電力論文：貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

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　　貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
　　李云峰1陳建平2
　　(1貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽(yáng)，550002；2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北武漢，430074)
　　摘要:貴州省貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程是貴陽(yáng)市供水規(guī)劃的重點(diǎn)水源點(diǎn)之一，工程建設(shè)內(nèi)容包括水源工程、引水工程、凈水廠工程及配水工程。水源工程由混凝土雙曲拱壩(主壩)、壩頂溢洪道、壩身放空兼沖沙底孔、壩身取水口、混凝土砌毛石重力壩(副壩)組成，主壩壩頂高程1077.5m，最大壩高72m。引水工程由引水鋼管及引水隧洞組成，凈水廠工程為10萬(wàn)t/d的水廠、配水工程由配水管線及高位水池組成。介紹本工程閘門、攔污柵及啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置情況，并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞:水庫(kù)；設(shè)計(jì)；金屬結(jié)構(gòu)
　　1工程概述
　　貴州省貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程是貴陽(yáng)市供水規(guī)劃的重點(diǎn)水源點(diǎn)之一，位于貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)東風(fēng)鎮(zhèn)頭堡村，地處長(zhǎng)江流域?yàn)踅登逅拥脑搭^河流——南明河的二級(jí)支流魚洞河上，距貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)東風(fēng)鎮(zhèn)3km，距烏當(dāng)區(qū)政府所在地新添寨鎮(zhèn)8km，距貴陽(yáng)市城區(qū)18km。壩址以上集水面積118km2，多年平均流量2.06m3/s，多年平均徑流量6460萬(wàn)m3。
　　工程任務(wù)是以城市生活及工業(yè)供水為主，兼顧保留原有小水庫(kù)的灌溉、人飲功能。魚洞峽水庫(kù)校核洪水位1076.39m，水庫(kù)總庫(kù)容1860萬(wàn)m3，正常蓄水位1075m，相應(yīng)庫(kù)容1680萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1593萬(wàn)m3，向貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)的新天寨片區(qū)、東風(fēng)鎮(zhèn)城區(qū)(含洛灣工業(yè)區(qū))以及沿線居民及企業(yè)供水3290萬(wàn)m3，向下游原有小水庫(kù)的灌溉和人飲供水范圍供灌溉用水138萬(wàn)m3、人飲用水5.6萬(wàn)m3。
　　工程建設(shè)內(nèi)容包括水源工程、引水工程、凈水廠工程及配水工程。水源工程由混凝土雙曲拱壩(主壩)、壩頂溢洪道、壩身放空兼沖沙底孔、壩身取水口、混凝土砌毛石重力壩(副壩)組成，主壩壩頂高程1077.5m，最大壩高72m。引水工程由引水鋼管及引水隧洞組成，凈水廠工程為10萬(wàn)t/d的水廠、配水工程由配水管線及高位水池組成。
　　根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)的規(guī)定，本工程工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為5級(jí)別。
　　2初步設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置
　　根據(jù)工程總體布置的各項(xiàng)需要，初步設(shè)計(jì)階段推薦方案為拱壩(有電站)方案，水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在泄水系統(tǒng)、引水系統(tǒng)上。泄水系統(tǒng)由溢洪道、大壩沖沙放空底孔組成；引水系統(tǒng)由分層取水口，引水鋼管放空閘閥、鋼管出口多功能調(diào)節(jié)閥，電站尾水管出口尾水檢修閘門，電站尾水池泄水槽分水閘門所組成。共有閘門11扇，門槽埋件11孔；攔污柵3套，攔污柵埋件3孔；放水閘閥1套，管道伸縮節(jié)1套，多功能調(diào)節(jié)閥1套；各類啟閉設(shè)備10套；GD型液壓抓斗移動(dòng)式清污機(jī)1套。
