望謨縣桑郎水庫工程金屬結構布置分析

徐國楊，王 兵

（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

望謨縣桑郎水庫是桑郎河梯級開發規劃中的第四級，位于貴州省望謨縣東部桑郎鎮境內，壩址以上集雨面積650 km2，多年平均流量10.7 m3/s，水庫正常蓄水位505 m，總庫容1480 萬m3，最大壩高90 m，壩型為碾壓砼拱壩，水庫為中型，工程等別為Ⅲ等，樞紐大壩等主要建筑物為3 級，次要建筑物為4 級。

桑郎水庫工程是集發電、灌溉、供水為一體的綜合利用工程，灌溉面積19000 畝，電站裝機容量12600 kW，水廠供水水源2 萬t/d。

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、沖沙兼放空底孔進、出口處，由溢洪道工作閘門，沖沙兼放空底孔進口事故閘門、出口工作閘門組成。

2.1 溢洪道工作閘門

壩頂表孔溢流，溢流段布置在壩頂中部靠右，設置3 孔，每孔設置1 扇弧形工作閘門，閘門布置見圖1。

3 孔溢洪道共設置有3 扇弧形工作閘門，孔口尺寸為8.0 m×5.7 m(寬×高)，閘門型式為露頂式弧形鋼閘門[1]，堰頂高程為500.00 m，底檻高程設置為499.70 m，考慮0.4 m 的風浪超高，工作閘門的實際孔口尺寸為8.0 m×5.7 m(寬×高)，設計水頭為5.3 m。閘門面板外緣弧面半徑為8 m，支鉸高度為5 m[2]。

閘門采用液壓啟閉機操作，配置3 臺型號為QHLY2×250 kN-3.0 m/3.1 m 的露頂式弧門液壓啟閉機，共用1 個液壓動力站，設置3 套控制閥組分別控制3 孔閘門，其工作行程為3.0 m，吊點距為7.4 m。本閘門設置有閘門開度儀，用于自動控制或監測工作閘門的開度及運行，確保閘門的安全運行與操作。溢洪道工作閘門的啟閉機設置1 套備用電源（柴油發電機組）[2]，確保大壩運行安全。

閘門運行方式為動水啟閉，平時處于關閉狀態，僅在水庫需要泄水時才開啟。閘門不允許門頂過水，若閘門需局部開啟時，應避免閘門在振動區域長時間停留，保證閘門的運行安全。

圖1 溢洪道弧形工作閘門布置圖

2.2 沖沙兼放空底孔進口事故閘門

沖沙底孔布置在大壩左端非溢流壩段，在進口處設置1扇事故閘門，孔口尺寸為2.0 m×2.5 m（寬×高），設計水頭為31 m，底檻高程為475.00 m，因上游淤沙高程為480.00 m，考慮水庫運行多年以后的淤沙情況，故事故閘門采用上游面板、上游止水的型式，利用門體自重及加重塊加重閉門。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門[1]，行走支承采用懸臂輪行走裝置，側支承采用懸臂式側輪。

閘門采用卷揚式啟閉機操作，配置1 套型號為QPG630 kN-37 m 的高揚程卷揚式啟閉機，單吊點啟吊，啟閉機安裝在512.80 m 高程的啟閉機室內。

事故閘門的運行方式為動閉靜啟，進口事故閘門和出口弧形工作閘門的聯動運行方式為：當上游淤沙高程低于底檻高程時，事故閘門鎖定于檢修平臺上，工作閘門處于關閉擋水狀態；當上游淤沙高程超過底檻高程時，事故閘門下閘擋水擋沙，避免泥沙進入底孔或事故閘門門槽內，此時工作閘門可處于開啟狀態；當需要沖沙放空時，先關閉弧形工作閘門，事故閘門小開度提門充水平壓后靜水開啟事故閘門，再開啟工作閘門進行沖沙放空。

本閘門設置有水位差儀、閘門開度顯示及控制儀各1 套，用于監測閘門前后的水位差，確保閘門的運行安全。

2.3 沖沙兼放空底孔出口工作閘門

在出口處設置1 扇工作閘門，孔口尺寸為2.0 m×2.0 m（寬×高），設計水頭為31 m，底檻高程為475 m，上游淤沙高度5 m。工作閘門型式采用水流流態優良的潛孔式弧形鋼閘門[1]，圓柱鉸支承，閘門支鉸高度為3.0 m，面板弧面半徑為4.0 m[2]。閘門的運行方式為動水啟閉。

