優化老黑山水力發電管道中蝶閥與鋼岔管的技術可行性分析

孫艷春，孫傳會，曹春頂

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;2.哈爾濱供水有限責任公司道里供水公司，哈爾濱150076)

1 工程概況

老黑山水電站位于黑龍江省東寧縣境內綏芬河流域的大綏芬河中游，屬東寧縣老黑山鎮管轄，距東寧縣77 km，大綏芬河水系特點是支流多，水系發育，河道坡降較陡，高差較大，大綏芬河發源于長白山老爺嶺，海拔800 m，兩岸森林密布，水資源、水力資源比較豐富，全長198 km，多年平均流量16.3 m3/s，多年平均徑流量約5.15億m3，老黑山水電站為引水式電站，電站由進口樞紐工程、引水隧洞、發電廠區組成，電站發電需要的總引用流量為30.2m3/s。

2 引水壓力管道的岔管段原設計情況

引水隧洞鋼岔管段起始點樁號為0+104.689 m，在該點處管徑分為3 m和2.4 m引水流量分別為18.2 m3/s和12 m3/s，分岔管軸線與隧洞軸線夾角為45°，外包混凝土襯砌厚度為0.5 m。在樁號0+110.182m處岔管軸線變為半徑為7.071 m的圓弧，該段弧形軸線圓心角為45°，圓弧段后連接3 m直線段，直線段后壓力管再進行分岔，管徑分為2.2 m和1.8 m，其對應引水流量分別為9.1 m3/s和6 m3/s，該段分岔管軸線與隧洞軸線夾角仍為45°，混凝土襯砌厚度0.5 m。在樁號0+125.824 m處分別設2個φ2.2 m和2個φ1.8 m的蝶閥。

3 對原鋼岔管設計方案變更的原因

此次進行鋼岔管段設計變更主要有以下3方面原因:

3.1 簡化設計，降低施工難度，減少工程投資

原設計岔管段形狀復雜，岔管軸線為一分為二、二分為四的弧形軸線，岔管斷面為圓形斷面，若按原設計實施，鋼筋、模板的制作安裝難度非常大，難以保證工程施工質量。此外，模板屬于異形模板，從目前的市場調查來看，該模板價格較高，加工周期長，因此，改變原設計不但可以降低施工難度，同時也能降低工程造價，縮短工程施工期。

3.2 地質條件不佳，岔管石方洞挖難以實施

原設計岔管處基本為強風化巖，進行石方洞挖難度較大，經過地質鑒定，岔管石方開挖需采用明挖，加上改電站的水頭比較低，所以改為明挖的混凝土普通分岔管施工比較方便，并且節省很大的投資。

3.3 電站管道末端的蝶閥價格昂貴，致使工程投資偏高

從目前的市場調查結果來看，原設計采用的4個蝶閥設備價格高達97萬元，再加上安裝費用，此部分投資約124萬元，而采用平板快速鋼閘門只需39萬元，因此，進行該部分設計變更可以大幅度降低工程投資。

4 機組甩負荷后壓力管道結構與閘門井的設計

因為廠房與閘門井位置處已經開挖，在維持原平面尺寸盡量不變化的情況下，根據調節保證計算，在機組甩負荷的過程中，取消調壓井與原來的岔管后，閘門井充當了調壓室的功能，所以要對該段對應的壓力管道以及閘門井進行設計，經過計算，機組在取消蝶閥后能產生的最高涌波的水位是268 m，為了防止最高涌波溢流出閘門井，閘門井的頂高程設計到270 m，

取消鋼岔管后的壓力直管改為矩形混凝土管，管水平長度為8.5 m，大機組對應的壓力管高2.2 m，管進口凈寬2.2 m，出口凈寬3.88 m，管底比降1∶1.634。小機組對應的壓力管高1.8 m，管進口凈寬1.8 m，出口凈寬3.3 m，管底比降1∶6.88，管壁厚均為0.5 m。

閘門井為混凝土結構順水流方向長4.3 m，垂直水流方向總寬20.12 m，井底高程250.00 m，井頂高程270 m，井深20 m，在高程250.60 m處上、下游井壁之間設6根支撐梁。井內設4扇平板快速鋼閘門，其中2扇閘門尺寸為2.1 m×2.3 m，2扇閘門尺寸為2.5 m×2.7 m。

5 優化蝶閥與鋼岔管的工程經濟效益

引水隧洞岔管段與蝶閥原總投資174萬元，變更后工程總投資75萬元，變更后可減少99萬元，因此，對老黑山發電系統中優化蝶閥與鋼岔管進行變更是技術上切實可行的，經濟是合理的。

［1］劉啟釗.水電站(第三版)［M］.北京:中國水利水電出版社，2003.

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