　　水庫(kù)上游校核洪水位1076.39m(P=0.2%)，設(shè)計(jì)洪水位1075.46m(P=2%)，正常蓄水位1075m，死水位1035.00m，淤沙高程1026.41m；下游校核尾水位1021.37m，下游設(shè)計(jì)尾水位1020.23m；壩頂高程1077.5m；水廠供水水位(即電站正常尾水位及電站尾水池正常蓄水位)1034m。
　　2.1泄水系統(tǒng)
　　泄水系統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在溢洪道、大壩沖沙放空底孔進(jìn)、出口處。
　　(1)溢洪道
　　3孔溢洪道共設(shè)置有3扇弧形工作閘門，每孔閘門的孔口尺寸為6m×6m（寬×高）。堰頂高程為1069m，工作閘門的底檻高程設(shè)置為1068.80m，考慮0.5m的風(fēng)浪超高，則工作閘門的實(shí)際孔口尺寸為6m×6.7m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為6.2m。閘門型式為露頂式弧形鋼閘門，門體及埋件主材均選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，每扇閘門均采用1套型號(hào)規(guī)格為QHLY2×250kN-4m的露頂弧門液壓式啟閉機(jī)操作控制，共設(shè)置3套液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，共用2套液壓泵站。該閘門平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在水庫(kù)需要泄水時(shí)開啟。本閘門設(shè)置有閘門開度監(jiān)控系統(tǒng)，便于監(jiān)控閘門的運(yùn)行情況，有利于閘門的安全運(yùn)行與操作。溢洪道工作閘門啟閉機(jī)應(yīng)具有可靠的不間斷電源，確保大壩安全運(yùn)行。因水庫(kù)每年枯水期均有足夠的時(shí)間庫(kù)水位低于溢洪道堰頂高程，故本閘門上游不再設(shè)置檢修閘門。
　　(2)沖沙放空底孔
　　沖沙放空底孔進(jìn)口處設(shè)置有1扇平面事故閘門，出口處設(shè)置有1扇弧形工作閘門。
　　1)沖沙放空底孔進(jìn)口事故閘門
　　在沖沙放空底孔進(jìn)口處設(shè)置有事故閘門1扇。事故閘門底檻高程為1026m，閘門檢修平臺(tái)設(shè)置在壩頂高程上。閘門的孔口尺寸為1.5m×2m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為52m，閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門，門體及埋件主材均選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，采用門頂充水閥進(jìn)行充水平壓。啟閉機(jī)選用1套規(guī)格型號(hào)為QPG630kN-54m的高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。該閘門平時(shí)處于開啟狀態(tài)，鎖定于檢修平臺(tái)(壩頂高程)上，在下游的設(shè)施設(shè)備等需要維護(hù)檢修或出現(xiàn)故障時(shí)動(dòng)水閉門，在維護(hù)檢修或事故處理完畢后，閘門先充水平壓，然后靜水啟門。本閘門設(shè)置有水位監(jiān)控及開度監(jiān)控系統(tǒng)，便于監(jiān)控閘門的充水平壓及運(yùn)行情況等，有利于閘門的安全運(yùn)行與操作。
　　該底孔在每年汛期都必須進(jìn)行沖沙運(yùn)行，避免底孔或門槽內(nèi)淤積泥沙，影響該底孔事故閘門的正常及安全運(yùn)行。
　　為節(jié)約開挖量及混凝土的澆注方量，將沖沙放空底孔進(jìn)口段與分層取水口布置在同一個(gè)取水塔內(nèi)。
　　2)沖沙放空底孔出口弧形工作閘門
　　在沖沙放空底孔出口處設(shè)置有弧形工作閘門1扇，弧形工作閘門底檻高程為1026m。閘門的孔口尺寸為1.5m×1.5m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為52m，閘門型式為潛孔式弧形鋼閘門，門體及埋件主材均選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，啟閉機(jī)選用1套型號(hào)規(guī)格為QHSY500kN/150kN-3.5m的潛孔弧門液壓式啟閉機(jī)。該閘門在水庫(kù)需要沖沙、放空時(shí)開啟，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。本閘門設(shè)置有閘門開度監(jiān)控系統(tǒng)，便于監(jiān)控閘門的運(yùn)行情況，有利于閘門的安全運(yùn)行與操作。本閘門啟閉機(jī)應(yīng)具有可靠的不間斷電源，確保大壩安全運(yùn)行。
　　2.2引水系統(tǒng)
　　引水系統(tǒng)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在分層取水口進(jìn)口、引水管道出口，電站尾水管出口及電站尾水池泄水槽處。
　　(1)分層取水口
