裴翠梅
(山西省水利水电勘测设计研究院,山西 太原 030024)
汾河水库枢纽工程是山西省境内最大的水库,是一座以防洪、灌溉为主,兼顾发电、养鱼、工业供水、城市供水和水利旅游的大型水利枢纽。水库于1958年7月动工兴建,1961年6月投入运行,总库容7.21亿m3,控制流域面积5 268 km2。枢纽工程由拦河坝、溢洪道和输水洞三部分组成,后增建水电站、泄洪洞工程。水电站于1982年10月开工,1986年11月竣工验收并网发电。泄洪隧洞工程于1989年9月开工,1994年主体工程完成,1995年4月进口岩塞爆破成功后投入运行。
溢洪道设弧形工作闸门2扇,在1959年加固改造。经过50余年的运行,溢洪道金属结构存在以下问题:闸门寿命已达到报废时间,水库大坝的加高致使闸门工作条件、运行方式发生变化,原来闸门已不能承受应有的荷载;闸门锈蚀严重,很大程度上降低了闸门钢结构的强度,不能保证闸门正常运行;闸门没有经受满负荷运行,从外观检查及初步计算,该闸门不能承受在设计水头下工作强度;与该闸门配套的启吊设备陈旧,机体笨重,运行不灵活,钢丝绳磨损、锈蚀严重,影响水库安全运行。
针对以上问题,在2008年汛前对该闸门和启闭机进行了以下改造:重新设计并更新2扇弧形闸门;保留原闸门门槽和闸门支铰部分,对门槽进行防腐处理,对支铰清洗注油维修;对启闭机进行维修,更换电机、制动系统及手动装置;增设闸门自动化控制系统。
1958年输水隧洞开始施工,进口设平板事故检修门1扇、平压门1扇、拦污栅2扇,出口设直径2.2 m的锥形阀;1979年泄洪洞进行扩洞改造,将洞径由2.2 m扩大到4 m,拆除锥形阀,将主洞延长98.2 m,装弧形闸门1扇。
检修闸门、平压门和拦污栅经过近50余年的运行,拦污栅严重变形;事故闸门、拦污栅、平压门及启闭机钢丝绳锈蚀严重,很大程度上降低了结构的承载能力,影响工程的安全使用;事故闸门变形,影响了闸门止水,运行摩擦阻力增大,致使闸门不能正常工作;启闭机机体笨重、操作繁琐、启闭机制动器、齿轮、钢丝绳等磨损严重。机电设备及其控制系统设备陈旧老化、运行失灵,影响水库安全运行。
针对以上问题,2009年将平压门及拦污栅启闭机钢丝绳进行更换,2011年对输水隧洞事故检修闸门、拦污栅和启闭机进行了以下改造:更换事故检修闸门和拦污栅;对原拦污栅栅槽、闸门门槽进行防腐维修;更换闸门启闭设备,按新运行管理更换必要的电气设备并配置自动化控制设施。
为提高水库防洪标准,充分发挥水库持续供水能力,兼顾水库排沙功能,1989年9月在大坝右岸增建一条内径为8 m的泄洪隧洞。泄洪隧洞进口设平板事故闸门2扇,出口设有弧形工作闸门1扇。2010年4月更换止水,并将该闸门局部锈蚀部位经砂轮除锈后进行涂刷防锈漆处理。
汾河水库金属结构部分主要包括溢洪道弧形工作闸门2扇、输水隧洞弧形工作闸门1扇、滑动式平板事故检修闸门1扇、平压门1扇、拦污栅2扇、泄洪隧洞弧形工作闸门1扇、定轮式平板事故检修闸门2扇以及与各闸门(拦污栅)配套的启闭设备。
溢洪道工作闸门为露顶式弧形钢闸门,其孔口尺寸12 m×7 m,设计水头6.7 m,共2孔,闸门为双吊点起吊,选用2×225 kN弧门卷扬式启闭机。
输水隧洞进口设2扇斜拉式拦污栅,其孔口尺寸2.5 m×7 m,配1台2×75 kN卷扬式启闭机,同时起吊2扇拦污栅。拦污栅后面设平板事故检修门1扇,其孔口尺寸4 m×4 m,配1台1 000 kN卷扬式启闭机通过拉杆起吊,检修门胸墙上方设平压门,孔口尺寸0.8 m×0.8 m,配1台200 kN卷扬式启闭机。出口设弧形工作闸门,孔口尺寸3.6 m×3.6 m,配1台1 500 kN卷扬式启闭机。
泄洪隧洞进口设平板事故检修闸门2扇,其孔口尺寸3.2 m×8 m,各配1台3 600 kN卷扬式启闭机。出口设弧形工作闸门1扇,孔口尺寸7 m×6.5 m,配1台2×1 250 kN卷扬式启闭机。
汾河水库管理局对水库枢纽中所有金属结构的检修和维护工作到位,每年例行检修,对闸门防锈喷锌脱落部分及时修补,止水橡皮每5年更换1次,因此各闸门没有发生气蚀、腐蚀、磨损、变形、漏水等现象,埋件及多数闸门支承部分在运行中也满足设计要求。目前溢洪道弧形工作门、输水隧洞平板事故检修闸门、平压门、拦污栅、泄洪隧洞平板事故检修闸门、弧形工作闸门开启闭灵活,闸门运行正常。
2011年6月起吊4 m输水洞出口弧形工作闸门时,发现支铰轴抱死,润滑油无法注进,两支铰轴起吊不平行,闸门放不到底,有呲水现象,到9月底下汛后,将检修闸门关闭,防空隧洞的弧形闸门才可以完全关闭,且止水严密。
根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》中规定,凡未进行定期安全检测的闸门和启闭机,大型工程运行期满30年,中型工程运行期满20年,必须进行一次全面的安全检测。汾河水库除4 m输水隧洞弧形工作闸门外,其余闸门和启闭机从更换开始运行至今,在规范规定要求的时间范围内。
通过综合分析,汾河水库所有闸门在设计水头下均能满足现行规范的运行要求及使用要求,所有与各闸门配套的启闭机均能满足现行规范的运行要求。
汾河水库所有闸门及其承重构件和行走支撑、启闭机均能正常工作,根据《水库大坝安全评价导则》有关规定,汾河水库所有金属结构部分的综合安全性能评定为A级。
根据汾河水库金属结构目前的情况,建议在每年例行检修闸门时,将4 m输水洞隧洞弧形工作闸门的支铰进行维修、校正,并进行防腐处理和加注润滑油;同时提高闸门运行管理水平,全部加装自动化控制系统(目前已有两处闸门加设)。