石塘嶺水庫放水閘門漏水成因分析與處理

黃霞

【摘 要】在水庫運行中，放水閘門漏水會直接影響水庫的運行和效益，是一個不可忽視的問題。文章簡述石塘嶺水庫加固工程放水設施設計和實施情況，對存在的漏水問題加以分析和研究，指出設計不足等問題，并提出處理建議和推廣意見。

【關鍵詞】放水設施；漏水；處理

【中圖分類號】TV223.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）08-0045-03

1 水庫放水設施簡介

水庫放水設施一般由攔污柵、放水啟閉設施和放水平管組成。近年來，靈山縣小型水庫放水設施改造加固項目中，放水啟閉設施設計主要類型有放水塔閘門啟閉、斜管梯級放水。放水塔閘門啟閉設計中，按布置位置又可分近岸放水塔、豎井式放水塔2種。放水平管設計主要類型有壩底箱涵、放水隧洞、套管。放水塔閘門啟閉，即在放水設施前端，建造圓形或方形的控制塔，塔內設置控制放水的工作閘和檢修閘門，塔前連接水庫，塔后連接放水平管。放水塔閘門啟閉造價相對較高，閘門設計及安裝要求嚴格，運行管理需要有專業技術較高的專人值守控制，而且需要配套啟閉運行電源，運行費用較高。靈山縣大部分小（一）型水庫放水設施基本由放水塔閘門啟閉+放水隧洞組成。

2 石塘嶺水庫放水設施工程簡介

石塘嶺水庫位于廣西靈山縣武利鎮漢塘村委境內，是南流江水系武利江教塘支流的發源地。水庫始建于1959年10月，于1962年3月竣工并開始蓄水發揮效益，因原建設施工標準低，經久運行多年失修，經鑒定為三類病險水庫，水庫于2011—2012年實施除險加固工作。水庫集雨面積為3.89 km2，水庫加固按50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核，水庫校核洪水位為79.45 m，設計洪水位為78.70 m，正常水位為77.00 m，死水位為69.41 m，總庫容為466.2萬m3，有效庫容為262萬m3，死庫容為43萬m3，是一座以灌溉為主兼養殖、防洪等綜合利用的小（一）型水庫工程。水庫樞紐工程主要建筑物包括主壩1座、副壩2座，均為勻質土壩；無閘明渠溢洪道1座；梯級放水涵1座。水庫設計灌溉面積為386.67 hm2（5 800畝），實際灌溉面積為186.67 hm2（2 800畝），受益村委為望坪村、長崗村、大黎村、龍舞村、三角村，水庫下游防洪保護耕地133.33 hm2（2 000畝），保護人口達8 000。水庫于2011年4月進行除險加固，建設內容有大壩、溢洪道、放水設施、防汛路及管理房，于2011年12月完成水庫除險加固工作。

石塘嶺水庫放水設施加固設計采用放水塔閘門啟閉+放水隧洞方案。其中，放水塔為近岸式方形塔，沿水流方向放水塔內設置一道檢修閘門和工作閘門，檢修閘門與工作閘門無隔離墻體，檢修閘門采用電動葫蘆鋼絲繩吊拉啟閉，工作閘門采用手電兩用螺桿機啟閉，放水塔工作閘門自重1.06 t，為潛入式平板鋼閘門，工作閘門與鑄鐵閘槽設置滾動輪接觸，工作閘門后接開挖隧洞，長76 m。具體方案如圖1所示。

3 石塘嶺水庫放水閘門漏水成因分析

3.1 漏水量計算及分析

2012年12月，水庫除險加固工程驗收后，石塘嶺水庫管理人員進行下閘蓄水試運行，發現閘門下閘不能完全止水，存在較大的漏水現象。下閘蓄水庫水位為73.50 m，隧洞寬1.2 m，城拱形斷面，用鋼筋砼襯砌，粗糙系數n=0.017，隧洞尾段屬明渠均勻流，漏水水深0.18 m，隧洞坡降為0.2%。根據謝才公式計算隧洞相應漏水量，結果達到0.152 m3/s。進入洞內觀察發現，閘門底與底閘槽是密縫連接的，漏水大部從密縫中滲出。

