磨河水庫(kù)工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

張醫(yī)娟

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

磨河水庫(kù)是陵川縣磨河供水工程的補(bǔ)充水源工程，是在原磨河供水工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行樞紐大壩及其配套設(shè)施的擴(kuò)改建工程。擬建大壩樞紐位于陵川縣東南磨河之上，壩址以上主河道長(zhǎng)17km，控制流域面積75.2km2。擬建大壩壩型為堆石混凝土重力壩，設(shè)計(jì)最大壩高52.9m，壩頂高程937.9m，總庫(kù)容240萬(wàn)m3。

2 規(guī)劃成果

磨河供水工程是陵川縣6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和高平市東部部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)用水、工業(yè)用水和人畜飲水的骨干工程，水源位于陵川縣縣城東部的馬圪當(dāng)鄉(xiāng)境內(nèi)，為海河流域衛(wèi)河水系武家灣河上游的大、小磨河泉水。根據(jù)磨河流域泉水分析計(jì)算結(jié)果，小磨河泉水流量平均為0.1m3/s，大磨河泉水流量為0.22m3/s，大磨河水源工程為一座3m高的滾水壩，庫(kù)容很小，無(wú)調(diào)蓄能力，大、小磨河年總供水量1000m3，供水流量0.32m3/s。磨河水庫(kù)位于大磨河泵站下游約2.6km，經(jīng)水庫(kù)調(diào)蓄，通過(guò)泵站將水庫(kù)內(nèi)蓄水提至大磨河泵站進(jìn)水池，由大磨河泵站向供水區(qū)供水。

3 工程建設(shè)必要性

高平市、陵川縣位于晉城市北部，屬山西省水資源相對(duì)富裕區(qū)。高平市境內(nèi)多年平均水資源總量9943萬(wàn)m3，其中：河川徑流量3371萬(wàn)m3，地下水資源量7278萬(wàn)m3，重復(fù)計(jì)算量706萬(wàn)m3；水資源可利用總量5501萬(wàn)m3，其中地表水可利用量2020萬(wàn)m3，地下水可利用量3881萬(wàn)m3，重復(fù)計(jì)算量400萬(wàn)m3。陵川縣境內(nèi)多年平均水資源總量21529萬(wàn)m3，其中：河川徑流量19563萬(wàn)m3，地下水資源量16347萬(wàn)m3，重復(fù)計(jì)算量14381萬(wàn)m3；水資源可利用總量6111萬(wàn)m3，其中地表水可利用量5692萬(wàn)m3，地下水可利用量2539萬(wàn)m3，重復(fù)計(jì)算量2120萬(wàn)m3。

根據(jù)供水區(qū)2010年用水水平和高平市、陵川縣“國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的第十二個(gè)五年規(guī)劃”，對(duì)供水區(qū)進(jìn)行需水預(yù)測(cè)，近期規(guī)劃水平年2015年，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2025年。城鎮(zhèn)生活用水定額為80L/人·d，農(nóng)村生活取水定額為50L/人·d，一般工業(yè)萬(wàn)元增加值取水量在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上考慮15～20m3的節(jié)水，三產(chǎn)萬(wàn)元增加值取水量取7m3，農(nóng)業(yè)灌溉用水定額取2250m3/hm2左右，建筑業(yè)需水按單位施工建筑面積需水量預(yù)測(cè)，城市生態(tài)按單位面積需水量預(yù)測(cè)。由此預(yù)測(cè)出2025年供水區(qū)總需水量為17279萬(wàn)m3，其中高平市13902萬(wàn)m3，陵川縣3377萬(wàn)m3，而規(guī)劃水平年2025年可供水量為14448萬(wàn)m3，缺水量達(dá)2831萬(wàn)m3，急需新建一批新水源工程。磨河水庫(kù)建成后，可為陵川縣和高平市工業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)生活及農(nóng)村生活供水430萬(wàn)m3，供水保證率90%。

4 金屬結(jié)構(gòu)布置及功能

磨河水庫(kù)工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要布置在泄洪底孔及庫(kù)區(qū)取水泵站，包括泄洪底孔的檢修閘門、工作閘門及啟閉設(shè)備，庫(kù)區(qū)取水泵站的上部取水口攔污柵、事故檢修閘門及啟閉設(shè)備，下部取水口攔污柵、事故檢修閘門及啟閉設(shè)備。

