磨河水库工程金属结构设计浅析

张医娟

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

磨河水库是陵川县磨河供水工程的补充水源工程，是在原磨河供水工程的基础上进行枢纽大坝及其配套设施的扩改建工程。拟建大坝枢纽位于陵川县东南磨河之上，坝址以上主河道长17km，控制流域面积75.2km2。拟建大坝坝型为堆石混凝土重力坝，设计最大坝高52.9m，坝顶高程937.9m，总库容240万m3。

2 规划成果

磨河供水工程是陵川县6个乡镇和高平市东部部分乡镇的城镇用水、工业用水和人畜饮水的骨干工程，水源位于陵川县县城东部的马圪当乡境内，为海河流域卫河水系武家湾河上游的大、小磨河泉水。根据磨河流域泉水分析计算结果，小磨河泉水流量平均为0.1m3/s，大磨河泉水流量为0.22m3/s，大磨河水源工程为一座3m高的滚水坝，库容很小，无调蓄能力，大、小磨河年总供水量1000m3，供水流量0.32m3/s。磨河水库位于大磨河泵站下游约2.6km，经水库调蓄，通过泵站将水库内蓄水提至大磨河泵站进水池，由大磨河泵站向供水区供水。

3 工程建设必要性

高平市、陵川县位于晋城市北部，属山西省水资源相对富裕区。高平市境内多年平均水资源总量9943万m3，其中：河川径流量3371万m3，地下水资源量7278万m3，重复计算量706万m3；水资源可利用总量5501万m3，其中地表水可利用量2020万m3，地下水可利用量3881万m3，重复计算量400万m3。陵川县境内多年平均水资源总量21529万m3，其中：河川径流量19563万m3，地下水资源量16347万m3，重复计算量14381万m3；水资源可利用总量6111万m3，其中地表水可利用量5692万m3，地下水可利用量2539万m3，重复计算量2120万m3。

根据供水区2010年用水水平和高平市、陵川县“国民经济和社会发展的第十二个五年规划”，对供水区进行需水预测，近期规划水平年2015年，远期规划水平年2025年。城镇生活用水定额为80L/人·d，农村生活取水定额为50L/人·d，一般工业万元增加值取水量在现状基础上考虑15～20m3的节水，三产万元增加值取水量取7m3，农业灌溉用水定额取2250m3/hm2左右，建筑业需水按单位施工建筑面积需水量预测，城市生态按单位面积需水量预测。由此预测出2025年供水区总需水量为17279万m3，其中高平市13902万m3，陵川县3377万m3，而规划水平年2025年可供水量为14448万m3，缺水量达2831万m3，急需新建一批新水源工程。磨河水库建成后，可为陵川县和高平市工业生产、城镇生活及农村生活供水430万m3，供水保证率90%。

4 金属结构布置及功能

磨河水库工程金属结构设备主要布置在泄洪底孔及库区取水泵站，包括泄洪底孔的检修闸门、工作闸门及启闭设备，库区取水泵站的上部取水口拦污栅、事故检修闸门及启闭设备，下部取水口拦污栅、事故检修闸门及启闭设备。

4.1 泄洪底孔闸门

导流泄洪底孔进口检修闸门为滑块式平板钢闸门。孔口尺寸4.0m×4.6m（宽×高），闸底高程904.5m，正常蓄水位931.5m，设计水头27m，检修平台高程937.9m，启闭机平台高程947.9m。闸门为单吊点，下游封水，运行方式为动闭静启，启门时通过上提充水阀平压后启门。总体布置由闸门、短拉杆、门槽和启闭机四部分组成。闸门由门体结构、充水阀、封水、自润滑滑块和吊耳组成。闸门封水材料选用橡胶止水，门体采用Q345A钢材制作，门槽埋件选用Q235B钢材。启闭设备选用QPG-1000kN高扬程固定卷扬式启闭机起吊，启闭机启门容量1000kN，启闭扬程最大为37m。

泄洪底孔出口工作闸门为滑块式平板钢闸门。孔口尺寸 3.0m×3.0m（宽×高），闸底高程 904.5m，正常蓄水位931.5m，设计水头27m，检修平台高程937.9m，启闭机平台高程947.9m。闸门为单吊点，下游封水，运行方式为动水启闭。总体布置由闸门、门槽和启闭机组成。闸门由门体结构、封水、自润滑滑块和吊耳组成。闸门封水材料选用橡胶止水，门体采用Q345A钢材制作，门槽埋件选用Q235B钢材。启闭设备选用QPG-1600kN高扬程固定卷扬式启闭机起吊，启闭机启门容量1600kN，启闭扬程最大为38m。

4.2 库区取水泵站闸门

上部取水口设置1道拦污栅，拦污栅型式为直立式，孔口尺寸1.2m×1.5m（宽×高），单吊点，底槛高程919.0m，门槽顶部高程937.9m。拦污栅由栅体、栅槽埋件及启闭机等组成，其中栅体、栅槽埋件材料均选用Q235B钢材。启闭设备选用CD150kN高扬程电动葫芦起吊，启吊容量50kN，启门高度24m。

上部取水口事故检修闸门为滑块式平板钢闸门，单吊点，下游封水。孔口尺寸1.2m×1.2m（宽×高），设计水头12.5m。总体布置由闸门、门槽、锁锭和启闭机四部分组成。闸门由门体、封水、滑块和吊耳几部分组成。门体、门槽埋件均采用Q235B钢材制作，支承结构采用自润滑滑块。闸门运行方式为动启静闭。设计选用QPG-160kN固定卷扬式启闭机启吊，启门容量160kN，启闭扬程最大为23m。

下部取水口设置1道拦污栅，拦污栅型式为直立式，孔口尺寸 1.2m×1.5m（宽×高），单吊点，底槛高程907.0m，门槽顶部高程937.9m。拦污栅由栅体、栅槽埋件及启闭机等组成，栅体、栅槽埋件材料均选用Q235B钢材。启闭设备选用CD150kN高扬程电动葫芦起吊，启吊容量50kN，启门高度35m。

下部取水口事故检修闸门为滑块式平板钢闸门，单吊点，下游封水。孔口尺寸1.2m×1.2m（宽×高），设计水头30.1m。总体布置由闸门、门槽、锁锭和启闭机四部分组成。闸门由门体、封水、滑块和吊耳组成。门体采用Q345A钢材制作，门槽埋件采用Q235B钢材制作，支承结构采用自润滑滑块。闸门运行方式为动启静闭。设计选用QPG-250kN固定卷扬式启闭机启吊，启门容量250kN，启闭扬程最大为37m。

5 结语

综上所述，磨河水库工程金属结构设计总体上满足运行要求、结构布置新颖、选型正确、布置合理、造价经济、技术难度高，在众多水利工程中极具特色，设计过程中进行了大量设计优化，克服了诸多技术难题，以一流的设计质量通过了实践考验，保证了工程安全运行。