合頁活動壩在防洪水庫中的應用

李元奇 蒲繼剛 張喬軍

1 工程介紹

平舉水電站工程位于貴州省松桃縣大坪鄉(xiāng)白果村平舉寨，站址距縣城15km，有松?。ㄋ商?印江）公路通過，接有7km鄉(xiāng)村公路直達站址，交通較方便。水庫壩址松桃縣城上游、松桃河干流上，松桃河屬于長江流域?水水系，為沅江一級支流，是松桃河梯級開發(fā)的第二級電站。平舉水電站工程于2006年開工建設(shè)，2008年竣工投產(chǎn)發(fā)電。平舉水庫壩址以上集雨面積593km2，水庫總庫容為719萬m3，正常水位以下庫容為567萬m3，電站裝機為 2×2000kW。

電站樞紐布置：擋水建筑物為漿砌石重力壩+翻板壩組合，泄水建筑物為壩頂溢洪，取水建筑物為壩身埋管引水，壩后式發(fā)電廠房的布置形式。擋水固定壩為漿砌石重力壩，最大壩高21.7m，壩頂長150.25m。泄水建筑物為壩頂中部溢流壩段，總長90m，堰頂高程為374.66m，堰體由平直段和曲線段組成，曲線段后接1：0.8的直線和反弧段，后采用挑流消能。堰頂布置9扇（寬×高）10m×5m的翻板閘門，當洪水超過正常蓄水位379.35m時，閘門開始自動打開，壩頂開始溢流，洪水的溢流分別從閘門頂部自由出流和閘門底部的孔口出流。

平舉水電站工程現(xiàn)狀擋水建筑物為漿砌石重力壩+翻板壩組合，采用自動翻板泄洪，工程主要任務是發(fā)電，水庫原設(shè)計無防洪任務。

2 合頁活動壩的特點

合頁壩的壩面鋼結(jié)構(gòu)面板和驅(qū)動機構(gòu)可抵御洪水、砂石及大型漂浮物的沖撞，受力條件好，堅固穩(wěn)定；完美解決抗凍問題，抵御局部冰壓力，較混凝土結(jié)構(gòu)在冰凍地區(qū)的凍漲問題得到有效的解決；此外，在冰面的凍脹壓力下，合頁壩堅固的壩體隨著凍脹移動，機械安全閥組系統(tǒng)裝置將迅速調(diào)整液壓缸內(nèi)油壓，做出相應的退讓反應，削弱凍脹引起的破壞力，從而保護合頁壩不損壞，特別適用于寒冷冰凍地區(qū)。合頁壩在敦化牡丹江上已經(jīng)過嚴冬考驗，目前運行狀況良好。

安全可控度高。當洪水位超過壩頂一定高度（事先設(shè)定），將會引起液壓系統(tǒng)內(nèi)油壓升高，超過設(shè)定壓力時，機械溢流裝置將開啟泄壓（開度可控），使得合頁壩壩面下降，保持水位高度不超限；當大流量洪水通過時，水流對壩面連續(xù)沖擊下，液壓系統(tǒng)壓力會陡然上升，此時安全溢流閥（機械）連續(xù)開啟，壩面會有序的迅速降落。

合頁壩采用暗藏式支撐，低重心，壩面上下游基礎(chǔ)落差小，幾乎緊貼河床，對于舊基礎(chǔ)改造開鑿量極小，非常適合各類活動壩的改造項目，節(jié)省土建工程量。

合頁壩的自控系統(tǒng)控制方式靈活多樣。上位機遠程、異地、網(wǎng)絡化集中管理，全自動控制及現(xiàn)場手動控制，三種方式之間存在互鎖關(guān)系，客戶根據(jù)自己需要，可隨機選擇一種方式控制。通過遠程視頻網(wǎng)絡，傳輸實時現(xiàn)場畫面，可以融入各地方水務局水情測報和防洪調(diào)度系統(tǒng)，同時控制系統(tǒng)對液壓泵站進行監(jiān)視保護，主要包括液壓系統(tǒng)壓力（包括壓力傳感器和壓力繼電器）、油位、油溫、油過濾器堵塞等。

