貴州省遵義市觀音水庫泄水系統金屬結構布置與設計

徐國楊，覃志強，謝晨希

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

遵義市觀音水庫工程任務是以城鄉生活和工業供水為主，結合灌溉，兼顧發電等綜合利用水利樞紐工程。工程由水庫樞紐工程及供水灌溉工程兩部分組成，樞紐工程位于蔡家壩支溝匯口上游約2.4 km 的三合頭處。

觀音水庫工程壩址以上流域集水面積559 km2，河長58.4 km，觀音水庫壩址處多年平均年徑流量為2.4661 億m3，多年平均流量為7.82 m3/s。水庫總庫容12070 萬m3，水庫為多年調節水庫，總供水量9150 萬m3，壩后電站總裝機容量為7500 kW，多年平均發電量2009 萬kW·h。本工程大壩最大壩高為109 m，壩頂寬度為10 m，水庫工程等別為Ⅱ等，工程規模屬大（2）型。

2 泄水系統金屬結構

泄水系統水工金屬結構設備主要設置在溢流表孔、泄洪底孔進、出口處。

2.1 溢流表孔金屬結構

溢流表孔布置在大壩中部壩頂處，設置2 孔，順水流方向依次設置平面檢修閘門及弧形工作閘門[1]，每孔設置1 扇弧形工作閘門，2 孔共用1 扇疊梁檢修閘門，在右壩段設置1 孔儲門槽。閘門布置圖見圖1、圖2。

圖1 溢洪道金屬結構縱剖面圖

圖2 溢洪道金屬結構平面布置圖

2.1.1 溢流表孔平面疊梁檢修閘門

根據溢流表孔溢流曲線及總體布置情況，檢修閘門布置在軸線原點上游約0.964 m 處，底檻高程為620.90 m，設計水頭為12.1 m，考慮0.5 m 的風浪超高，閘門實際孔口尺寸為9 m×12.6 m（寬×高）。閘門型式采用平面疊梁滑動鋼閘門，分4 節門體，1 節門體尺寸為9 m×3.15 m（寬×高），門體節間采用柔性止水連接，主支承采用滑塊。閘門采用上游面板、上游止水型式，設置頂、側P 型止水及刀型底止水，利用門體自重閉門。

根據水庫樞紐的整體布置，泄洪底孔設置在中間閘墩處，現檢修閘門的啟閉機需要操作2 孔疊梁檢修閘門及泄洪底孔進口事故閘門，選用門式啟閉機方案。即選用1 套規格型號為DM2×1000 kN-22 m/6 m 的門式啟閉機[1]，門機配備1 套液壓自動抓梁及其附件，用于自動連接吊裝檢修疊梁閘門。并配設100 kN 回轉吊，旋轉半徑為10 m，回轉吊用于溢流表孔弧形工作閘門零部件及油缸的檢修。門式啟閉機布置在壩頂635.00 m高程平臺上，軌距5.2 m，軌道長41.4 m。

閘門的運行方式為靜水啟閉，采用節間充水平壓，待閘門前后水位差小于5 m 后靜水啟門。該閘門平時放置于儲門槽[2]內，處于開啟狀態，僅在下游的工作閘門需要維護檢修時靜水下閘擋水。

2.1.2 溢流表孔弧形工作閘門

在每孔檢修門槽下游側設置1 扇弧形工作閘門，共2 扇，閘門布置在堰頂軸線原點下游約3.899 m 處，底檻高程為620.20 m，設計水頭為12.8 m，考慮0.5 m 的風浪超高，弧形工作閘門的尺寸為9.0 m×13.3 m（寬×高），閘門型式為露頂式弧形鋼閘門[1]，閘門面板外緣弧面半徑為14.5 m，支鉸高度為7.5 m。

每扇閘門選用1 套型號規格為QHLY-2×1250 kN-6 m/6.2 m的露頂式弧形閘門液壓啟閉機[1]操作控制，雙吊點，吊點距為8.2 m。啟閉機采用陶瓷活塞桿，兼作閘門開度儀（開度指示控制器），便于自動控制或監測該閘門的開度及閘門的行程，設置2 套液壓泵站及控制系統[2]。

