甲米二級(jí)水電站大壩泄洪閘工作閘門振動(dòng)淺析

【摘 要】結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)甲米二級(jí)水電站大壩泄洪閘工作閘門的振動(dòng)問題進(jìn)行了多方面分析，并針對(duì)性的制定了處理措施。

【關(guān)鍵詞】甲米二級(jí) 泄洪閘工作閘門 振動(dòng) 局開

一、設(shè)計(jì)概述

甲米二級(jí)水電站位于四川省涼山州鹽源縣境內(nèi)，為甲米河干流河段梯級(jí)開發(fā)中的第二級(jí)，首部樞紐為閘壩，從左至右依次設(shè)置5孔泄洪閘和1孔沖沙閘。泄洪閘每孔設(shè)置1扇工作閘門，主要用于泄洪，為便于工作閘門及門槽的檢修，在工作閘門的上游設(shè)置1扇檢修閘門，5孔共用。緊靠泄洪閘右側(cè)設(shè)置沖沙閘，共1孔，在孔口依次設(shè)置1扇檢修閘門和1扇工作閘門。

2013年5月，大壩開始下閘蓄水，7月，閘門開啟泄洪，在開啟的過程中閘門出現(xiàn)振動(dòng)情況，靠近沖沙閘的4、5#閘門振動(dòng)最厲害。洪水之后，閘門頂水封被撕裂，出現(xiàn)破壞。

二、閘門振動(dòng)原因分析

水工閘門對(duì)于整個(gè)水工建筑物有著極為重要的作用，多數(shù)閘門在開啟、關(guān)閉過程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)情況，遇到振動(dòng)較大的情況時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行深入研究，并制定相應(yīng)的緊急應(yīng)對(duì)措施，這樣才能將振動(dòng)造成的不利影響控制在最小范圍內(nèi)。引起閘門振動(dòng)的原因是多方面的，情況較為復(fù)雜。而根據(jù)專家們提出的理論認(rèn)為，導(dǎo)致振動(dòng)出現(xiàn)的主要原因是動(dòng)水作用的不均衡，從閘門與動(dòng)水互相接觸的那一刻開始，振動(dòng)現(xiàn)象則隨之出現(xiàn)。根據(jù)水力條件的各種情況可以把振源分成以下幾個(gè)因素：

（一）閘門止水漏水因素。這類發(fā)生在止水上的脈動(dòng)壓力會(huì)使得止水發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)漏水量過大時(shí)使得閘門頂止水射出的水流不斷拍打門葉背后的梁格，最后引起閘門的振動(dòng)。

（二）波浪沖擊閘門因素。當(dāng)閘前水位接近胸墻周圍時(shí)，其上游具備較大風(fēng)浪作用時(shí)會(huì)在胸墻底部和閘門露出水面部分范圍內(nèi)造成封閉氣囊，空氣受到壓縮，導(dǎo)致很大的氣囊沖擊壓力，對(duì)閘門的安全造成沖擊，在這種沖擊作用下引起了振動(dòng)。

（三）平面閘門的底緣型式因素。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，在平面閘門中使用水平底緣常常出現(xiàn)水力條件達(dá)不到要求的問題，這就不斷增加了閘門啟閉的難度，尤其是在造成起動(dòng)水脈動(dòng)壓力出現(xiàn)后出現(xiàn)空蝕，以上現(xiàn)象都是閘門出現(xiàn)振動(dòng)的關(guān)鍵因素。

（四）平面閘門門槽空蝕因素。平面閘門是十分常見的門型，在高速水流通過閘孔時(shí)，由于門槽段的邊界出現(xiàn)變化而導(dǎo)致局部壓力降低后出現(xiàn)了空穴現(xiàn)象，以致于形成空蝕破壞的問題。在這期間出現(xiàn)空蝕時(shí)則會(huì)造成閘門發(fā)生激烈的振動(dòng)，影響到了閘門的安全運(yùn)行。

（五）閘后淹沒水流引起振動(dòng)因素。閘門在一定開度下泄流過程中造成的流水情況常常會(huì)不定期地給閘門造成影響，而閘門在水流強(qiáng)烈的脈動(dòng)壓力下很容易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，這類振動(dòng)主要是隨機(jī)荷載下出現(xiàn)的振動(dòng)，具有強(qiáng)迫性。

（六）閘門局開引起振動(dòng)因素。一定邊界條件下閘門在某開度時(shí)發(fā)生振動(dòng)，這與水頭、進(jìn)口形式、流態(tài)、孔口尺寸有關(guān)，一般變現(xiàn)為小開度（10%～30%）振動(dòng)比較顯著，有的則表現(xiàn)為大開度（80%）時(shí)振動(dòng)比較顯著。

通過上述因素分析，再結(jié)合本工程實(shí)例，本工程泄洪工作閘門采用潛孔式平面定輪鋼閘門。設(shè)計(jì)水頭約15.4m，閘門面板及頂、側(cè)止水均布置于上游側(cè)，門葉分二段制造，工地焊接組裝。泄洪閘工作門門槽寬深比W/D=1.5，流速為9.68 m/s，水流空穴數(shù)大于1.0，采用I型門槽不會(huì)產(chǎn)生空蝕破壞。泄洪閘工作閘門下游傾角為31°，從門葉結(jié)構(gòu)上看，造成閘門振動(dòng)的可能性小。水封有少量漏水，下游河床有淤積，下游底板一直被水淹沒，出水不暢。這些都可能造成閘門振動(dòng)，同時(shí)，局部開啟也可能造成閘門振動(dòng)。

三、處理措施

找出閘門振動(dòng)原因，制定合理的處理措施，這就需要操作在運(yùn)行時(shí)學(xué)會(huì)改變運(yùn)行條件，避免閘門受到淹沒水躍的影響，盡可能保持閘后水流處于良好的狀態(tài)，從根本上控制了低振動(dòng)的發(fā)生。在防止淹沒水躍時(shí)，則需要增加閘門懸吊結(jié)構(gòu)及支承結(jié)構(gòu)的剛度。因此，疏通河床，整治兩邊岸坡，讓閘門出水流暢是處理的關(guān)鍵措施，同時(shí)，更換漏水水封，減少漏水量，同時(shí)，盡量避免局開泄洪， 經(jīng)過以上處理后，目前閘壩運(yùn)行良好。

作者簡介：

肖大偉（1979-），男，四川廣安人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作；

周松：（1980-），男，貴州晴隆人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作；