西藏湘河水利樞紐工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 強(qiáng)，藍(lán)志鋒，劉天政，韓其華，吳先敏

(1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250013； 2.西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，拉薩 850000)

1 工程概述及總體布置

湘河水利樞紐及配套灌區(qū)工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)重大水利工程之一，也是《全國(guó)大型水庫(kù)建設(shè)規(guī)劃》項(xiàng)目之一，并列入國(guó)家發(fā)展改革委、水利部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合印發(fā)的《水利改革發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，是2017年已開(kāi)工的重大節(jié)水供水工程之一。

項(xiàng)目工程地點(diǎn)位于西藏自治區(qū)日喀則市，樞紐壩址位于南木林縣達(dá)那鄉(xiāng)甲措臧布和拉布臧布干流交匯處下游約1.1 km，灌區(qū)范圍為樞紐下游至雅江匯合口湘河中下游的河谷地帶。工程規(guī)模為大(Ⅱ)型[1-2]，總庫(kù)容1.16×108m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.83×104hm2，電站裝機(jī)4×104kW，工程概算投資27.01億元。

湘河水利樞紐及配套灌區(qū)工程金屬結(jié)構(gòu)分為湘河水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)和灌區(qū)金屬結(jié)構(gòu)。灌區(qū)金屬結(jié)構(gòu)主要由分級(jí)取水口閘門(mén)和啟閉設(shè)備，灌區(qū)魚(yú)道閘門(mén)及啟閉設(shè)備，渠道節(jié)制閘、分水閘、泄水閘、退水閘及田間工程閘門(mén)及其啟閉設(shè)備等組成。樞紐金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由泄水系統(tǒng)、發(fā)電引水系統(tǒng)、魚(yú)道和生態(tài)系統(tǒng)、施工導(dǎo)流系統(tǒng)組成，共包括各類閘門(mén)(含攔污柵)50扇、埋件26套、啟閉設(shè)備21臺(tái)、檢修門(mén)庫(kù)3個(gè)、閥門(mén)2臺(tái)及連接鋼管若干。

本文重點(diǎn)介紹水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計(jì)，其布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 湘河水利樞紐金屬結(jié)構(gòu)布置圖

湘河水利樞紐總體布置為：河床布置大壩；左岸從左到右布置溢洪洞、導(dǎo)流泄洪洞、發(fā)電洞；左岸壩后布置湘河電站、發(fā)電洞末端連接壓力鋼管引水發(fā)電；右岸布置魚(yú)道。

水庫(kù)各特征高程及水位為：上游校核洪水位為4 102.84 m(P=0.05%)，設(shè)計(jì)洪水位為4 101.47 m(P=1%)，正常蓄水位[3]為4 099.00 m，死水位為4 080.00 m；下游校核洪水位為4 056.26 m(P=0.2%)，設(shè)計(jì)洪水位為4 055.93 m(P=1%)；壩頂高程為4 104.00 m。

2 泄水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

泄水系統(tǒng)設(shè)在大壩左岸，采用溢洪洞和泄洪洞結(jié)合的泄水方案，從左至右布置有1孔洞式溢洪洞、1孔導(dǎo)流泄洪隧洞。溢洪洞進(jìn)口設(shè)1扇疊梁檢修閘門(mén)和1扇弧形工作閘門(mén)，導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口設(shè)1扇平面定輪事故閘門(mén)和1扇弧形工作閘門(mén)。導(dǎo)流泄洪洞前期作為施工導(dǎo)流系統(tǒng)，后期用作泄洪兼放生態(tài)水，參與放生態(tài)水時(shí)的流量調(diào)節(jié)。

2.1 溢洪洞檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

溢洪洞布置在左岸左側(cè)，1孔泄流。在上游側(cè)設(shè)一道疊梁檢修閘門(mén)。檢修閘門(mén)尺寸12.0 m×11.7 m(寬×高)，底檻高程4 087.90 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為11.1 m。閘門(mén)檢修在壩頂高程4 104.00 m進(jìn)行操作。

檢修閘門(mén)型式采用平面疊梁鋼閘門(mén)，門(mén)體縱向設(shè)6節(jié)，單節(jié)閘門(mén)門(mén)體尺寸為12.0 m×1.95 m(寬×高)，檢修閘門(mén)門(mén)體主材選用Q345C，止水設(shè)置在閘門(mén)的下游側(cè)，6節(jié)門(mén)體節(jié)間采用柔性止水連接。每節(jié)檢修閘門(mén)門(mén)葉結(jié)構(gòu)尺寸可整體制造，整體運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