3.2 閘門下閘力計算及分析

為驗證閘門下閘封閉緊密，按圖2計算螺桿實際下閘力。本水庫使用螺桿QL-80kN型號，工作鋼閘門厚0.25 m，自重達1.06 t，門槽為鑄鐵門槽預埋件。因為動水壓強中有部分壓能轉為動能，致使水壓力變小，所以下閘全封閉時下閘力最大。經核算，水庫水位為73.50 m時，閘門不能靠自重自由下閘，需要螺桿機傳遞下閘力，螺桿需要傳遞下閘力6.87 kN；水庫正常水位為77.00 m時，下閘力為19.99 KN，螺桿不會形成長桿失穩現象，因此閘門下閘力是足夠的。但是，由于預埋件制作及安裝、閘槽澆制、閘門安裝等精密工藝在施工過程中并不能完全保證質量，且螺桿傳遞下閘力相對閘門大體積來說，僅是一個作用點，且存在門槽中鑄鐵槽預埋件表面制作不光滑、安裝不平整、閘門閘槽鋼板局部銹蝕、水下雜物阻礙、動水壓力干擾、螺桿與閘門連接存在小偏心安裝等原因，可能使螺桿傳遞下閘力時存在偏心壓力導致閘門下閘不能完全封閉，從而產生漏水。

3.3 設計缺陷

發現下閘漏水后，靈山縣水利局組織參建各方到現場檢查分析，并下閘檢修閘門進行檢修。檢修人員下閘時發現檢修閘門下閘失效，查看設計后發現檢修閘門存在設計失誤。原因是檢修閘門設計止水方向是逆水流方向，設計止水方向是錯誤的，不能依靠水壓力擠壓使閘門與閘孔口間形成密封的水封面止水，反而由于水壓力的作用下閘門與閘孔口脫離形成漏水通道，因此閘門檢修只能放空庫容后才能返修。

3.4 石塘嶺水庫放水設施問題總論

結合設計、制作安裝、施工和現場檢查分析，石塘嶺水庫放水設施存在如下問題：①檢修閘門設計止水方向存在失誤，檢修閘門設計形同虛設。②工作閘門重量不足，高水位時難以下閘關閉。③閘門制造安裝建設和后期運行過程中，金屬結構制造安裝不能確保精密度，預埋件安裝、閘門安裝焊接工藝質量得不到保證，閘槽搗筑質量控制不好，或安裝吊裝不精準；運行中容易銹蝕、磨損、變形甚至活動部件銹死，或水下雜物阻礙、動水壓力干擾、偏心下閘等原因，導致閘門下閘不實，止水失效，漏水嚴重，螺桿啟閉機啟閉困難，甚至有些水庫出現下閘時螺桿彎曲現象。④操作控制人員不專業，啟閉操作難免存在失誤，如開啟度較大時，放水流量過大造成下游灌溉渠道沖崩損壞。⑤放水塔建設造價高，啟閉運行日常用電需要一定的運行費用，支出費用無保障。

4 石塘嶺水庫放水閘門漏水處理建議

針對以上問題，提出如下處理建議：①拆除原放水塔及啟閉閘門，采用斜管梯級結合放水箱涵的放水方式。②改建檢修閘門，即放置在放水塔上游外；或塔內加建阻水墻，阻水墻頂不宜低于正常水位77.00 m，阻水墻底設檢修閘孔口，檢修閘門與阻水墻、檢修閘孔口形成止水面。③增加工作閘門，自重達2.03 t以上。④檢修閘門、閘槽的平整度或增加安裝止水膠，檢修校正螺桿與工作閘門的連接點；增設攔污柵攔擋水中懸移雜物。以上處理措施不能確保水庫放水閘門一次性檢修通過，需要多次下閘蓄水檢修才能確保止水良好。

5 小型水庫加固放水設施建設經驗與總結

靈山縣33座?。ㄒ唬┬退畮齑蠖鄶挡捎玫姆潘O施是放水塔閘門啟閉、放水隧洞相結合的形式，放水設施工程建設平均造價為85萬元，建設工期長，建設管理復雜，閘門安裝、隧洞開挖與襯砌、回填灌漿有很多關鍵工序不能掉以輕心，完建后每年需要一定的維修費用和放水用電管理費支出。其余84座?。ǘ┬退畮斐U加固工程放水設施設計建設大部分采用斜管梯級放水、放水箱涵的結合形式，放水設施工程建設平均造價為20萬元，建設工期短，建設管理方便、質量控制有保證，完建后管理檢查維修方便，基本無管理運行費負擔，適宜目前水庫粗放式管理的現狀。為此，建議今后小型水庫放水設施修建宜采用斜管梯級放水、放水箱涵的結合形式。

參 考 文 獻

[1]廣東珠榮工程設計有限公司.廣西靈山縣石塘嶺水庫除險加固工程初步設計報告及施工圖[Z].2010.

[2]李煒，徐孝平.水力學[M].武漢：武漢水利電力大學出版社，2000.

[3]孫明松，沈長松.水工建筑物[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2001.

[責任編輯：陳澤琦]