水源水庫(kù)輸水洞進(jìn)口分層取水金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

馬驥

摘 要：文章以喻家河水庫(kù)工程為主要研究對(duì)象，對(duì)引水洞進(jìn)口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行方法進(jìn)行了深入的研究，并且分析了實(shí)際的水生態(tài)環(huán)境條件與需求，闡述了進(jìn)口分層取水的布置方式、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施的選型、參數(shù)篩選與設(shè)計(jì)中應(yīng)該要注意的地方，水庫(kù)工程的質(zhì)量得到保障，提升了工程的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：引水洞 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 防腐設(shè)計(jì)

1.工程概況

喻家河水庫(kù)主要用于恩施市的農(nóng)業(yè)灌溉及人畜飲水。壩址控制流域面積197km2，正常蓄水位540.0m，總庫(kù)容971萬(wàn)m3，本工程屬四等?。?）型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等。主要建筑物的設(shè)計(jì)級(jí)別，水庫(kù)大壩、壩身泄洪建筑物、供水管道進(jìn)水口等主要建筑物為4級(jí)，其他建筑物為5級(jí)。樞紐布置包括水庫(kù)工程及灌溉輸水工程兩大部分，水庫(kù)工程包括大壩、溢流表孔和沖砂洞。灌溉輸水工程包括灌溉輸水進(jìn)水口、輸水管道和附屬設(shè)施，輸水管道長(zhǎng)18.42km。

2.進(jìn)水口設(shè)計(jì)

右岸5#溢流壩段壩設(shè)取水口，為深式進(jìn)水口，進(jìn)水口軸線距溢流壩段水平距離為20.75m，進(jìn)水口分層布置，上層進(jìn)水口底板高程為526m，下層進(jìn)水口底板高程為514m，進(jìn)口設(shè)事故閘門(mén)，事故閘門(mén)孔口尺寸均為2×2m（B×H），后接DN2000mm鋼筋混凝土輸水管，上下層引水管在壩后合并，出口中心高程503.70m，壩后接DN2000mm閘閥，閘閥后接DN2000mm預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管沿右岸渠道鋪設(shè)。

由于水庫(kù)50年淤沙高程513.86m，進(jìn)水口底板高程宜高于此高程。根據(jù)引水流量要求，設(shè)計(jì)取管徑為2.0m，因此可初步擬定進(jìn)口底板高程為514.0m，并根據(jù)計(jì)算確定水庫(kù)死水位。

根據(jù)規(guī)劃要求，常遇水位530.0m時(shí)設(shè)計(jì)引用流量為4.80m3/s，正常蓄水位540.0m時(shí)，最大引用流量為5.24m3/s，根據(jù)以上參數(shù)選擇供水管線管徑等參數(shù)，并計(jì)算死水位時(shí)管線過(guò)流能力。

根據(jù)戈登公式，進(jìn)水口最小淹沒(méi)深度按式（1）計(jì)算。

3.金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1輸水系統(tǒng)進(jìn)口金屬結(jié)構(gòu)布置

由于水庫(kù)污染物的量相對(duì)較小，故進(jìn)口只設(shè)計(jì)了一道攔污柵，并且一道是清污機(jī)槽。攔污柵槽依照檢修閘門(mén)來(lái)進(jìn)行設(shè)置，并且依照實(shí)際所需來(lái)完成檢修閘門(mén)的設(shè)置。

3.1.1輸水洞上進(jìn)口

輸水洞上進(jìn)口設(shè)一道攔污柵和一道事故閘門(mén)。

（1）輸水洞上進(jìn)口攔污柵。進(jìn)水口設(shè)一道攔污柵，共1孔，孔口尺寸2.8×3.2m（寬×高），攔污柵底檻高程526.0m，攔污柵垂直布置，柵片間距100mm，設(shè)計(jì)水頭差4.0m，過(guò)柵流速V≤1.0m/s；攔污柵采用平面框架結(jié)構(gòu)，主梁及邊梁采用Ⅰ20a工字鋼，采用鑄鐵滑塊支承，攔污柵整體制作；攔污柵底部帶有齒耙，采用提柵清污；攔污柵與拉桿連接，平時(shí)鎖定于檢修平臺(tái)。攔污柵啟閉及清污由進(jìn)水塔頂啟閉機(jī)房?jī)?nèi)的QP-100kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)操作，由卷?yè)P(yáng)機(jī)提至檢修平臺(tái)進(jìn)行檢修及清污。