門(mén)槽埋件主材選用Q235B，考慮該檢修閘門(mén)平時(shí)的存放，在溢流堰左側(cè)設(shè)置1孔儲(chǔ)存門(mén)庫(kù)，門(mén)庫(kù)尺寸為12.0 m×9.5 m(最多可存放5節(jié)閘門(mén))，即有1節(jié)閘門(mén)鎖定在檢修門(mén)槽頂部，門(mén)庫(kù)埋件主材選用Q235B。

檢修閘門(mén)的運(yùn)行方式為靜水啟閉，選用單向門(mén)機(jī)配自動(dòng)抓梁操作啟閉，雙吊點(diǎn)啟閉，門(mén)機(jī)啟門(mén)容量為2×160 kN，軌下?lián)P程16 m，軌上揚(yáng)程4 m，功率為30 kW。門(mén)機(jī)安裝在壩頂高程4 104.00 m。

2.2 溢洪洞工作閘門(mén)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

在檢修閘門(mén)下游，設(shè)工作閘門(mén)。溢洪洞工作閘門(mén)的孔口尺寸為12.0 m×12.0 m(寬×高)，底檻高程4 084.50 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為11.5 m。弧門(mén)半徑為15 m,支鉸中心高程為4 095.00 m，閘門(mén)檢修平臺(tái)高程為4 100.00 m。工作閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在水庫(kù)需要泄洪時(shí)開(kāi)啟，即當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)正常蓄水位4 099.00 m時(shí)即開(kāi)啟泄洪。

主梁布置采用雙主橫梁式，主框架形式采用與Π型統(tǒng)一，其支臂為斜支臂；工作閘門(mén)門(mén)體主材選用Q345C低合金結(jié)構(gòu)鋼，埋件主材選用Q235B。

該閘門(mén)的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉。工作閘門(mén)選用液壓式啟閉機(jī)操作控制，規(guī)格型號(hào)為QHLY2×1 000 kN-7.0 m，雙吊點(diǎn)啟閉，啟門(mén)容量為2×1 000 kN，工作行程為6.2 m，最大行程為7.0 m。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸的支承鉸安裝在閘墩側(cè)墻上，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為電動(dòng)控制，現(xiàn)地及遠(yuǎn)程集中操作，額定功率為80 kW。啟閉機(jī)油缸的維護(hù)檢修可在壩頂高程4 104.00 m上進(jìn)行。

2.3 導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口事故閘門(mén)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

導(dǎo)流泄洪隧洞在左岸溢洪道和發(fā)電洞中間布置，該隧道前期用作施工導(dǎo)流，后期改造成泄洪洞，和洞式溢洪道同時(shí)參與泄洪。在導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口處設(shè)1扇事故閘門(mén)和1扇弧形工作閘門(mén)。當(dāng)水庫(kù)泄洪時(shí)，先開(kāi)啟溢洪道弧形工作閘門(mén)進(jìn)行泄洪，再開(kāi)啟泄洪洞弧形工作閘門(mén)泄洪。導(dǎo)流泄洪洞還兼有放生態(tài)流量的功能，下放生態(tài)流量要求至少滿足10 m3/s，其中一部分從生態(tài)基流管下放，其他部分從導(dǎo)流泄洪洞走，參與放生態(tài)流量時(shí)工作閘門(mén)局部開(kāi)啟調(diào)節(jié)流量。

導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口處設(shè)置1扇事故閘門(mén)，閘門(mén)孔口尺寸為6.0 m×8.0 m(寬×高)，事故閘門(mén)底檻高程為4 058.00 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為41 m。閘門(mén)型式為潛孔式平面定輪鋼閘門(mén)。閘門(mén)的運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，采用水柱力加門(mén)體自重動(dòng)水閉門(mén)，采用門(mén)頂充水平壓閥充水平壓后靜水啟門(mén)，即待上下游水位差不大于3 m時(shí)啟門(mén)。閘門(mén)的維護(hù)檢修可在大壩壩頂進(jìn)行操作，高程為4 104.00 m。

該事故閘門(mén)門(mén)體主材選用Q345C低合金結(jié)構(gòu)鋼，主橫梁為焊接組合工字梁，縱隔板為實(shí)腹T型焊接結(jié)構(gòu)，邊梁采用雙腹板式。由于該閘門(mén)尺寸較大，門(mén)葉結(jié)構(gòu)應(yīng)分節(jié)制造、分節(jié)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝焊接。

