參田水電站水力自控翻板閘門改平板鋼閘門設計

摘 要：文章闡述了參田水電站概況，從安全運行和日常管理角度分析，地處山區河流的參田水電站，上游汛期漂浮物較多，對翻板閘門運行不利，把水力自控翻板閘門改為鋼結構平板閘門雖然會增加投資，但是有利于電站的安全運行和日常管理。

關鍵詞：參田水電站；山區河段；水力自控翻板閘；平面鋼閘門

1 基本概況

參田水電站位于梧州市蒼梧縣北部的沙頭鎮境內，是一個以發電為主的壩后式電站工程，電站裝機容量2×1250kw，設計水頭12.5m，總引水發電流量24.36m3/s，多年平均發電量741萬千瓦·時。樞紐工程的主要建筑物有攔河壩、發電廠房及升壓站等。水庫正常水位為117.5m。攔河壩位于沙頭鎮野芋村上游約100m，電站廠房位于攔河壩右壩端。壩區所在地均為長滿松雜林的山地，庫區內無工廠、礦山及其他建筑，其水源主要是東安江的支流大桂沖和石川沖降雨量形成的徑流。

2007年1月，受蒼梧縣東安水利發電有限公司委托，我院承擔參田水電站工程的勘測設計修改工作，設計過程中，應業主要求，為控制投資，我院推薦攔河閘壩為水力自控翻板閘門控制。根據總體布置，攔河閘壩段布置在主河床中間，采用4孔閘孔，閘門采用自動翻板閘門，每孔凈寬10m，閘壩段全長40m，堰頂高程為112.5m。2007年11月，經蒼梧縣人民政府等部門批準，參田水電站工程開工建設。至2012年7月13日，攔河壩右壩段、發電廠房以及溢流段右端25m堰體均已施工完成。

2 修改緣由

2012年，廣西水利電業集團公司蒙山縣鯉魚水電站廠房被洪水淹沒，損失慘重，其原因就是隨洪水帶來了大量的竹子、樹根等硬性漂浮物，硬性漂浮物卡在翻板閘門支鉸位置，越積越多，最后與翻板閘門門體堵塞在一起，儼然形成了一座“阻水閘壩”，影響行洪，最終釀成嚴重的事故。此外，藤縣交口水電站，以及龍勝縣榕巖水電站的水力自控翻板閘也在運行中遭到嚴重毀壞。眾多工程實例證明，雖然水力自控翻板閘有著自身的優勢，但在硬性漂浮物較多，或水流較為湍急的河流上搞翻板閘可靠性較差。

地處山區河流的參田電站，上游汛期漂浮物較多，對翻板閘門運行不利，因此業主委托我院對參田水電站工程初步設計進行變更設計。

3 修改設計

經分析，把水力自控翻板閘門改為鋼結構平板閘門雖然會增加投資，但是有利于電站的安全運行和日常管理，因此，本次修改設計考慮把水力自控翻板閘門改為鋼結構平板閘門。

由于該電站部分工程已施工完成，因此，修改設計時攔河壩段布置保持原設計不變，攔河閘壩段布置在河床中間，采用4孔閘孔，閘門采用平面鋼閘門，每孔凈寬9m，右邊墩厚1m，中墩厚1.6m，左邊墩厚1.5m，閘壩段全長43.3m，溢流堰堰型保持原設計不變，采用WES型溢流堰面，堰頂高程為112.5m，采用底流消能，底坎高程為101.0m。閘墩頂高程為124.3m，閘壩頂設置4.0m寬交通橋及3.7m寬閘門檢修工作橋。工作閘門為4×9×5m（孔數×寬×高）平面鋼閘門，設啟閉機房，采用4臺QPQ-2×160卷揚式啟閉機啟閉。