（2）輸水洞上進(jìn)口事故門(mén)。上進(jìn)水口設(shè)一道事故閘門(mén)，共1孔，孔口尺寸2.0×2.0m（寬×高），高程526.0m，閘門(mén)強(qiáng)度按16.05m水頭差設(shè)計(jì)，閘門(mén)形式為潛孔平面定輪閘門(mén)，門(mén)體主材為Q235B。閘門(mén)由面板、主梁、水平次梁、縱梁、邊柱、主輪，導(dǎo)向輪、止水裝置組成。

閘門(mén)運(yùn)行條件考慮按水庫(kù)正常蓄水位540.0m，下游526.0m水位組合設(shè)計(jì)，閘門(mén)運(yùn)行方式考慮動(dòng)水啟閉。閘門(mén)啟閉設(shè)備選用QP-400KN型固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，閘門(mén)利用門(mén)頂水柱加重閉門(mén)。

3.1.2輸水洞下進(jìn)口

輸水洞下進(jìn)口設(shè)一道攔污柵和一道事故閘門(mén)。

（1）輸水洞下進(jìn)口攔污柵。進(jìn)水口設(shè)一道攔污柵，共1孔，孔口尺寸2.8×3.2m（寬×高），攔污柵底檻高程514.0m，攔污柵垂直布置，柵片間距100mm，設(shè)計(jì)水頭差4.0m，過(guò)柵流速V≤1.0m/s；攔污柵采用平面框架結(jié)構(gòu)，主梁及邊梁采用Ⅰ20a工字鋼，采用鑄鐵滑塊支承，攔污柵整體制作；攔污柵底部帶有齒耙，采用提柵清污；攔污柵與拉桿連接，平時(shí)鎖定于檢修平臺(tái)。攔污柵啟閉及清污由進(jìn)水塔頂啟閉機(jī)房?jī)?nèi)的QP-100kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)操作，由卷?yè)P(yáng)機(jī)提至檢修平臺(tái)進(jìn)行檢修及清污。

（2）輸水洞下進(jìn)口事故門(mén)。下進(jìn)水口設(shè)一道事故閘門(mén)，閘門(mén)孔口尺寸2.0×2.0m，底坎高程514.0m，閘門(mén)強(qiáng)度按28.05m水頭差設(shè)計(jì)，閘門(mén)形式為潛孔平面定輪閘門(mén)，門(mén)體主材為Q 235B。閘門(mén)由面板、主梁、水平次梁、縱梁、邊柱、主輪，導(dǎo)向輪、止水裝置組成。

閘門(mén)運(yùn)行條件考慮按水庫(kù)正常蓄水位540.0m，下游514.0m水位組合設(shè)計(jì)，閘門(mén)與拉桿連接，拉桿平時(shí)鎖定于檢修平臺(tái)。閘門(mén)運(yùn)行方式考慮動(dòng)水啟閉。該閘門(mén)啟閉設(shè)備選用QP-630KN型固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，閘門(mén)利用門(mén)頂水柱加重閉門(mén)。

3.2泄洪沖沙系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置

3.2.1泄洪沖沙底孔

（1）進(jìn)口事故門(mén)。閘門(mén)孔口尺寸2.0×3.5m，底坎高程505.5m，閘門(mén)強(qiáng)度按36.55m水頭差設(shè)計(jì)，閘門(mén)形式為潛孔平面定輪閘門(mén)。門(mén)體主材為Q 235B。閘門(mén)由面板、主梁、水平次梁、縱梁、邊柱、主輪，導(dǎo)向輪、止水裝置組成。