閘門運行方式為動水啟閉，平時處于關閉擋水狀態，在泄洪時，動水開啟，本閘門運行時不允許門頂過水，在運行過程中若局部開啟泄水，應避開振動區域。

2.2 泄洪底孔金屬結構

泄洪底孔設置在大壩中部閘墩處，進口處設置1 扇平面事故閘門，出口處設置1 扇弧形工作閘門。

2.2.1 泄洪底孔進口事故閘門

在泄洪底孔隧洞進口處設置1 扇平面事故閘門[1]，底檻高程為567.00 m，閘門的孔口尺寸為2.5 m×4 m(寬×高)，設計水頭為68m，閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門[3]，主支承采用簡支輪，結合本工程淤沙高程為565.31 m，低于閘門底檻高程，閘門采用上游面板、下游止水型式，頂、側止水為P 型橡塑止水，底止水為I 型底止水，門槽采用II 型門槽。

閘門運行方式為動閉靜啟，門體自重和水柱動水閉門，啟門時采用啟閉機聯動門頂充水閥充水平壓，待閘門前、后水位差小于5 m 后靜水啟門。本閘門設置1 套開度儀與1 套水位差檢測裝置，便于監控閘門前后的水位差，確保閘門的安全運行。

本閘門啟閉機與溢洪表孔檢修閘門共用，以事故閘門的啟閉力為啟閉機的控制因素，啟閉機選用1 套規格型號為DM2×1000 kN-22 m/6 m 的門式啟閉機，通過平衡梁轉換為單吊點與吊桿連接，操作閘門。

2.2.2 泄洪底孔出口弧形工作閘門

在泄洪底孔出口處設置1 扇弧形工作閘門，底檻高程為567.00 m，閘門的孔口尺寸為2.5 m×3.5 m(寬×高)，設計水頭為68 m，閘門型式為潛孔式弧形鋼閘門[1]，直支臂，圓柱鉸，閘門支鉸高度為3.5 m，面板外弧面半徑為5.0 m，頂止水采用轉鉸止水與P 形止水相結合的形式，側止水為方形P 型止水，底止水為I 型橡皮止水。

啟閉機選用1 套型號規格為QHSY1000 kN/450 kN-3.8 m/4 m的潛孔弧形閘門液壓式啟閉機[2]，設置在580.10 m 啟閉機室內。液壓啟閉機為電動控制，現地及遠程集中操作。配設啟閉機行程控制系統即閘門開度儀（開度指示控制器）1 套，便于自動控制或監測工作閘門的開度及運行情況等，有利于閘門的安全運行與操作。閘門設置Π 型檢修平臺，檢修平臺高程為570.50 m 處，供閘門安裝、運行、維護、檢修使用，關閉上游事故閘門即可進行檢修。

該閘門運行方式為動水啟閉，平時處于關閉擋水狀態，在泄洪時，動水開啟，本閘門在運行過程中若局部開啟泄水，應避開振動區域。

2.3 閘門與啟閉機監測設備及備用動力

泄洪工作閘門均設置1 套實時在線監控系統（ROMS），實時自動監控弧形閘門的運行數據，并通過信息傳輸與處理，可實現對弧形閘門結構靜應力、動應力、振動響應、運行姿態、軸承運行狀態的實時在線監測和故障預警及報警。

門機及液壓啟閉機均設置1 套實時在線監控系統（ROMS），實時自動監控啟閉機的運行數據和采集啟閉機主要構件的數據，并通過信息傳輸與處理，可實現自動采集門架結構、起升機構的運行狀態參數，鋼絲繩的局部損傷等數據，提前發現影響設備安全運行的缺陷及故障隱患；對液壓啟閉機結構靜應力、動應力、振動響應、軸承運行狀態的實時在線監測和故障預警、報警。

為了保障防洪安全，溢流表孔弧形工作閘門及泄洪底孔弧形工作閘門液壓啟閉機設置了備用電源（柴油發電機組）[1]，同時為防止在極端情況下完全失電，再設置1 套失電應急液控啟閉裝置來確保大壩運行安全。

3 結語

（1）觀音水庫泄水系統金屬結構設計合理，根據閘門的運行要求，合理選定了啟閉設備；同時結合大壩樞紐布置，泄洪底孔事故閘門和溢流表孔檢修閘門共用1 套門式啟閉機，溢洪道工作閘門啟閉機設置的失電應急液控啟閉裝置保證了啟閉機在完全失電的情況下仍然可以操作閘門，確保大壩運行安全，在節約投資的同時也保證了各閘門滿足規范要求。

（2）金屬結構設備設置的實時在線監控系統，除了實時監控與采集閘門和啟閉機的運行數據，確保設備的安全運行，并為工程建成運行后的安全檢測提供數據樣本，評價設備運行的安全性。