石塘嶺水庫放水閘門漏水成因分析與處理

黃霞

【摘 要】在水庫運(yùn)行中，放水閘門漏水會直接影響水庫的運(yùn)行和效益，是一個不可忽視的問題。文章簡述石塘嶺水庫加固工程放水設(shè)施設(shè)計(jì)和實(shí)施情況，對存在的漏水問題加以分析和研究，指出設(shè)計(jì)不足等問題，并提出處理建議和推廣意見。

【關(guān)鍵詞】放水設(shè)施；漏水；處理

【中圖分類號】TV223.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）08-0045-03

1 水庫放水設(shè)施簡介

水庫放水設(shè)施一般由攔污柵、放水啟閉設(shè)施和放水平管組成。近年來，靈山縣小型水庫放水設(shè)施改造加固項(xiàng)目中，放水啟閉設(shè)施設(shè)計(jì)主要類型有放水塔閘門啟閉、斜管梯級放水。放水塔閘門啟閉設(shè)計(jì)中，按布置位置又可分近岸放水塔、豎井式放水塔2種。放水平管設(shè)計(jì)主要類型有壩底箱涵、放水隧洞、套管。放水塔閘門啟閉，即在放水設(shè)施前端，建造圓形或方形的控制塔，塔內(nèi)設(shè)置控制放水的工作閘和檢修閘門，塔前連接水庫，塔后連接放水平管。放水塔閘門啟閉造價相對較高，閘門設(shè)計(jì)及安裝要求嚴(yán)格，運(yùn)行管理需要有專業(yè)技術(shù)較高的專人值守控制，而且需要配套啟閉運(yùn)行電源，運(yùn)行費(fèi)用較高。靈山縣大部分小（一）型水庫放水設(shè)施基本由放水塔閘門啟閉+放水隧洞組成。

2 石塘嶺水庫放水設(shè)施工程簡介

石塘嶺水庫位于廣西靈山縣武利鎮(zhèn)漢塘村委境內(nèi)，是南流江水系武利江教塘支流的發(fā)源地。水庫始建于1959年10月，于1962年3月竣工并開始蓄水發(fā)揮效益，因原建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)低，經(jīng)久運(yùn)行多年失修，經(jīng)鑒定為三類病險水庫，水庫于2011—2012年實(shí)施除險加固工作。水庫集雨面積為3.89 km2，水庫加固按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核，水庫校核洪水位為79.45 m，設(shè)計(jì)洪水位為78.70 m，正常水位為77.00 m，死水位為69.41 m，總庫容為466.2萬m3，有效庫容為262萬m3，死庫容為43萬m3，是一座以灌溉為主兼養(yǎng)殖、防洪等綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮旃こ?。水庫樞紐工程主要建筑物包括主壩1座、副壩2座，均為勻質(zhì)土壩；無閘明渠溢洪道1座；梯級放水涵1座。水庫設(shè)計(jì)灌溉面積為386.67 hm2（5 800畝），實(shí)際灌溉面積為186.67 hm2（2 800畝），受益村委為望坪村、長崗村、大黎村、龍舞村、三角村，水庫下游防洪保護(hù)耕地133.33 hm2（2 000畝），保護(hù)人口達(dá)8 000。水庫于2011年4月進(jìn)行除險加固，建設(shè)內(nèi)容有大壩、溢洪道、放水設(shè)施、防汛路及管理房，于2011年12月完成水庫除險加固工作。

石塘嶺水庫放水設(shè)施加固設(shè)計(jì)采用放水塔閘門啟閉+放水隧洞方案。其中，放水塔為近岸式方形塔，沿水流方向放水塔內(nèi)設(shè)置一道檢修閘門和工作閘門，檢修閘門與工作閘門無隔離墻體，檢修閘門采用電動葫蘆鋼絲繩吊拉啟閉，工作閘門采用手電兩用螺桿機(jī)啟閉，放水塔工作閘門自重1.06 t，為潛入式平板鋼閘門，工作閘門與鑄鐵閘槽設(shè)置滾動輪接觸，工作閘門后接開挖隧洞，長76 m。具體方案如圖1所示。

3 石塘嶺水庫放水閘門漏水成因分析

3.1 漏水量計(jì)算及分析

2012年12月，水庫除險加固工程驗(yàn)收后，石塘嶺水庫管理人員進(jìn)行下閘蓄水試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)閘門下閘不能完全止水，存在較大的漏水現(xiàn)象。下閘蓄水庫水位為73.50 m，隧洞寬1.2 m，城拱形斷面，用鋼筋砼襯砌，粗糙系數(shù)n=0.017，隧洞尾段屬明渠均勻流，漏水水深0.18 m，隧洞坡降為0.2%。根據(jù)謝才公式計(jì)算隧洞相應(yīng)漏水量，結(jié)果達(dá)到0.152 m3/s。進(jìn)入洞內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)，閘門底與底閘槽是密縫連接的，漏水大部從密縫中滲出。