閘門(mén)運(yùn)行條件考慮按水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位542.05m，下游505.5m水位組合設(shè)計(jì)，閘門(mén)運(yùn)行方式考慮動(dòng)閉靜啟。該閘門(mén)啟閉設(shè)備選用QPG-1×630KN固定高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，閘門(mén)利用閘門(mén)門(mén)頂水柱閉門(mén)。

（2）出口工作閘門(mén)。沖砂閘共1孔，孔口尺寸為2.0×3.0m（寬×高），底檻高程為505.5m，閘門(mén)強(qiáng)度設(shè)計(jì)水頭為36.55m，閘門(mén)型式為潛孔式弧形鋼閘門(mén)。

弧門(mén)的啟閉機(jī)選型在弧門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)與弧門(mén)固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)之間作方案比較，選用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)作為該閘門(mén)的啟閉設(shè)備。啟閉設(shè)備初步確定選用QHSY-500KN/150KN-4.5m型搖擺式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，吊點(diǎn)設(shè)在閘門(mén)頂部。啟閉機(jī)油缸采用固定搖擺式支承，吊耳采用自潤(rùn)滑球面滑動(dòng)軸承，與閘門(mén)和鉸支座聯(lián)接，啟閉機(jī)工作行程為4500mm，啟閉機(jī)由油缸總成、液壓泵站總成、液壓管道、埋件和電氣設(shè)備等組成，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)配備一套獨(dú)立的液壓泵站。液壓泵站和電控設(shè)備布置在514.5m高程液壓?jiǎn)㈤]機(jī)房?jī)?nèi)，液壓管路經(jīng)高壓軟管與液壓油缸連接。

3.2.2表孔溢洪道

表孔溢洪道設(shè)在大壩中部，設(shè)3孔表孔弧形工作閘門(mén)，孔口尺寸為12.0×6.15m（寬×高），底檻高程為533.85m，閘門(mén)強(qiáng)度設(shè)計(jì)水頭為6.15m，閘門(mén)型式為露頂式弧形鋼閘門(mén)，門(mén)高6.6m。

3.3金屬結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)

（1）閘門(mén)及其埋件外露表面采用噴鋅防腐，面漆為深灰色；埋件的埋入部分表面（與混凝土接合表面）采用涂水泥砂漿防腐；

（2）噴鋅厚度120μm（最小局部厚度≥120μm），鋅涂層與鋼基體平均接合強(qiáng)度q=5.9N/mm2，涂鋅層密度值62g/cm2。

（3）噴鋅后用H04-1環(huán)氧云鐵底漆封閉，噴涂涂層為一道（涂刷則為二道），涂層總厚度（干膜）為80μm；再用J0501銀灰色氯化橡膠作表面漆二道封閉，表面涂料漆膜厚度為100μm。

（4）涂料涂裝：①底漆二道：H06-1-1環(huán)氧富鋅底漆，干膜厚度100μm；②中間漆一道：H53-6環(huán)氧云鐵防銹漆，干膜厚度80μm；③面漆一道：B52-12丙烯酸聚氨脂，干膜厚度100μm。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水源水庫(kù)輸水洞進(jìn)口分層取水金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在水庫(kù)工程中尤為重要，會(huì)在很大程度上影響水庫(kù)的整體質(zhì)量，因此相關(guān)工作人員一定要科學(xué)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格實(shí)施，進(jìn)而使水庫(kù)工程的質(zhì)量得到保障，提升工程的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬會(huì)全.豐滿工程進(jìn)水口分層取水金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].東北水利水電，2015（11）：3-5.

[2]勒兆嵐，應(yīng)國(guó)華.山口巖水利樞紐進(jìn)水口分層取水金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].江西水利科技，2012（01）：4-6.

[3]馬銀珍.陽(yáng)坡水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)[J].山西水利科技，2010（04）：13-14+24.