淺析翻板閘壩在小水電站的運用

樊　勇，李婷婷

(湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 41004)

淺析翻板閘壩在小水電站的運用

樊勇，李婷婷

(湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 41004)

摘要：根據實際工作經驗，明確龍家山水電站樞紐布置方式及以發電為主的功能要求，并兼顧過木通航等功能要求后，通過對鋼閘門閘壩及自動翻板閘壩兩種可行方案進行比較、分析、評價，最終選定設計方案。表3個。

關鍵詞：小水電站；自動翻板閘壩；壩型；方案；比選

1壩型和樞紐布置原則

龍家山水電站是以發電為主，兼顧過木通航等綜合利用的工程。樞紐布置應在滿足各開發目標的前提下合理布置；各建筑物的布置應相互協調，互不干擾，調度管理方便，運行安全可靠。

壩址洪峰流量大，洪水陡漲陡落，因而泄洪問題是樞紐布置和工程設計的主要矛盾。本工程為河床式電站，發電廠房占用一定的泄洪寬度，在妥善解決泄水建筑物布置的前提下，應因地制宜滿足廠房、斜面升船機等建筑物的布置要求。

壩址1 km范圍內砂石料儲量可滿足建壩要求，而且工程建筑物有部分的開挖料可供利用，應充分利用當地材料，優選各主要建筑物的結構型式和樞紐布置(見表1)。

總體方案應技術可行，施工方便，經濟合理。

2壩型選擇

本工程壩址段平順，地勢平坦，根據壩址區地形、地質和建筑材料等自然條件，并考慮本工程位于氵米水中上游，洪量大，要求泄流能力強，結合壩高、泄洪建筑物及樞紐布置等要求，且要嚴格控制上游保護農田洪水標準的雍水高度，需大孔口閘孔出流，近乎全河床泄流，可采用低堰壩型。擬定的比較方案有：橡膠壩、鋼閘門閘壩及自動翻板閘壩。

表1　水庫特性指標

本工程至少要高5.0 m的橡膠壩袋，而堰頂寬度要滿足空袋平鋪寬度(至少17.5 m寬)，與自動翻板閘壩相比，要增加60%的壩體工程量和30%的開挖工程量，其造價并不經濟。另外，橡膠袋在放空泄流過程中會產生嚴重的晃動和搖擺，造成橡膠袋的裂縫，縮短使用壽命。因此，在壩型選擇時排除了橡膠壩，故只作鋼閘門閘壩和翻板閘壩兩種方案比較。因當地砂卵石質量好、儲量豐富、運距近，兩種壩型材料均盡量采用混凝土，壩體為C10混凝土，壩殼、底涵、邊墩、護坦為C20鋼筋混凝土，基礎齒槽為C15混凝土。

根據地形、地質條件，鋼閘門閘壩、水力自控翻板閘門閘壩均是目前成熟的壩型，在技術上均是可行的。

鋼閘門閘壩方案的主要優點是泄流能力大、水庫運行調度靈活，通過閘門不同組合的開啟調度方式，可以應對各種頻率洪水。缺點是金屬結構件及土建工程量大，施工較復雜，工期較長，造價昂貴，今后維修工作量大。

自動翻板閘門方案的主要優點是水庫運行方便，翻板門可隨水庫水位的升降自動啟閉，在來水量大于取水量時，總能保持上游水位不低于正常水位；由于閘門能自動運行，一般不需要人員操作。不足之處是翻板閘門淹沒在洪水中運行，門板具有一定的阻水作用，需增加泄洪寬度，故將壩址河道擴寬了50 m。

2.1　鋼閘門閘壩

水庫正常蓄水位為93.20 m，攔河壩采用C10混凝土外包0.5 m厚C20鋼筋混凝土，壩頂總長151 m(不含廠房及左岸斜面式升船機)，建基高程81.5 m，壩頂高程97.50 m，最大壩高16.0 m，河床范圍內為泄洪建筑物和廠房及升船機，總長223.42 m；溢流壩為混凝土WES曲線堰，溢流凈寬130 m，設13孔溢流堰，堰頂設10 m×6 m(寬×高)的鋼制弧形工作閘門及1道檢修閘門，采用位于閘墩頂部工作橋上的起閉機起閉。溢流堰設計定型水頭為8.5 m，堰面曲線為y=0.077 24x1.85，下設反弧段，反弧半徑為5 m，角度為33.69°。14個閘墩厚度均為1.5 m，頂部高程97.5 m。

消能方式為底流消能，消力池底板高程 83.0 m，池長21.25 m，池深2.1 m，后接10.0 m長護坦護腳。

左岸升船機壩段為漿砌石重力壩，長7.0 m，壩頂高程96.5 m，基礎高程83.0 m，最大壩高13.5 m。

2.2　自動翻板閘壩

水庫正常蓄水位為93.20 m，攔河壩采用混凝土壩，壩頂總長173.6 m，建基高程81.50 m，壩頂高程93.2 m，最大壩高11.7 m。

河床除廠房外，全部布置泄洪建筑物，泄洪寬度170.6 m，固定壩為梯形斷面，頂寬10.5 m，底寬15.5 m，堰頂高程88.20 m，堰基座高度為6.7 m。為減少揚壓力和基巖滲漏，在迎水面2 m處進行帷幕灌漿處理，灌漿孔距2 m，深入基巖不少于5 m，灌漿壓力5～6 kg。固定壩堰頂設置17扇孔口尺寸為5 m×10 m(高×寬)的鋼筋混凝土自動翻板閘門。

消能方式為底流消能，根據計算只需設護坦。經百余處工程實踐檢驗，淹沒出流的低壩，其護坦長度為門高的3倍，本工程取護坦長15 m，護坦高程82.0 m。

右岸為廠房，左岸為斜面式升船機，除邊墩外無非溢流壩段。

對兩種壩型在正常水位條件下的工程特性(廠房、升船機工程造價相近，未納入比較)及主要工程量、投資指標進行比較(見表2～表3)。

表2　壩型工程特性比較

表3　壩型主要工程量、投資指標比較

通過方案比選可以看出，在相同的壩高、相同的泄流能力下，翻板閘門泄流段雖然比鋼閘門壩泄流段有所增長(長22.6 m)，但河道寬度能滿足布置需要，且造價節省1 072.658萬元，故推薦自動翻板閘壩方案。

3結語

通過對龍家山樞紐工程選用翻板閘門的分析說明，翻板閘壩在小型水電工程中總體布置簡單、工程量小、施工方便、進度快、投資省。在后期由于翻板閘門為鋼筋混凝土結構，僅支撐部分為金屬結構，相應的維修簡單、成本低、閘門轉運靈活、管理方便。

參考文獻：

[1]莫導賢，王秀彥.水力自控翻板閘門[M]. 南寧：廣西人民出版社，1985.

[2]林繼墉.水工建筑物[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[3]吳持恭.水力學[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]項勇，盧立宇.工程經濟學[M].北京：機械工業出版社，2015.

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責任編輯吳昊

作者簡介：樊勇(1985-)，男，助理工程師，主要從事大壩安全監測工作。

收稿日期：2015-06-30