用水力自控翻板閘壩結(jié)合液壓式水力自控翻板閘壩，效果更好。

（3）符合節(jié)約資源環(huán)保的要求，充分發(fā)揮水資源效益

在擴建及改建項目在現(xiàn)有工程設(shè)施基礎(chǔ)上，在不增加水庫淹沒條件下，通過加設(shè)水力自控翻板閘，提高了電站發(fā)電運行水頭，在盡可能利用原有設(shè)施情況下，通過更換和改造已超期服役的機電設(shè)備，完成電站增容，在不另增加水資源的條件下，提高了電站出力，更充分的發(fā)揮了水資源效益，實現(xiàn)節(jié)約資源、環(huán)保和更充分利用水資源的目標(biāo)。

（4）為機組增容改造小水電項目提供了成功經(jīng)驗借鑒

以機組增容改造為主的小水電挖潛技改提供了成功經(jīng)驗借鑒，帶來了明顯的經(jīng)濟效益，是一種投資省、見效快的有效方法。

1 周經(jīng)淵，水力自控翻板閘門的研究與應(yīng)用[J] .周經(jīng)淵，水力發(fā)電報2007,（6）.

2 陳有才，黃日高，李春德.水力自控翻板閘門設(shè)計技術(shù)的改進(jìn)[J].浙江水力科技，2003,(5）.

3 李品一.傾斜式水力自控翻板閘在南崗河水景觀工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].人民珠江,2011,(02).

4 陳小山,張永標(biāo).水力自控翻板閘在全南縣防洪工程中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2010,(16).

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.023

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1672-2469(2014)09-0077-03

韋永貢（1978年—），男，工程師。