厄瓜多爾布魯布魯防洪工程馬拉維亞斯水庫泄水結構施工優(yōu)化

譚明軍

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

厄瓜多爾布魯布魯防洪工程馬拉維亞斯水庫泄水結構施工優(yōu)化

譚明軍

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

針對南美洲厄瓜多爾布魯布魯防洪工程馬拉維亞斯水庫的實際水文情況，對其泄水結構施工進行了技術優(yōu)化，經優(yōu)化后縮短了工期，運行簡單，安全可靠。

布魯布魯防洪工程 泄水結構 施工優(yōu)化 馬拉維亞斯水庫 厄瓜多爾

1 項目概況

馬拉維亞斯水庫總容積1600萬m3，最大深度7m，最大入庫流量250m3/s，由馬拉維亞斯分洪閘溢流堰經沉淀區(qū)后進入水庫，堤壩全長7.88km。馬拉維亞斯水庫設有一處泄水結構，主要用于水庫泄水及向下游河道補水。

水庫泄水結構由進水口、測量井(含攔污柵)、導流鋼管、錐形閥及出水口(含消力敦)5部分組成。共安裝3組1800mm導流鋼管及錐形閥，設計排水量為60m3/s。

圖1 錐形閥剖面圖

2 原設計存在的問題

馬拉維亞斯水庫泄水結構閥門原設計采用的是錐形閥門。由于水庫位于平原與山區(qū)的交匯處，上游河道泥沙較多且植被繁茂，每年雨季上游來水攜裹大量泥沙和樹木等漂浮物進入水庫，雨季很容易造成閥門堵塞，影響水流的暢通性，將會造成閥門喪失控制功能，可能產生較大的洪水危害。

3 施工優(yōu)化

3.1 閥門優(yōu)化

根據水庫所處地理環(huán)境和水文條件進行了閥門優(yōu)化選型。經分析比較，擬采用平板閥門替代原設計的錐形閥門的方案最為適合。

3.1.1 閥門優(yōu)缺點對比

(1)錐形閥門

錐形閥門被設計成在平均輻射狀下工作，也就是說其主體和閥塞都要在幾乎同等輻射狀壓力下工作。有這樣的特點是因為在閥門的上部和下部存在著一個小的壓力差，使閥門能在最好的狀態(tài)下工作。此閥門適合在10m以上的荷載下工作，不推薦在荷載小的情況下使用。

錐形閥操作方便，可精準的調節(jié)泄水流量。由于是輻射狀均力閥門，啟動動力小。錐形閥泄流時，利用水與空氣的摩擦和入水后在水中的漩渦進行消能，故可不再設消能工。凹面沖擊小，因水流表面積大，能量流失小。

錐形閥門要求水質相對清潔，閥門上游需設置網格較密的欄污格柵，以保護錐形閥。若出現漂浮或雜物容易堵塞閥門，導致錐形閥門無法關閉或開啟，運行維護工作量較大。需要大凹面來滿足泄水。

(2)平板閥門

平板閥結構簡單，安全性較高。閥體內部介質通道是直通的，介質成直線流動，流動阻力小。由于閘板是在兩閥座面上滑動，因此平板閘閥也能適用于帶懸浮顆粒的介質，同時當閥門關閉時，無導流孔的平板閘閥亦不要求閘板的關閉位置有較高的精度，啟閉時較省力。開閘時，不會被任何的物體堵塞，對水質要求較低，不需要設置細柵欄。若有足夠的自身重量，在緊急情況下可無電關閘。

平板閥門、密封面之間易引起沖蝕和擦傷，要經常檢查和維護。外形尺寸較大，開啟需要一定的空間，開閉時間相對較長。

3.1.2 適用性對比

(1)本項目水庫位于平原與山區(qū)的交匯處，上游河道泥沙較多且植被繁茂，上游來水攜裹大量泥沙和樹木等漂浮物，水質較差。采用錐形閥門容易堵塞，且需設置較為密集的欄污格柵用于保護錐形閥。相反，平板閥不需要設置很密的欄污格柵，而且適用于帶懸浮顆粒的介質；

(2)錐形閥適用于高水頭，而本項目最大水深約7m，水位較低；

(3)錐形閥制造安裝周期較長，其制安時間約8個月，而平板閥門制造安裝簡單方便，制安時間約5.5個月，采用平板閥可以有效縮減泄水結構施工工期；

(4)原設計未考慮布魯布魯河雨季河水多含泥沙碎石及漂浮物的情況，錐形閥結構不利于沖砂排淤，同時排水結構并未額外設計排淤通道，會對未來運行造成不利影響；

(5)從經濟的角度分析，兩種閥門的制安費用相近，但使用平板閥門提高了泄水結構的安全性。而且運行維護簡單，對水質要求低，因此減少了閥門損壞而引起的運行維護費用。

經技術和經濟分析對比，馬拉維亞斯水庫泄水結構采用平板閥門更為適宜，其結構簡單，造價較錐形便宜，生產安裝周期短，運行維護簡單，也可以彌補錐形閥不利于沖砂排淤的缺點。

3.2 泄水結構優(yōu)化

針對閥門及管道安裝進行優(yōu)化，采用混凝土基座固定閥門及導流鋼管，取消了原設計使用混凝土箱涵鋼結構基礎固定閥門及鋼管的設計。通過此項優(yōu)化減少了金屬結構埋件及混凝土模板施工，簡化了施工工藝，增加了泄水結構整體穩(wěn)定性，縮短了工期。

簡化泄水結構出水口設計。經過對實地測量數據進行計算，重新優(yōu)化了泄水結構出水口，取消了消力池并減少一排消力墩，減少了出水口工程量，縮短了施工時間。

圖2 平板閥剖面圖

4 結語

通過對馬拉維亞斯水庫泄水結構的優(yōu)化，該項目施工工期由經歷兩個枯水期縮短到一個枯水期之內完成(一個枯水期為6個月)，降低了雨季降水對施工的影響。水庫泄水結構的提前完工，提高了水庫排水能力，為水庫其他區(qū)域的施工創(chuàng)造了條件，也保證了周邊居民免受洪水的危害。經過一個雨季的實際運行，證明優(yōu)化后的泄水結構安全且可靠，閥門運行穩(wěn)定，無擁堵現象發(fā)生。受到了項目業(yè)主厄瓜多爾水利部的好評，展現了中資企業(yè)的先進技術水平，樹立了良好的國際形象。

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2095-1809(2017)03-0027-03

譚明軍(1977-)，男，湖北巴東人，高級工程師，從事水電工程施工技術及管理工作。