門(mén)槽埋件主軌工作段主材選用ZG310-570鍛造碳鋼，埋件其他部分主材為Q235B。

事故閘門(mén)啟閉機(jī)選用1臺(tái)規(guī)格型號(hào)為QPG2×1 000 kN-48 m的高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，雙吊點(diǎn)啟閉，啟門(mén)容量為2 000 kN，揚(yáng)程48 m，功率為70 kW。啟閉機(jī)安裝在高程為4 116.00 m的啟閉機(jī)室內(nèi)，啟閉機(jī)的維護(hù)檢修可在啟閉室內(nèi)進(jìn)行操作。啟閉機(jī)為電動(dòng)控制，現(xiàn)地操作。

該閘門(mén)在下游弧形工作閘門(mén)或隧洞需要維護(hù)檢修等事故時(shí)關(guān)閉，在維護(hù)檢修處理完畢后，閘門(mén)先充水平壓后靜水啟門(mén)，平時(shí)鎖定在檢修平臺(tái)，處于開(kāi)啟狀態(tài)。

閘門(mén)設(shè)有水位監(jiān)控(水位儀)及開(kāi)度監(jiān)控系統(tǒng)各1套，便于監(jiān)控閘門(mén)的充水平壓及運(yùn)行情況等，利于閘門(mén)的安全運(yùn)行與操作。

2.4 導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口工作閘門(mén)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

依據(jù)《水利水電工程鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 74-2013)中規(guī)定[4]：泄水系統(tǒng)工作閘門(mén)宜選用弧形閘門(mén)。本工程中導(dǎo)流泄洪洞有局部開(kāi)啟下放生態(tài)流量需要，另外該閘門(mén)需要頻繁運(yùn)行且水流條件要求高。故導(dǎo)流泄洪洞工作閘門(mén)選定為弧形鋼閘門(mén)。

弧形工作閘門(mén)布置在事故閘門(mén)下游，閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，在水庫(kù)需要泄洪時(shí)開(kāi)啟，泄洪工作時(shí)全開(kāi)全閉運(yùn)行。該工作閘門(mén)除承擔(dān)泄洪任務(wù)外，還需滿足在一定時(shí)段局部開(kāi)啟下放生態(tài)水的要求，該工作閘門(mén)開(kāi)啟放水后，水通過(guò)泄洪洞無(wú)壓泄流。

工作閘門(mén)孔口尺寸為6.0 m×5.5 m(寬×高)，底檻高程為4 058.00 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為41 m。閘門(mén)運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，主支承采用直支臂、圓柱鉸支承?；￠T(mén)半徑為11 m，支鉸中心高程為4 066.00 m，設(shè)置Π型閘門(mén)檢修平臺(tái)，檢修平臺(tái)高程為4 076.00 m。工作閘門(mén)需要維護(hù)檢修時(shí)，關(guān)閉上游的事故閘門(mén)擋水即可進(jìn)行。

工作閘門(mén)啟閉機(jī)選用1套潛孔弧形閘門(mén)液壓式啟閉機(jī)操作控制，規(guī)格型號(hào)為QHSY2×800/2×300 kN-8.8 m，雙吊點(diǎn)啟閉，啟門(mén)容量為1 600 kN，閉門(mén)容量為600 kN，工作行程為8.8 m，最大行程為9.0 m。本閘門(mén)設(shè)置1套液壓泵站，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為電動(dòng)控制，現(xiàn)地及遠(yuǎn)程集中操作，額定功率為60 kW。啟閉機(jī)油缸的維護(hù)檢修可在壩頂高程4 104.00 m液壓油泵房?jī)?nèi)進(jìn)行。

為方便運(yùn)行管理單位以后的運(yùn)行及維護(hù)管理等，該閘門(mén)及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)等設(shè)備設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)控制系統(tǒng)，并備用1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。

3 發(fā)電引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

發(fā)電引水系統(tǒng)設(shè)置在左岸右側(cè)，其金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要布置在發(fā)電洞塔式進(jìn)水口、壓力鋼管及廠房尾水出口處。其中在發(fā)電洞進(jìn)口處設(shè)置有1套攔污柵(配套耙斗式清污機(jī)1臺(tái))，在攔污柵下游依次布置有一道分層取水疊梁閘門(mén)和一道平面定輪事故閘門(mén)。發(fā)電系統(tǒng)共有4臺(tái)機(jī)組，采用隧洞后接壓力鋼管的一洞四機(jī)引水方式，4臺(tái)機(jī)組設(shè)4扇尾水檢修閘門(mén)。

