者山河水庫工程金屬結(jié)構(gòu)布置和優(yōu)化設(shè)計

摘 要：金屬結(jié)構(gòu)布置和選型的合理性，對金屬結(jié)構(gòu)工程的投資及水工建筑物樞紐的布置等至關(guān)重要。者山河水庫金屬結(jié)構(gòu)的合理布置和優(yōu)化選型設(shè)計，有效地改善了水庫樞紐建筑物的總體布置，成功地解決了多功能取水兼放空孔的合理調(diào)度運(yùn)用技術(shù)難題，設(shè)計方案能夠滿足水庫蓄水和安全運(yùn)用等功能要求。

關(guān)鍵詞：者山河水庫；金屬結(jié)構(gòu)；攔污柵；閘門

1 工程概況

安龍縣者山河水庫位于黔西南布依族苗族自治州安龍縣龍廣鎮(zhèn)納萬村，所在河流龍廣河為珠江流域南盤江水系白水河一級支流。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)置在取水兼放空系統(tǒng)和輸水系統(tǒng)相關(guān)建筑物上，將取水管和放空管合二為一，即取水兼放空管。取水兼放空系統(tǒng)包含取水兼放空管進(jìn)口攔污柵1道（含1套固定式卷揚(yáng)機(jī)QPQ）、事故閘門1扇（含1套高揚(yáng)程固定式卷揚(yáng)機(jī)QPG），取水兼放空管出口放空偏心半球閥1套、供水檢修閘閥1套、供水多功能活塞閥1套、生態(tài)放水檢修閘閥1套及生態(tài)放水工作閘閥1套。輸水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備包括管道各類管徑檢修閘閥、放空排泥閘閥、復(fù)合式排氣閥、浮球閥共30套。設(shè)攔污柵、閘（閥）門共37扇（套），總工程量約35.0t。

2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置

取水兼放空系統(tǒng)布置在大壩左岸，利用導(dǎo)流隧洞改造而成，主要功能是取水和放空[1]。從取水兼放空管進(jìn)口開始依次設(shè)置進(jìn)口攔污柵和事故閘門，出口放空偏心半球閥、供水檢修閘閥、供水多功能活塞閥、生態(tài)放水檢修閘閥和生態(tài)放水工作閘閥，保證工程正常取水和放空。

2.1 取水兼放空管進(jìn)口攔污柵

攔污柵設(shè)置在取水兼放空管進(jìn)口段喇叭口處，孔口尺寸為2.2×2.0-3.0m（寬×高-設(shè)計水頭，下同），1孔，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程1242.10m，設(shè)計引用流量0.256m3/s，平均過柵流速約0.083m/s，設(shè)計水頭3.0m，型式為平面滑動式攔污柵，主支承采用增強(qiáng)四氟滑塊，運(yùn)行方式為靜水啟閉，柵體重1.5t，拉桿重2.5t，合計重4.0t，柵槽埋件重6.0t。利用1臺QPQ2×50KN-13m固定式卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制，啟閉機(jī)啟門力為2×50KN，揚(yáng)程13m。以拉桿方式連接攔污柵，將攔污柵柵體啟吊至檢修平臺上人工清污或檢修維護(hù)，攔污柵前后設(shè)置有可靠的水位差儀（與事故閘門共用），監(jiān)視攔污柵前后水位差，以及時提升攔污柵清除污物，避免出現(xiàn)超過設(shè)計水頭的運(yùn)行工況，防止事故發(fā)生。

由于水庫放空時的設(shè)計流量為5.12m3/s，過柵流速約1.66m/s，大于人工清污時的過柵流速（1.0m/s），所以水庫放空時利用啟閉機(jī)將攔污柵提出孔口鎖定，防止攔污柵受到破壞。

2.2 取水兼放空管進(jìn)口事故閘門

為了便于下游管道及閥門設(shè)備檢修和防止事故工況對閥門及管線的破壞，在取水口攔污柵下游側(cè)設(shè)置一道事故閘門，施工期利用該閘門擋水，為下游閥門設(shè)備及管線的安裝創(chuàng)造條件[2]。