由于溢流壩段右端25m堰體均已施工完成，溢流堰面水流方向寬僅2.5m，受已建工程的限制，無法再設置檢修閘。此外，壩址處多年平均流量為9.95m3/s，且大壩設有一沖砂孔，沖砂孔孔底高程為104.0m，斷面尺寸為2.0m×2.5m（寬×高），在庫水位為112.5m高程時，沖砂孔過流量為17.26m3/s，在枯水期期間，機組檢修期間，可利用沖砂孔放空水庫，以達到檢修溢流堰工作閘以及門槽等的目的。電站裝機容量2500kW，壩址以上集雨面積280.7km2，枯水期流量較小，經上游沙田電站調節后枯水枯水期平均流量僅2.58m3/s，閘門檢修對發電量影響很小。因此，參田水電站泄洪閘門由水力自控翻板閘門修改為鋼結構平板閘門后，可只設工作閘門，不設檢修閘門。《水利水電工程鋼閘門設計規范》（DL/T5039-95）2.2.1條指出，在溢洪道工作閘門的上游側，宜設置檢修閘門，對于重要工程，必要時也可設置事故閘門。但當水庫水位每年有足夠的連續時間低于閘門底檻，并能滿足檢修要求時，可不設檢修閘門。因此，本次修改設計不設檢修閘門。

據水文特性分析，水庫豐水期一般為4～9月底，枯水期為10月至次年3月，汛期4～9月水庫水位可保持在正常蓄水位117.5m，當入庫流量較大，但小于閘門全開相應的泄流量時，通過閘門控制泄流量，盡量維持上游水位處于正常水位，當洪水流量大于閘門全開時的泄流量時，閘門全開泄洪。閘門的開啟根據洪水流量的大小，先打開中間兩孔閘門，隨著洪水流量的增大，直至閘門全開泄洪。汛末9月底盡可能將水位保持正常蓄水位117.5m，以保證枯水期發電用水。

4 閘壩段施工組織設計

目前，右閘壩段已施工25m。考慮需布置閘墩，原已澆筑部分需鑿掉部分堰體以設置閘墩及閘門槽。

4.1 右邊墩施工

右邊墩緊貼右導水墻布置，對右導水墻鑿毛3cm清洗干凈后，鉆設錨筋孔，錨筋排距、孔距均為1000mm，梅花型布置，直徑Φ20，長度1200mm。對堰體閘墩部位需鑿掉部分堰體深入1.5m設置閘墩，且鉆錨筋孔設置錨筋與閘墩連接，錨筋排距、孔距均為500mm，梅花型布置，直徑Φ20，長度1200mm。閘墩砼運輸采用塔吊從拌和站運到倉面進倉。

4.2 已建閘壩段中墩施工

對堰體閘墩部位需鑿掉部分堰體深入1.5m設置閘墩，且鉆錨筋孔設置錨筋與閘墩連接，錨筋排距、孔距均為500mm，梅花型布置，直徑Φ20，長度1200mm。閘墩砼運輸采用塔吊從拌和站運到倉面進倉。

4.3 已建堰體改建施工

鑿掉堰頂深入0.8m設置閘門槽，且鉆錨筋孔設置錨筋與閘墩連接，錨筋排距、孔距均為1000mm，梅花型布置，直徑Φ20，長度1000mm。對已澆筑閘壩段的支墩坑鑿毛3cm清洗干凈后按設計斷面回填C20砼。

4.4 新建閘壩段施工

施工時，首先用推土機或反鏟挖掘機將表層覆蓋物和破碎風化巖石清除掉，石方開挖可用手風鉆自上而下鉆孔爆破，待基礎開挖完畢，滿足設計要求后，即可澆筑砼底板。土石棄渣用自卸汽車運離基坑，砼運輸采用塔吊從拌和站運到倉面進倉。

新舊砼交接處需對原澆筑砼鑿毛3cm沖洗后，鉆錨筋孔設置錨筋與新筑砼連接。錨筋排距、孔距均為1000mm，梅花型布置，直徑Φ20，長度1200mm。

5 結束語

2013年6月，參田水電站通過有關部門的蓄水驗收。2013年8月，受到了臺風“尤特”熱帶風暴影響，參田水電站上游連續數天持續降雨，降雨量累計達249.80mm，閘壩4扇泄洪閘門均能安全運行，各閘門提升最高高度時達5m。可見，把參田水電站水力自控翻板閘改為鋼結構平板閘門，雖然投資增加了，但是更有利于電站的安全運行和日常管理。

參考文獻

[1]GB50199-94.水利水電工程結構可靠度設計統一標準[S].

[2]DL/T5039-95.水利水電工程鋼閘門設計規范[S].

[3]DL5077-1997.水工建筑物荷載設計規范[S].

作者簡介：劉彬彬（1980，5-），女，廣西陸川人，畢業于廣西大學，本科學歷，工程師，主要從事水利水電工程設計、施工。