4.1 泄洪底孔閘門

導(dǎo)流泄洪底孔進(jìn)口檢修閘門為滑塊式平板鋼閘門?？卓诔叽?.0m×4.6m（寬×高），閘底高程904.5m，正常蓄水位931.5m，設(shè)計(jì)水頭27m，檢修平臺(tái)高程937.9m，啟閉機(jī)平臺(tái)高程947.9m。閘門為單吊點(diǎn)，下游封水，運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，啟門時(shí)通過(guò)上提充水閥平壓后啟門?？傮w布置由閘門、短拉桿、門槽和啟閉機(jī)四部分組成。閘門由門體結(jié)構(gòu)、充水閥、封水、自潤(rùn)滑滑塊和吊耳組成。閘門封水材料選用橡膠止水，門體采用Q345A鋼材制作，門槽埋件選用Q235B鋼材。啟閉設(shè)備選用QPG-1000kN高揚(yáng)程固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)起吊，啟閉機(jī)啟門容量1000kN，啟閉揚(yáng)程最大為37m。

泄洪底孔出口工作閘門為滑塊式平板鋼閘門。孔口尺寸 3.0m×3.0m（寬×高），閘底高程 904.5m，正常蓄水位931.5m，設(shè)計(jì)水頭27m，檢修平臺(tái)高程937.9m，啟閉機(jī)平臺(tái)高程947.9m。閘門為單吊點(diǎn)，下游封水，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉。總體布置由閘門、門槽和啟閉機(jī)組成。閘門由門體結(jié)構(gòu)、封水、自潤(rùn)滑滑塊和吊耳組成。閘門封水材料選用橡膠止水，門體采用Q345A鋼材制作，門槽埋件選用Q235B鋼材。啟閉設(shè)備選用QPG-1600kN高揚(yáng)程固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)起吊，啟閉機(jī)啟門容量1600kN，啟閉揚(yáng)程最大為38m。

4.2 庫(kù)區(qū)取水泵站閘門

上部取水口設(shè)置1道攔污柵，攔污柵型式為直立式，孔口尺寸1.2m×1.5m（寬×高），單吊點(diǎn)，底檻高程919.0m，門槽頂部高程937.9m。攔污柵由柵體、柵槽埋件及啟閉機(jī)等組成，其中柵體、柵槽埋件材料均選用Q235B鋼材。啟閉設(shè)備選用CD150kN高揚(yáng)程電動(dòng)葫蘆起吊，啟吊容量50kN，啟門高度24m。

上部取水口事故檢修閘門為滑塊式平板鋼閘門，單吊點(diǎn)，下游封水。孔口尺寸1.2m×1.2m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭12.5m?？傮w布置由閘門、門槽、鎖錠和啟閉機(jī)四部分組成。閘門由門體、封水、滑塊和吊耳幾部分組成。門體、門槽埋件均采用Q235B鋼材制作，支承結(jié)構(gòu)采用自潤(rùn)滑滑塊。閘門運(yùn)行方式為動(dòng)啟靜閉。設(shè)計(jì)選用QPG-160kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟吊，啟門容量160kN，啟閉揚(yáng)程最大為23m。

下部取水口設(shè)置1道攔污柵，攔污柵型式為直立式，孔口尺寸 1.2m×1.5m（寬×高），單吊點(diǎn)，底檻高程907.0m，門槽頂部高程937.9m。攔污柵由柵體、柵槽埋件及啟閉機(jī)等組成，柵體、柵槽埋件材料均選用Q235B鋼材。啟閉設(shè)備選用CD150kN高揚(yáng)程電動(dòng)葫蘆起吊，啟吊容量50kN，啟門高度35m。

下部取水口事故檢修閘門為滑塊式平板鋼閘門，單吊點(diǎn)，下游封水?？卓诔叽?.2m×1.2m（寬×高），設(shè)計(jì)水頭30.1m?？傮w布置由閘門、門槽、鎖錠和啟閉機(jī)四部分組成。閘門由門體、封水、滑塊和吊耳組成。門體采用Q345A鋼材制作，門槽埋件采用Q235B鋼材制作，支承結(jié)構(gòu)采用自潤(rùn)滑滑塊。閘門運(yùn)行方式為動(dòng)啟靜閉。設(shè)計(jì)選用QPG-250kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟吊，啟門容量250kN，啟閉揚(yáng)程最大為37m。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，磨河水庫(kù)工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體上滿足運(yùn)行要求、結(jié)構(gòu)布置新穎、選型正確、布置合理、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)難度高，在眾多水利工程中極具特色，設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了大量設(shè)計(jì)優(yōu)化，克服了諸多技術(shù)難題，以一流的設(shè)計(jì)質(zhì)量通過(guò)了實(shí)踐考驗(yàn)，保證了工程安全運(yùn)行。