3.1 發(fā)電洞進(jìn)口攔污柵設(shè)計(jì)布置

在發(fā)電洞塔式進(jìn)水口處設(shè)置1道攔污柵。攔污柵的孔口尺寸為7.0 m×36.0 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭差為4 m，攔污柵底檻高程為4 066.00 m。為方便維護(hù)檢修，采用露頂平面直立活動(dòng)式攔污柵，運(yùn)行方式為靜水啟閉。柵體主材選用Q345C，埋件主材選用Q235B。為便于攔污柵的清污，用1套型號(hào)規(guī)格為GD50 kN-38/5 m的液壓抓斗移動(dòng)式清污機(jī)進(jìn)行清污。攔污柵的清污卸污及檢修平臺(tái)設(shè)置在壩頂高程4 104.00 m處，攔污柵的維護(hù)檢修可在檢修平臺(tái)上進(jìn)行。攔污柵設(shè)置有水位差儀與其下游的分層取水疊梁閘門(mén)共用，以監(jiān)測(cè)攔污柵攔截污物的情況，避免攔污柵前后水位差超過(guò)設(shè)計(jì)值。

由于攔污柵尺寸較大，柵體結(jié)構(gòu)應(yīng)分節(jié)制造，攔污柵共分為10節(jié)，每節(jié)攔污柵柵體尺寸為7.0 m×3.6 m(寬×高)，每節(jié)攔污柵之間由螺栓連接，頂節(jié)至鎖定平臺(tái)由鎖定梁連接。

攔污柵和取水疊梁閘門(mén)、事故閘門(mén)共用設(shè)置在壩頂上的單向門(mén)機(jī)進(jìn)行操作控制。

3.2 發(fā)電洞進(jìn)口分層取水閘門(mén)設(shè)計(jì)布置

為避免低溫水對(duì)灌區(qū)作物和大壩下游魚(yú)類產(chǎn)生不利影響，攔污柵下游取水閘門(mén)采用分層取水方式。分層取水疊梁閘門(mén)孔口尺寸為7.0 m×36.0 m(寬×高)，底檻高程為4 066.00 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為33 m，運(yùn)行方式為靜水啟閉。

閘門(mén)型式采用平面疊梁鋼閘門(mén)，共設(shè)置12節(jié)閘門(mén)門(mén)體，單節(jié)閘門(mén)門(mén)體尺寸為7.0×3.0 m(寬×高)，門(mén)體主材選用Q345C，止水設(shè)置在閘門(mén)的上游面。12節(jié)門(mén)體節(jié)間采用柔性止水連接。

門(mén)槽埋件主材選用Q235B，考慮該閘門(mén)平時(shí)的存放，在發(fā)電洞進(jìn)口事故門(mén)門(mén)槽下游側(cè)設(shè)置兩孔門(mén)庫(kù)，門(mén)庫(kù)埋件主材為Q235B。當(dāng)水庫(kù)水位下降時(shí)，將提出的疊梁閘門(mén)用壩頂單向門(mén)機(jī)吊到門(mén)庫(kù)里存放。

3.3 發(fā)電洞進(jìn)口事故閘門(mén)設(shè)計(jì)布置

發(fā)電洞進(jìn)口處攔污柵和分層取水疊梁閘門(mén)下游設(shè)置1扇事故閘門(mén)，閘門(mén)型式為潛孔式平面定輪鋼閘門(mén)，閘門(mén)孔口尺寸為7.0 m×7.0 m(寬×高)，事故閘門(mén)底檻高程為4 066.00 m，按正常蓄水位4 099.00 m設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為33 m。主支承采用定輪，軸承形式為自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。閘門(mén)的運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，采用水柱力加門(mén)體自重動(dòng)水閉門(mén)，采用門(mén)頂充水平壓閥充水平壓后靜水啟門(mén)，即待上下游水位差不大于5 m時(shí)啟門(mén)。閘門(mén)平時(shí)鎖定在檢修平臺(tái)，處于開(kāi)啟狀態(tài)，其維護(hù)檢修可在大壩壩頂進(jìn)行操作，高程為4 104.00 m。

