浅析翻板闸坝在小水电站的运用

樊　勇，李婷婷

(湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 41004)

浅析翻板闸坝在小水电站的运用

樊勇，李婷婷

(湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙 41004)

摘要：根据实际工作经验，明确龙家山水电站枢纽布置方式及以发电为主的功能要求，并兼顾过木通航等功能要求后，通过对钢闸门闸坝及自动翻板闸坝两种可行方案进行比较、分析、评价，最终选定设计方案。表3个。

关键词：小水电站；自动翻板闸坝；坝型；方案；比选

1坝型和枢纽布置原则

龙家山水电站是以发电为主，兼顾过木通航等综合利用的工程。枢纽布置应在满足各开发目标的前提下合理布置；各建筑物的布置应相互协调，互不干扰，调度管理方便，运行安全可靠。

坝址洪峰流量大，洪水陡涨陡落，因而泄洪问题是枢纽布置和工程设计的主要矛盾。本工程为河床式电站，发电厂房占用一定的泄洪宽度，在妥善解决泄水建筑物布置的前提下，应因地制宜满足厂房、斜面升船机等建筑物的布置要求。

坝址1 km范围内砂石料储量可满足建坝要求，而且工程建筑物有部分的开挖料可供利用，应充分利用当地材料，优选各主要建筑物的结构型式和枢纽布置(见表1)。

总体方案应技术可行，施工方便，经济合理。

2坝型选择

本工程坝址段平顺，地势平坦，根据坝址区地形、地质和建筑材料等自然条件，并考虑本工程位于氵米水中上游，洪量大，要求泄流能力强，结合坝高、泄洪建筑物及枢纽布置等要求，且要严格控制上游保护农田洪水标准的雍水高度，需大孔口闸孔出流，近乎全河床泄流，可采用低堰坝型。拟定的比较方案有：橡胶坝、钢闸门闸坝及自动翻板闸坝。

表1　水库特性指标

本工程至少要高5.0 m的橡胶坝袋，而堰顶宽度要满足空袋平铺宽度(至少17.5 m宽)，与自动翻板闸坝相比，要增加60%的坝体工程量和30%的开挖工程量，其造价并不经济。另外，橡胶袋在放空泄流过程中会产生严重的晃动和摇摆，造成橡胶袋的裂缝，缩短使用寿命。因此，在坝型选择时排除了橡胶坝，故只作钢闸门闸坝和翻板闸坝两种方案比较。因当地砂卵石质量好、储量丰富、运距近，两种坝型材料均尽量采用混凝土，坝体为C10混凝土，坝壳、底涵、边墩、护坦为C20钢筋混凝土，基础齿槽为C15混凝土。

根据地形、地质条件，钢闸门闸坝、水力自控翻板闸门闸坝均是目前成熟的坝型，在技术上均是可行的。

钢闸门闸坝方案的主要优点是泄流能力大、水库运行调度灵活，通过闸门不同组合的开启调度方式，可以应对各种频率洪水。缺点是金属结构件及土建工程量大，施工较复杂，工期较长，造价昂贵，今后维修工作量大。

自动翻板闸门方案的主要优点是水库运行方便，翻板门可随水库水位的升降自动启闭，在来水量大于取水量时，总能保持上游水位不低于正常水位；由于闸门能自动运行，一般不需要人员操作。不足之处是翻板闸门淹没在洪水中运行，门板具有一定的阻水作用，需增加泄洪宽度，故将坝址河道扩宽了50 m。

2.1　钢闸门闸坝

水库正常蓄水位为93.20 m，拦河坝采用C10混凝土外包0.5 m厚C20钢筋混凝土，坝顶总长151 m(不含厂房及左岸斜面式升船机)，建基高程81.5 m，坝顶高程97.50 m，最大坝高16.0 m，河床范围内为泄洪建筑物和厂房及升船机，总长223.42 m；溢流坝为混凝土WES曲线堰，溢流净宽130 m，设13孔溢流堰，堰顶设10 m×6 m(宽×高)的钢制弧形工作闸门及1道检修闸门，采用位于闸墩顶部工作桥上的起闭机起闭。溢流堰设计定型水头为8.5 m，堰面曲线为y=0.077 24x1.85，下设反弧段，反弧半径为5 m，角度为33.69°。14个闸墩厚度均为1.5 m，顶部高程97.5 m。

消能方式为底流消能，消力池底板高程 83.0 m，池长21.25 m，池深2.1 m，后接10.0 m长护坦护脚。

左岸升船机坝段为浆砌石重力坝，长7.0 m，坝顶高程96.5 m，基础高程83.0 m，最大坝高13.5 m。

2.2　自动翻板闸坝

水库正常蓄水位为93.20 m，拦河坝采用混凝土坝，坝顶总长173.6 m，建基高程81.50 m，坝顶高程93.2 m，最大坝高11.7 m。

河床除厂房外，全部布置泄洪建筑物，泄洪宽度170.6 m，固定坝为梯形断面，顶宽10.5 m，底宽15.5 m，堰顶高程88.20 m，堰基座高度为6.7 m。为减少扬压力和基岩渗漏，在迎水面2 m处进行帷幕灌浆处理，灌浆孔距2 m，深入基岩不少于5 m，灌浆压力5～6 kg。固定坝堰顶设置17扇孔口尺寸为5 m×10 m(高×宽)的钢筋混凝土自动翻板闸门。

消能方式为底流消能，根据计算只需设护坦。经百余处工程实践检验，淹没出流的低坝，其护坦长度为门高的3倍，本工程取护坦长15 m，护坦高程82.0 m。

右岸为厂房，左岸为斜面式升船机，除边墩外无非溢流坝段。

对两种坝型在正常水位条件下的工程特性(厂房、升船机工程造价相近，未纳入比较)及主要工程量、投资指标进行比较(见表2～表3)。

表2　坝型工程特性比较

表3　坝型主要工程量、投资指标比较

通过方案比选可以看出，在相同的坝高、相同的泄流能力下，翻板闸门泄流段虽然比钢闸门坝泄流段有所增长(长22.6 m)，但河道宽度能满足布置需要，且造价节省1 072.658万元，故推荐自动翻板闸坝方案。

3结语

通过对龙家山枢纽工程选用翻板闸门的分析说明，翻板闸坝在小型水电工程中总体布置简单、工程量小、施工方便、进度快、投资省。在后期由于翻板闸门为钢筋混凝土结构，仅支撑部分为金属结构，相应的维修简单、成本低、闸门转运灵活、管理方便。

参考文献：

[1]莫导贤，王秀彦.水力自控翻板闸门[M]. 南宁：广西人民出版社，1985.

[2]林继墉.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[3]吴持恭.水力学[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]项勇，卢立宇.工程经济学[M].北京：机械工业出版社，2015.

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责任编辑吴昊

作者简介：樊勇(1985-)，男，助理工程师，主要从事大坝安全监测工作。

收稿日期：2015-06-30