合頁壩可根據(jù)河道蓄水能力，實現(xiàn)任意高度擋水，壩面可在任意設(shè)定角度范圍內(nèi)停留支撐，同時還可實現(xiàn)單扇或多個壩扇任意組合或同步調(diào)節(jié)，減少水流對下游的沖刷。所有壩面數(shù)百米可迅速調(diào)節(jié)成一條水平直線，便于集成化、模塊化控制，形成城市河道中一道亮麗的風景線。

合頁壩景觀效果好，可根據(jù)景觀及相關(guān)規(guī)劃要求設(shè)置挑水板，形成多種造型的美麗水簾或瀑布，同時挑水板還起到保護液壓缸的作用，避免水流長期對液壓缸的沖擊，延長液壓缸壽命。

3 平舉水電站防洪功能改造方案

根據(jù)平舉水電站工程現(xiàn)狀及下游縣城近期防洪要求，平舉水電站防洪功能改造方案：改造自動翻板壩為可控泄洪的合頁壩，增設(shè)放空兼沖砂底孔，增設(shè)水情自動測報系統(tǒng)。

合頁壩布置于原固定重力壩溢流壩段堰頂，設(shè)計擋水高5.0m，凈寬89.4m，采用15扇5.96m寬合頁壩，兩側(cè)各留30cm做側(cè)墻止水。合頁壩面板采用全鋼材料，單扇壩面規(guī)格選用5.0m×5.96m，共15扇。每個面板均采用2支液壓缸控制其升降，采用PLC電控操作系統(tǒng)控制液壓缸伸縮。

本次設(shè)計在左壩段破壩增設(shè)放空沖沙底孔，增大水庫洪水調(diào)節(jié)庫容，進口設(shè)工作和檢修平板閘門各一套。進口采用喇叭口體型，底板高程365.0m，后接3.0m×3.0m有壓短涵洞穿過大壩；閘門井與左岸連接公路間布置長30m、寬5m的C25鋼筋混凝土交通橋進行連接。

4 水庫運行調(diào)度

平舉水電站正常蓄水位為379.35m，根據(jù)洪水預報，通過放空底孔提前將庫水位降至366.00m高程。當洪水來臨時，水位超過合頁壩堰頂高程374.66m時，洪水就自由下泄（最低運行水位366.00m時合頁壩全部放倒不擋水）；當庫水位超過378.00m時，逐漸關(guān)閉底孔及合頁壩的其中三扇，庫水位達到378.5m時底孔和三扇合頁壩全部關(guān)閉；庫水位超過378.50m，再逐漸關(guān)閉合頁壩的其中兩扇，庫水位達到379.00m時兩扇合頁壩全部關(guān)死；庫水位超過379.00m，再逐漸關(guān)閉合頁壩的其中一扇，庫水位達到379.50m時該扇合頁壩全部關(guān)死，庫水位在水位366.00～379.35m之間時，水庫最大泄量不能超過1066m3/s；若庫水位還繼續(xù)上漲，則說明洪水標準超過30年一遇，則打開合頁壩的另外一扇，庫水位超高379.50m時，水庫由下游縣城的防洪調(diào)度轉(zhuǎn)為大壩安全調(diào)度，繼續(xù)打開關(guān)閉的合頁壩，直至全部打開位置。退水時段逐漸關(guān)閉閘門，直到水位降至正常蓄水位379.35m；在整個洪水調(diào)度過程中，絕對不允許下泄的最大流量大于來水的洪峰流量。

有效利用平舉水電站設(shè)置的水情測報系統(tǒng)，完善洪水預報方案，并結(jié)合洪水預報編制平舉水電站洪水調(diào)度運用計劃及汛期防洪調(diào)度預案，為縣城的防洪安全提供安全保障。

5 結(jié)論與建議

通過平舉水電站防洪改造，結(jié)合水情自動測報及合理調(diào)度，可使松桃縣城現(xiàn)狀的防洪能力由20年一遇提高到近30年一遇。為減少松桃縣城受災范圍，降低人民的生命和財產(chǎn)損失，為社會安定團結(jié)、經(jīng)濟發(fā)展提供保障。因此，建設(shè)平舉水電站防洪改造應急工程，是必要的，也是迫在眉睫的。