該閘門(mén)門(mén)葉主材采用Q345C，主橫梁為焊接組合工字梁，縱隔板為實(shí)腹T型焊接結(jié)構(gòu)。閘門(mén)面板和止水布置在下游側(cè)，閘門(mén)正向支承采用定輪支承，布置12個(gè)定輪。事故閘門(mén)按運(yùn)輸單元分3節(jié)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸至工地拼裝成整節(jié)。

門(mén)槽埋件主軌工作段主材選用ZG310-570鍛造碳鋼，埋件其他部分主材為Q235B。

事故閘門(mén)與攔污柵、取水疊梁閘門(mén)共用設(shè)置在壩頂上的單向門(mén)機(jī)進(jìn)行操作控制。

3.4 壩頂門(mén)機(jī)設(shè)計(jì)布置

發(fā)電系統(tǒng)壩頂門(mén)機(jī)主要負(fù)責(zé)發(fā)電洞進(jìn)口攔污柵、疊梁閘門(mén)、事故閘門(mén)的啟閉及進(jìn)水口攔污柵清污裝置的操作運(yùn)行。門(mén)機(jī)主要運(yùn)行工況如下：①起升機(jī)構(gòu)雙吊點(diǎn)通過(guò)液壓自動(dòng)抓梁?jiǎn)㈤]發(fā)電洞進(jìn)口攔污柵；②起升機(jī)構(gòu)雙吊點(diǎn)通過(guò)液壓自動(dòng)抓梁?jiǎn)㈤]分層取水疊梁閘門(mén)；③起升機(jī)構(gòu)雙吊點(diǎn)通過(guò)液壓自動(dòng)抓梁?jiǎn)㈤]發(fā)電洞進(jìn)口事故閘門(mén)；④門(mén)機(jī)攜帶清污裝置進(jìn)行進(jìn)水口攔污柵污物清理操作；⑤200 kN電動(dòng)葫蘆用于起吊耙斗式清污機(jī)操作清污。

發(fā)電系統(tǒng)壩頂門(mén)機(jī)由2×630 kN小車機(jī)構(gòu)(含起升機(jī)構(gòu)和小車走行機(jī)構(gòu))、門(mén)架結(jié)構(gòu)、行車走行機(jī)構(gòu)、清污裝置、夾軌器、門(mén)機(jī)供電裝置、電氣控制與附屬設(shè)備等組成。門(mén)機(jī)小車機(jī)構(gòu)軌上揚(yáng)程10 m，總揚(yáng)程48 m。功率為60 kW，電動(dòng)控制，現(xiàn)地操作。

3.5 廠房尾水檢修閘門(mén)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

湘河水利樞紐共裝機(jī)4臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組尾水出口各1孔，共設(shè)4個(gè)尾水出口，在每個(gè)出口處設(shè)一道檢修閘門(mén)供機(jī)組檢修使用。即設(shè)4扇尾水檢修閘門(mén)作為永久設(shè)備用于機(jī)組檢修。

尾水檢修閘門(mén)依據(jù)施工期要求，按設(shè)計(jì)水位4 055.93 m(P=1%)設(shè)計(jì)，校核洪水位4 056.26 m(P=0.2%)復(fù)核。4扇尾水閘門(mén)共用1臺(tái)2×160 kN單向門(mén)機(jī)操作，門(mén)機(jī)軌道安裝在4 057.20 m高程的檢修平臺(tái)上，閘門(mén)的檢修與維護(hù)也在此平臺(tái)上進(jìn)行。閘門(mén)在非工作時(shí)期鎖定在檢修平臺(tái)上。

尾水檢修閘門(mén)型式為潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)，按廠房尾水設(shè)計(jì)洪水位4 055.93 m(P=1%)設(shè)計(jì)，閘門(mén)主支承采用滑道支承形式，廠房側(cè)止水，操作方式為整扇閘門(mén)靜水啟閉，機(jī)組旁通管充水平壓，啟門(mén)時(shí)允許水頭差不大于1 m，該檢修閘門(mén)主體材質(zhì)采用Q345C。