3.2 閘門下閘力計(jì)算及分析

為驗(yàn)證閘門下閘封閉緊密，按圖2計(jì)算螺桿實(shí)際下閘力。本水庫使用螺桿QL-80kN型號，工作鋼閘門厚0.25 m，自重達(dá)1.06 t，門槽為鑄鐵門槽預(yù)埋件。因?yàn)閯铀畨簭?qiáng)中有部分壓能轉(zhuǎn)為動能，致使水壓力變小，所以下閘全封閉時下閘力最大。經(jīng)核算，水庫水位為73.50 m時，閘門不能靠自重自由下閘，需要螺桿機(jī)傳遞下閘力，螺桿需要傳遞下閘力6.87 kN；水庫正常水位為77.00 m時，下閘力為19.99 KN，螺桿不會形成長桿失穩(wěn)現(xiàn)象，因此閘門下閘力是足夠的。但是，由于預(yù)埋件制作及安裝、閘槽澆制、閘門安裝等精密工藝在施工過程中并不能完全保證質(zhì)量，且螺桿傳遞下閘力相對閘門大體積來說，僅是一個作用點(diǎn)，且存在門槽中鑄鐵槽預(yù)埋件表面制作不光滑、安裝不平整、閘門閘槽鋼板局部銹蝕、水下雜物阻礙、動水壓力干擾、螺桿與閘門連接存在小偏心安裝等原因，可能使螺桿傳遞下閘力時存在偏心壓力導(dǎo)致閘門下閘不能完全封閉，從而產(chǎn)生漏水。

3.3 設(shè)計(jì)缺陷

發(fā)現(xiàn)下閘漏水后，靈山縣水利局組織參建各方到現(xiàn)場檢查分析，并下閘檢修閘門進(jìn)行檢修。檢修人員下閘時發(fā)現(xiàn)檢修閘門下閘失效，查看設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)檢修閘門存在設(shè)計(jì)失誤。原因是檢修閘門設(shè)計(jì)止水方向是逆水流方向，設(shè)計(jì)止水方向是錯誤的，不能依靠水壓力擠壓使閘門與閘孔口間形成密封的水封面止水，反而由于水壓力的作用下閘門與閘孔口脫離形成漏水通道，因此閘門檢修只能放空庫容后才能返修。

3.4 石塘嶺水庫放水設(shè)施問題總論

結(jié)合設(shè)計(jì)、制作安裝、施工和現(xiàn)場檢查分析，石塘嶺水庫放水設(shè)施存在如下問題：①檢修閘門設(shè)計(jì)止水方向存在失誤，檢修閘門設(shè)計(jì)形同虛設(shè)。②工作閘門重量不足，高水位時難以下閘關(guān)閉。③閘門制造安裝建設(shè)和后期運(yùn)行過程中，金屬結(jié)構(gòu)制造安裝不能確保精密度，預(yù)埋件安裝、閘門安裝焊接工藝質(zhì)量得不到保證，閘槽搗筑質(zhì)量控制不好，或安裝吊裝不精準(zhǔn)；運(yùn)行中容易銹蝕、磨損、變形甚至活動部件銹死，或水下雜物阻礙、動水壓力干擾、偏心下閘等原因，導(dǎo)致閘門下閘不實(shí)，止水失效，漏水嚴(yán)重，螺桿啟閉機(jī)啟閉困難，甚至有些水庫出現(xiàn)下閘時螺桿彎曲現(xiàn)象。④操作控制人員不專業(yè)，啟閉操作難免存在失誤，如開啟度較大時，放水流量過大造成下游灌溉渠道沖崩損壞。⑤放水塔建設(shè)造價高，啟閉運(yùn)行日常用電需要一定的運(yùn)行費(fèi)用，支出費(fèi)用無保障。

4 石塘嶺水庫放水閘門漏水處理建議

針對以上問題，提出如下處理建議：①拆除原放水塔及啟閉閘門，采用斜管梯級結(jié)合放水箱涵的放水方式。②改建檢修閘門，即放置在放水塔上游外；或塔內(nèi)加建阻水墻，阻水墻頂不宜低于正常水位77.00 m，阻水墻底設(shè)檢修閘孔口，檢修閘門與阻水墻、檢修閘孔口形成止水面。③增加工作閘門，自重達(dá)2.03 t以上。④檢修閘門、閘槽的平整度或增加安裝止水膠，檢修校正螺桿與工作閘門的連接點(diǎn)；增設(shè)攔污柵攔擋水中懸移雜物。以上處理措施不能確保水庫放水閘門一次性檢修通過，需要多次下閘蓄水檢修才能確保止水良好。

5 小型水庫加固放水設(shè)施建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

靈山縣33座?。ㄒ唬┬退畮齑蠖鄶?shù)采用的放水設(shè)施是放水塔閘門啟閉、放水隧洞相結(jié)合的形式，放水設(shè)施工程建設(shè)平均造價為85萬元，建設(shè)工期長，建設(shè)管理復(fù)雜，閘門安裝、隧洞開挖與襯砌、回填灌漿有很多關(guān)鍵工序不能掉以輕心，完建后每年需要一定的維修費(fèi)用和放水用電管理費(fèi)支出。其余84座?。ǘ┬退畮斐U加固工程放水設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)大部分采用斜管梯級放水、放水箱涵的結(jié)合形式，放水設(shè)施工程建設(shè)平均造價為20萬元，建設(shè)工期短，建設(shè)管理方便、質(zhì)量控制有保證，完建后管理檢查維修方便，基本無管理運(yùn)行費(fèi)負(fù)擔(dān)，適宜目前水庫粗放式管理的現(xiàn)狀。為此，建議今后小型水庫放水設(shè)施修建宜采用斜管梯級放水、放水箱涵的結(jié)合形式。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]廣東珠榮工程設(shè)計(jì)有限公司.廣西靈山縣石塘嶺水庫除險加固工程初步設(shè)計(jì)報告及施工圖[Z].2010.

[2]李煒，徐孝平.水力學(xué)[M].武漢：武漢水利電力大學(xué)出版社，2000.

[3]孫明松，沈長松.水工建筑物[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2001.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]