在攔污柵下游設(shè)置1扇事故閘門，孔口尺寸為2.2×1.5-19.0m，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程：1242.10m，泥沙淤積低于取水口底檻高程，閘門設(shè)計水頭19.0m，閘門型式為平面定輪鋼閘門，采用下游止水的布置方式，運(yùn)行方式為動閉靜啟，門體重4.0t，埋件重7.0t，選用1臺QPG2×80KN-21.0m高揚(yáng)程卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制閘門，啟閉機(jī)啟門力為2×80KN，揚(yáng)程21.0m。當(dāng)取水兼放空管進(jìn)口攔污柵需要清污或出口閥門需要檢修時，動水閉門擋水，待檢修工作完成后采用小開度提門充水平壓，待閘門前后水壓差小于3m時（水位差儀監(jiān)控，與攔污柵共用）靜水啟門，提升并鎖定于檢修平臺高程。

2.3 取水兼放空管出口放空閥門

DN800mm放空閥門順?biāo)鞣较虿贾迷谌∷娣趴展苤鞴艿莱隹冢艿乐行母叱?243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為PQ947X-06 DN800偏心半球閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水庫需要放空時，開啟該閥。放空偏心半球閥下游側(cè)鋼管上設(shè)置有法蘭式管道伸縮節(jié)。為了防止偏心半球閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定偏心半球閥底座。

2.4 取水管供水閥門

在事故閘門和放空閘閥之間的主管上接1根Φ600mm和1根Φ100mm叉管。DN600mm供水閥門布置在Φ600mm的叉管上，距離分岔位置2.5m。管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭18.0m，選用型號HS94X4-06-DN600多功能活塞閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，電機(jī)功率1.0kW，操作運(yùn)行條件為動水啟閉。該閥的主要功能是消能減壓、調(diào)節(jié)流量。該閥長期處于開啟供水狀態(tài)，當(dāng)下游管道或渠道需要檢修時，關(guān)閉多功能活塞閥。供水多功能活塞閥上游側(cè)鋼管上設(shè)置有法蘭式管道伸縮節(jié)。在供水多功能活塞閥下游設(shè)置1套插入式電磁流量計，型號為LDG-600S-M2C000P3ND，統(tǒng)計供水流量。為了防止多功能活塞閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定多功能活塞閥底座。

當(dāng)水庫需要放空時，先關(guān)閉事故閘門和DN600mm供水多功能活塞閥，再關(guān)閉取水管檢修閘閥，靜水提啟攔污柵，鎖定在壩頂平臺上，開啟事故閘門及DN800mm放空偏心半球閥放空。待放空、檢修任務(wù)完成后，先關(guān)閉放空偏心半球閥，靜水關(guān)閉攔污柵，再開啟取水管檢修閘閥和DN600mm供水多功能活塞閥供水。

2.5 取水管供水檢修閥門

DN600mm取水管供水檢修閥門設(shè)置在供水多功能活塞閥上游側(cè)Φ600mm管道上，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z945X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，運(yùn)行方式為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，當(dāng)下游多功能活塞閥需要檢修時，關(guān)閉該閘閥。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

2.6 生態(tài)放水工作閥門

DN100mm生態(tài)放水工作閥門設(shè)置在Φ100mm叉管末，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，向下游河道內(nèi)下放生態(tài)環(huán)境水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

2.7 生態(tài)放水檢修閥門

DN100mm生態(tài)放水檢修閥門設(shè)置在生態(tài)放水工作閘閥上游側(cè)Φ100mm管道上，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，向下游放生態(tài)用水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。

3 結(jié)束語

者山河水庫工程金屬結(jié)構(gòu)布置及設(shè)備選型過程中，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，并充分考慮設(shè)計方案的技術(shù)先進(jìn)性、投資經(jīng)濟(jì)性、操作安全性、調(diào)控運(yùn)行便捷性、維護(hù)方便性等要素，進(jìn)行全面論證分析和優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)專家評審，優(yōu)化設(shè)計方案能夠滿足水庫蓄水、防洪等功能需求，與工程實(shí)際匹配性較好，能確保水庫在各種調(diào)控方式下安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]原玉英.橫泉水庫金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2012（02）：36-38.

[2]常宗濱.磨盤山水庫樞紐金屬結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計[J].黑龍江水利科技，2009，370（3）：29-30.

作者簡介：李維緯（1989-），女，貴州省湄潭縣人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。