門(mén)槽埋件主軌工作段主材選用ZG310-570鍛造碳鋼，埋件其他部分主材為Q235B。

4扇尾水檢修閘門(mén)共用1臺(tái)2×160 kN單向門(mén)機(jī)配液壓自動(dòng)抓梁進(jìn)行操作。啟閉機(jī)上設(shè)有帶數(shù)碼顯示儀表的高度限制器、過(guò)負(fù)荷裝置等安全設(shè)施，啟閉機(jī)總揚(yáng)程20 m，軌上揚(yáng)程4 m，軌距為4 m。

3.6 壓力鋼管設(shè)計(jì)布置

在發(fā)電隧洞末端連接直徑7 m壓力鋼管主管，主管長(zhǎng)度65 m(伸進(jìn)隧洞里10 m)，主管后面接3個(gè)卜型岔管，分岔后接4條直徑3 m的支管。最后4條支管分別接入廠房4臺(tái)發(fā)電機(jī)組引水發(fā)電，發(fā)電尾水經(jīng)尾水池匯集后排入河道。

壓力鋼管選用材質(zhì)為Q345R，主管直徑為7.0 m，壁厚18 mm，支管管徑為3.0 m，壁厚16 mm，壓力鋼管主管和支管外包厚1 m的混凝土，外包混凝土后再填埋。4條壓力鋼管支管分別引向1#機(jī)組、2#機(jī)組、3#機(jī)組、4#機(jī)組。機(jī)組安裝高程4 048.00 m。

4 魚(yú)道與生態(tài)流量系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魚(yú)道系統(tǒng)布置在大壩右岸，設(shè)2孔進(jìn)魚(yú)口，4孔出魚(yú)口，魚(yú)道與主壩連接處設(shè)有過(guò)壩口。每個(gè)進(jìn)魚(yú)口、出魚(yú)口和過(guò)壩口均設(shè)有一道檢修閘門(mén)和一道工作閘門(mén)，均采用一門(mén)一機(jī)操作。各類閘門(mén)根據(jù)不同水位進(jìn)行調(diào)度。

生態(tài)取水口位于發(fā)電引水系統(tǒng)壓力鋼管主管處，外接直徑1.2 m的生態(tài)放水管，生態(tài)流量系統(tǒng)壓力鋼管采用閥門(mén)控制，在生態(tài)放水管進(jìn)口設(shè)一道檢修閥和一道工作閥。

4.1 魚(yú)道系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

魚(yú)道布置在大壩右岸，魚(yú)道進(jìn)、出口共布置檢修閘門(mén)、工作閘門(mén)各7扇。水庫(kù)上游不同高程分設(shè)4個(gè)魚(yú)道出口(1#，2#，3#，4#)，分別滿足不同水位的過(guò)魚(yú)要求。

水庫(kù)下游設(shè)2個(gè)魚(yú)道進(jìn)口(1#，2#)，滿足不同高程的過(guò)魚(yú)要求，魚(yú)道與主壩右岸連接處設(shè)有過(guò)壩口，過(guò)壩口底檻高程為4 085.65 m。

每個(gè)進(jìn)魚(yú)口和出魚(yú)口及過(guò)壩口各設(shè)有一道檢修閘門(mén)和一道工作閘門(mén)。各類閘門(mén)根據(jù)不同運(yùn)行水位進(jìn)行調(diào)度，均采用一門(mén)一機(jī)操作。

4.1.1 出魚(yú)口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魚(yú)道出口檢修閘門(mén)、工作閘門(mén)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 魚(yú)道檢修閘門(mén)及工作閘門(mén)主要技術(shù)參數(shù)

各出魚(yú)口及過(guò)壩口工作、檢修閘門(mén)均采用相同結(jié)構(gòu)布置，型式為潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門(mén)。門(mén)葉主橫梁為焊接組合工字型鋼，縱向隔板采用實(shí)腹T型焊接結(jié)構(gòu)，閘門(mén)正向支承采用滑道支承。每扇閘門(mén)按運(yùn)輸單元整體設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸。

各部位工作閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù)水位需要行魚(yú)時(shí)，先開(kāi)啟過(guò)壩口工作閘門(mén)，再操作相應(yīng)水位條件下的工作閘門(mén)過(guò)魚(yú)。各檢修閘門(mén)平時(shí)鎖定在門(mén)槽，工作閘門(mén)檢修或維護(hù)時(shí)關(guān)閉檢修閘門(mén)。

魚(yú)道出口及過(guò)壩口各部位工作閘門(mén)均為動(dòng)水啟閉，檢修閘門(mén)為靜閉動(dòng)啟，均采用一門(mén)一機(jī)的布置形式，共設(shè)10扇固定卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)分別操作。各部位閘門(mén)啟閉機(jī)參數(shù)表1。