　　為保證水庫(kù)在死水位運(yùn)行時(shí)仍能滿足下游用水的要求，取水口底板高程以滿足取水口最小淹沒深度要求確定。取水口最大引水流量為2.7m3/s,取水口后閘門孔口尺寸1.2m×1.2m,閘孔流速1.88m/s,取水口最小淹沒深度計(jì)算值為1.50m，則取水口底板計(jì)算高程為:1035--h=1035-1.5-1.2=1032.3m,取取水口底板高程1032m。另?yè)?jù)已由國(guó)家環(huán)保部門審批的《貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程環(huán)境影響報(bào)告書》,庫(kù)水水溫為穩(wěn)定分層型,為滿足水庫(kù)下游水稻灌溉及河道生態(tài)環(huán)境用水對(duì)水溫的要求,在高程1050m、1065m各增設(shè)了1層取水口,取水口分為3層。
　　1)分層取水口進(jìn)口攔污柵
　　本工程取水口采用分層取水的布置方式,分為上、中、下3層取水，每層取水口進(jìn)口處均設(shè)置1套攔污柵，共設(shè)置3套攔污柵。每層攔污柵的孔口尺寸均為2.7m×1.95m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭均為3m。
　　上層攔污柵的底檻高程為1065m，中層攔污柵的底檻高程為1050m，下層攔污柵的底檻高程為1032m。
　　上、中、下3層攔污柵的型式均為潛孔平面直立活動(dòng)式攔污柵，運(yùn)行方式均為靜水啟閉,柵體及埋件主材均為Q235B結(jié)構(gòu)鋼。攔污柵的清污方式均為機(jī)械清污，3套攔污柵共用1套型號(hào)規(guī)格為GD20kN-47.5m的液壓抓斗移動(dòng)式清污機(jī)，清污容量為20kN，清污抓斗行程47.5m�？紤]清污倒渣操作及攔污柵提柵維護(hù)檢修等的方便，將攔污柵的清污倒渣及檢修平臺(tái)設(shè)置在壩頂高程上。
　　3套攔污柵共用1套雙吊點(diǎn)(帶同步裝置)的移動(dòng)式電動(dòng)葫蘆，電動(dòng)葫蘆的容量為2×50kN，揚(yáng)程為5m。
　　攔污柵主要用于攔截較大的污物，避免較大的污物進(jìn)入取水隧洞或引水管道造成破壞和事故，以保證引水系統(tǒng)(及發(fā)電機(jī)組等)的正常運(yùn)行。攔污柵設(shè)置有水位差儀與攔污柵后的隔水閘門共用，以監(jiān)測(cè)攔污柵攔截污物情況，避免攔污柵前后水位差超過(guò)設(shè)計(jì)值，確保攔污柵的安全運(yùn)行。每層攔污柵各設(shè)置1套水位差儀與柵后的隔水閘門共用，共設(shè)置3套水位差儀。
　　2)分層取水口隔水閘門
　　上、中、下3層分層取水口攔污柵后各設(shè)置1扇隔水閘門，3層取水口共設(shè)置3扇隔水閘門，每扇隔水閘門的孔口尺寸均為1.2m×1.2m(寬×高)。上層隔水閘門的底檻高程為1065m，中層隔水閘門的底檻高程為1050m，下層隔水閘門的底檻高程為1032m。上層隔水閘門的設(shè)計(jì)水頭為12m，中層隔水閘門的設(shè)計(jì)水頭為27m，下層隔水閘門的設(shè)計(jì)水頭為45m。3層隔水閘門的檢修平臺(tái)都設(shè)置在壩頂高程上。
　　上、中、下3層隔水閘門的型式均為潛孔式平面定輪鋼閘門，門體及埋件主材均為Q235B結(jié)構(gòu)鋼，3扇隔水閘門均設(shè)置拉桿控制。
　　在水庫(kù)取水時(shí)段，當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位在1065m以上時(shí)，打開上層隔水閘門取水，此時(shí)中、下層隔水閘門為關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位在1065m-1050m之間時(shí)，打開中層隔水閘門取水，此時(shí)下層隔水閘門為關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)水庫(kù)庫(kù)水位在1050m以下時(shí)，打開下層隔水閘門取水。當(dāng)下游不需要取水時(shí)，可關(guān)閉所有的隔水閘門擋水。
　　為操作靈活方便，3孔隔水閘門的運(yùn)行方式均為動(dòng)水啟閉。啟閉機(jī)共用1套規(guī)格型號(hào)為QPT630kN-17m的臺(tái)車卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。每扇隔水閘門均設(shè)置有水位差儀與本層隔水閘門前的攔污柵共用，隔水閘門啟閉機(jī)設(shè)置有開度監(jiān)控系統(tǒng)1套，便于監(jiān)控各扇隔水閘門開啟時(shí)的水位、流量、開度及調(diào)度運(yùn)行情況等，有利于水庫(kù)的取水需要和隔水閘門的安全運(yùn)行及操作。為節(jié)約開挖量及混凝土的澆注方量，分層取水口與沖沙放空底孔進(jìn)口段布置在同一個(gè)取水塔內(nèi)。
　　(2)引水管道出口