閘門采用液壓啟閉機操作，配置1 套規格為QHSY500 kN/200 kN-3.4 m/3.6 m 的潛孔弧門液壓式啟閉機，工作行程為3.4 m，單吊點啟吊，啟閉機安裝在483.50 m 高程的啟閉機室內。本閘門設置有閘門開度儀(開度指示控制器)，用于自動控制或監測該閘門的開度及閘門的運行。工作閘門的啟閉機設置1 套備用動力（柴油發電機組）[2]，確保大壩運行安全。

3 引水系統金屬結構

在壩體上游左岸岸坡處設置取水口，緊靠沖沙底孔以充分利用其沖沙效果。為能充分利用C1d 組巖體的較好成洞條件的有利地質因素，同時又避免岸坡大開挖，節省高邊坡治理及基礎處理工程量，提高建筑物的安全性。采用洞口布置攔污柵、洞內布置取水塔[3]的方案，事故閘門檢修平臺與取水口交通洞連接，整個啟閉機室均處于交通洞內。引水系統水工金屬結構設備主要布置在取水口，取水口進口設置1 扇攔污柵和1 扇事故閘門，其布置見圖2。

3.1 取水口進口攔污柵

在取水口進口處設置1 扇攔污柵，孔口尺寸為7.0 m×5.4 m（寬×高），設計水位差為4 m，攔污柵的型式為潛孔平面直立活動式攔污柵[4]，運行方式為靜水啟閉，清污方式采取提柵人工清污。攔污柵分2 節制造安裝，每節柵體由柵條與支承框架組成，柵條與支承框架的連接采用焊接，行走支承及反向支承采用鋼滑塊。

閘門采用電動葫蘆操作，采用1 套型號為CD2×100 kN-9 m的電動葫蘆[4]，吊點距為3.72 m，電動葫蘆安裝在517.30 m 高程的門式排架下，攔污柵與電動葫蘆接過拉桿連接。

攔污柵有設置1 套水位差檢測裝置，以監測攔污柵攔截污物情況，避免攔污柵前后水位差超過設計值，確保攔污柵的運行安全。

圖2 取水口進口攔污柵、事故閘門布置圖

3.2 取水口進口事故閘門

在取水口進口設置1 扇事故閘門，底檻高程為484.00 m，孔口尺寸為3.1 m×3.1 m（寬×高），設計水頭為22 m。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門[1]，行走支承采用懸臂輪行走裝置，側支承采用懸臂式側輪裝置，止水裝置設置在閘門的下游面。閘門的運行方式為動閉靜啟，利用門體自重及水柱壓力閉門[5]，采用門頂充水閥進行充水平壓。

閘門采用卷揚式啟閉機操作，采用1 套型號為QPG630 kN-25 m 的高揚程卷揚式啟閉機操作，單吊點啟吊，啟閉機安裝在515.00 m 高程的啟閉機室內。

事故閘門井筒及啟閉機室均在交通洞內，洞內濕度大、環境潮濕，閘門及啟閉機易受腐蝕，考慮設備在運行過程中的安全性，本閘門及啟閉機防腐[1]需考慮防腐、防潮的設計，特采用冷噴鋅加涂漆防腐的方式防腐，相比熱噴鋅加涂漆防腐方式的使用壽命更長，保證了閘門及啟閉設備在洞室內運行的防腐蝕質量。

4 結語

金屬結構設備的合理布置及設計對整個工程的安全運行和檢修有著極其重要的意義。桑郎水庫金屬結構設計結合工程布置，合理設計了攔污柵、閘門的型式，并根據攔污柵及閘門的運行工況，合理選定了啟閉設備，確保了各部位閘門在工程運行中的可靠性與安全性；其中的洞室引水系統設計值得同類工程借鑒與參考。

本工程2018 年2 月下閘運行至今，經歷了2 年的洪水考驗，基本達到了設計意圖，結合現場情況，洞室內布置閘門及啟閉設備，采用的特殊防腐方式取得了較為理想的效果，滿足工程的整體運行要求。