1#、2#、3#、4#出魚(yú)口及過(guò)壩口各閘門(mén)檢修平臺(tái)均設(shè)在壩頂4 104.00 m高程，各閘門(mén)啟閉機(jī)均為單吊點(diǎn)，啟閉機(jī)均配置相應(yīng)的電氣控制設(shè)備。

4.1.2 進(jìn)魚(yú)口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魚(yú)道進(jìn)口檢修閘門(mén)、工作閘門(mén)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 魚(yú)道進(jìn)口檢修閘門(mén)及工作閘門(mén)主要技術(shù)參數(shù)

1#、2#進(jìn)魚(yú)口工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)采用相同結(jié)構(gòu)布置，各閘門(mén)型式為平面鑄鐵閘門(mén)，止水為鋼止水，閘門(mén)主材為QT400。閘門(mén)埋件材質(zhì)為QT400-10(鑄鐵鑲銅)。

各部位工作閘門(mén)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，根據(jù)水位需要過(guò)魚(yú)時(shí)，對(duì)相應(yīng)水位條件下的工作閘門(mén)進(jìn)行開(kāi)啟操作。魚(yú)道進(jìn)口各部位均采用一門(mén)一機(jī)的布置方式，共設(shè)4扇手電兩用螺桿啟閉機(jī)分別操作。各部位閘門(mén)啟閉機(jī)參數(shù)表2。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)布置

為保證環(huán)保要求和生態(tài)用水，采用生態(tài)放水管和導(dǎo)流泄洪洞相結(jié)合的方式，保證10 m3/s的最小流量要求。生態(tài)放水管與發(fā)電引水系統(tǒng)壓力鋼管主管卜型連接，生態(tài)放水管直徑采用1.2 m鋼管，鋼管上設(shè)置檢修閥門(mén)、工作閥門(mén)，閥門(mén)設(shè)置遠(yuǎn)程操控裝置。檢修閥門(mén)選型為偏心半球閥，工作閥門(mén)選型為固定錐形閥，閥門(mén)均為電動(dòng)控制操作。

4.2.1 檢修閥門(mén)

生態(tài)放水管進(jìn)口設(shè)置1套檢修閥門(mén)，檢修閥門(mén)選用全通徑偏心半球閥，閥門(mén)安裝高程(中心線高程)為4 048.00 m，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，操作方式為電動(dòng)，功率為 5.5 kW。偏心半球閥在下放生態(tài)水的過(guò)程中為開(kāi)啟狀態(tài)，在下游工作閥門(mén)出現(xiàn)事故或需要維護(hù)檢修時(shí)關(guān)閉擋水，待維護(hù)檢修完畢后開(kāi)啟。

4.2.2 工作閥門(mén)

在生態(tài)放水管進(jìn)口檢修閥門(mén)下游設(shè)置1套工作閥門(mén)，工作閥門(mén)要求能夠自動(dòng)調(diào)流，工作閥門(mén)選用的是固定錐形閥，閥門(mén)安裝高程(中心線高程)為4 048.00 m，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，操作方式為電動(dòng)，功率為 5.5 kW。當(dāng)水庫(kù)下閘蓄水高度達(dá)到4 066.00 m時(shí)開(kāi)啟該工作閥門(mén)下放生態(tài)水。

檢修閥門(mén)和工作閥門(mén)設(shè)置有遠(yuǎn)程操控裝置，在發(fā)電引水洞外能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制。

5 施工導(dǎo)流系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)流泄洪洞在前期用作施工導(dǎo)流系統(tǒng)，施工導(dǎo)流之前事故閘門(mén)及啟閉設(shè)備需安裝到位，該閘門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，下閘蓄水時(shí)關(guān)閉事故閘門(mén)，蓄水完成后進(jìn)行事故閘門(mén)下游側(cè)門(mén)槽改造并安裝弧形工作閘門(mén)。

6 結(jié) 語(yǔ)

湘河水利樞紐及配套灌區(qū)工程正在建設(shè)中， 希望通過(guò)本文的介紹，讀者可以對(duì)湘河水利樞紐的結(jié)構(gòu)型式、設(shè)備布置以及運(yùn)行特點(diǎn)有所認(rèn)識(shí)和借鑒，為類似金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)計(jì)提供有益的經(jīng)驗(yàn)。