　　在引水管道出口處設(shè)置多功能調(diào)節(jié)閥1套，公稱通徑為φ1.2m，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉。當(dāng)引水系統(tǒng)上的水電站不發(fā)電時(shí)通過(guò)該工作閥門對(duì)下游的水廠進(jìn)行輸水供水。當(dāng)該工作閥門開啟供水時(shí)，該閥門主要起到調(diào)節(jié)供水流量和減低出口水壓力的作用，保證下游水廠的取水流量不會(huì)隨著水庫(kù)庫(kù)水位的變化而變化，取水流量為相對(duì)恒定值。該工作閥門孔口中心線高程為1031.86m，底面高程為1031.26m，其上游水頭為46m。該工作閥門出口處接電站尾水池，電站尾水池正常尾水位為1034m，故該工作閘閥的下游水頭為2.74m，經(jīng)過(guò)該閥門后減低的水頭為44m。在引水系統(tǒng)上的水電站發(fā)電時(shí)段，該工作閥門為關(guān)閉狀態(tài)，靠水電站的發(fā)電尾水對(duì)下游水廠進(jìn)行供水。
　　在工作閥門上游的引水管道上設(shè)置1套φ0.2m的放水閥門，當(dāng)該工作閥門需要維護(hù)檢修時(shí)，關(guān)閉分層取水口各隔水閘門，通過(guò)設(shè)置在工作閥門上游的放水閥門將引水管道內(nèi)的水放空，下游通過(guò)設(shè)置在電站尾水池泄水槽上的分水閘門將電站尾水池的水位降低，即可進(jìn)行該工作閥門的維護(hù)檢修的操作。在該工作閥門前設(shè)置1套管道伸縮節(jié)，其公稱通徑為φ1.2m，設(shè)計(jì)水頭為46m。由于該工作閥門直徑較大，為該閥門及引水管道等維護(hù)檢修的方便，在該閥門上游管道上開φ0.6m進(jìn)人孔。
　　(3)電站尾水管出口
　　為提高水能的利用率，本階段推薦方案為在引水系統(tǒng)上設(shè)置1座水電站的有電站供水方案，電站裝機(jī)容量為2×320kW。在該電站發(fā)電時(shí)段，通過(guò)該電站的發(fā)電尾水為水廠供水，在該電站不發(fā)電時(shí)段，通過(guò)引水管道出口多功能調(diào)節(jié)閥向水廠供水。
　　在電站廠房尾水管出口處設(shè)置尾水檢修閘門，2孔尾水管出口共設(shè)置2扇尾水檢修閘門，每扇尾水檢修閘門的底檻高程為1029.56m，水廠供水水位(即電站正常尾水位及電站尾水池正常蓄水位)為1034m。每扇尾水檢修閘門的孔口尺寸均為2.8m×1.6m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭均為5m。尾水檢修閘門的型式為潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門，閘門門體及埋件主材選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。尾水檢修閘門的運(yùn)行方式為靜水啟閉，閘門的平壓方式為采用機(jī)組排水系統(tǒng)從閘門下游充水平壓。每扇閘門均采用1套型號(hào)規(guī)格為QPQ2×80kN-15m的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作控制，共設(shè)置2套啟閉機(jī)。該閘門在發(fā)電機(jī)組需要維護(hù)檢修或電站不發(fā)電廠房擋水時(shí)使用，平時(shí)處于開啟狀態(tài)。
　　(4)電站尾水池
　　在電站尾水管及引水管道出口多功能調(diào)節(jié)閥的下游處設(shè)置尾水池，通過(guò)該尾水池向水廠供水。在該尾水池上設(shè)置泄水槽，泄水槽處設(shè)置分水閘門1扇，分水閘門底檻高程為1031.9m，尾水池正常蓄水位為1034m，尾水池頂部高程為1034.5m。分水閘門的型式設(shè)置為露頂式平面定輪鋼閘門，考慮露頂式閘門的門頂超高及操作運(yùn)行維護(hù)的方便，分水閘門孔口尺寸設(shè)置為1.5m×2.6m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為2.1m。分水閘門門體及埋件主材選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。閘門運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，啟閉機(jī)選用1套規(guī)格型號(hào)為L(zhǎng)Q50kN/30kN-5m的螺桿式啟閉機(jī)。該閘門平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，在尾水池需要將池內(nèi)水放出時(shí)開啟分水至天然河道。
　　在尾水池內(nèi)設(shè)置水位儀1套，以便觀測(cè)尾水池內(nèi)水位及分水閘門分水情況。
　　3結(jié)束語(yǔ)
　　貴州省貴陽(yáng)市魚洞峽水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)已于2009年6月完成，并于2009年8月取得上級(jí)行業(yè)主管部門貴州省水利廳組織的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家們的審查評(píng)審批準(zhǔn)通過(guò)，目前即將進(jìn)入招標(biāo)及施工圖設(shè)計(jì)階段。