石塘岭水库放水闸门漏水成因分析与处理

黄霞

【摘 要】在水库运行中，放水闸门漏水会直接影响水库的运行和效益，是一个不可忽视的问题。文章简述石塘岭水库加固工程放水设施设计和实施情况，对存在的漏水问题加以分析和研究，指出设计不足等问题，并提出处理建议和推广意见。

【关键词】放水设施；漏水；处理

【中图分类号】TV223.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）08-0045-03

1 水库放水设施简介

水库放水设施一般由拦污栅、放水启闭设施和放水平管组成。近年来，灵山县小型水库放水设施改造加固项目中，放水启闭设施设计主要类型有放水塔闸门启闭、斜管梯级放水。放水塔闸门启闭设计中，按布置位置又可分近岸放水塔、竖井式放水塔2种。放水平管设计主要类型有坝底箱涵、放水隧洞、套管。放水塔闸门啟闭，即在放水设施前端，建造圆形或方形的控制塔，塔内设置控制放水的工作闸和检修闸门，塔前连接水库，塔后连接放水平管。放水塔闸门启闭造价相对较高，闸门设计及安装要求严格，运行管理需要有专业技术较高的专人值守控制，而且需要配套启闭运行电源，运行费用较高。灵山县大部分小（一）型水库放水设施基本由放水塔闸门启闭+放水隧洞组成。

2 石塘岭水库放水设施工程简介

石塘岭水库位于广西灵山县武利镇汉塘村委境内，是南流江水系武利江教塘支流的发源地。水库始建于1959年10月，于1962年3月竣工并开始蓄水发挥效益，因原建设施工标准低，经久运行多年失修，经鉴定为三类病险水库，水库于2011—2012年实施除险加固工作。水库集雨面积为3.89 km2，水库加固按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，水库校核洪水位为79.45 m，设计洪水位为78.70 m，正常水位为77.00 m，死水位为69.41 m，总库容为466.2万m3，有效库容为262万m3，死库容为43万m3，是一座以灌溉为主兼养殖、防洪等综合利用的小（一）型水库工程。水库枢纽工程主要建筑物包括主坝1座、副坝2座，均为匀质土坝；无闸明渠溢洪道1座；梯级放水涵1座。水库设计灌溉面积为386.67 hm2（5 800亩），实际灌溉面积为186.67 hm2（2 800亩），受益村委为望坪村、长岗村、大黎村、龙舞村、三角村，水库下游防洪保护耕地133.33 hm2（2 000亩），保护人口达8 000。水库于2011年4月进行除险加固，建设内容有大坝、溢洪道、放水设施、防汛路及管理房，于2011年12月完成水库除险加固工作。

石塘岭水库放水设施加固设计采用放水塔闸门启闭+放水隧洞方案。其中，放水塔为近岸式方形塔，沿水流方向放水塔内设置一道检修闸门和工作闸门，检修闸门与工作闸门无隔离墙体，检修闸门采用电动葫芦钢丝绳吊拉启闭，工作闸门采用手电两用螺杆机启闭，放水塔工作闸门自重1.06 t，为潜入式平板钢闸门，工作闸门与铸铁闸槽设置滚动轮接触，工作闸门后接开挖隧洞，长76 m。具体方案如图1所示。

3 石塘岭水库放水闸门漏水成因分析

3.1 漏水量计算及分析

2012年12月，水库除险加固工程验收后，石塘岭水库管理人员进行下闸蓄水试运行，发现闸门下闸不能完全止水，存在较大的漏水现象。下闸蓄水库水位为73.50 m，隧洞宽1.2 m，城拱形断面，用钢筋砼衬砌，粗糙系数n=0.017，隧洞尾段属明渠均匀流，漏水水深0.18 m，隧洞坡降为0.2%。根据谢才公式计算隧洞相应漏水量，结果达到0.152 m3/s。进入洞内观察发现，闸门底与底闸槽是密缝连接的，漏水大部从密缝中渗出。

3.2 闸门下闸力计算及分析

为验证闸门下闸封闭紧密，按图2计算螺杆实际下闸力。本水库使用螺杆QL-80kN型号，工作钢闸门厚0.25 m，自重达1.06 t，门槽为铸铁门槽预埋件。因为动水压强中有部分压能转为动能，致使水压力变小，所以下闸全封闭时下闸力最大。经核算，水库水位为73.50 m时，闸门不能靠自重自由下闸，需要螺杆机传递下闸力，螺杆需要传递下闸力6.87 kN；水库正常水位为77.00 m时，下闸力为19.99 KN，螺杆不会形成长杆失稳现象，因此闸门下闸力是足够的。但是，由于预埋件制作及安装、闸槽浇制、闸门安装等精密工艺在施工过程中并不能完全保证质量，且螺杆传递下闸力相对闸门大体积来说，仅是一个作用点，且存在门槽中铸铁槽预埋件表面制作不光滑、安装不平整、闸门闸槽钢板局部锈蚀、水下杂物阻碍、动水压力干扰、螺杆与闸门连接存在小偏心安装等原因，可能使螺杆传递下闸力时存在偏心压力导致闸门下闸不能完全封闭，从而产生漏水。

3.3 设计缺陷

发现下闸漏水后，灵山县水利局组织参建各方到现场检查分析，并下闸检修闸门进行检修。检修人员下闸时发现检修闸门下闸失效，查看设计后发现检修闸门存在设计失误。原因是检修闸门设计止水方向是逆水流方向，设计止水方向是错误的，不能依靠水压力挤压使闸门与闸孔口间形成密封的水封面止水，反而由于水压力的作用下闸门与闸孔口脱离形成漏水通道，因此闸门检修只能放空库容后才能返修。

3.4 石塘岭水库放水设施问题总论

结合设计、制作安装、施工和现场检查分析，石塘岭水库放水设施存在如下问题：①检修闸门设计止水方向存在失误，检修闸门设计形同虚设。②工作闸门重量不足，高水位时难以下闸关闭。③闸门制造安装建设和后期运行过程中，金属结构制造安装不能确保精密度，预埋件安装、闸门安装焊接工艺质量得不到保证，闸槽捣筑质量控制不好，或安装吊装不精准；运行中容易锈蚀、磨损、变形甚至活动部件锈死，或水下杂物阻碍、动水压力干扰、偏心下闸等原因，导致闸门下闸不实，止水失效，漏水严重，螺杆启闭机启闭困难，甚至有些水库出现下闸时螺杆弯曲现象。④操作控制人员不专业，启闭操作难免存在失误，如开启度较大时，放水流量过大造成下游灌溉渠道冲崩损坏。⑤放水塔建设造价高，启闭运行日常用电需要一定的运行费用，支出费用无保障。

4 石塘岭水库放水闸门漏水处理建议

针对以上问题，提出如下处理建议：①拆除原放水塔及启闭闸门，采用斜管梯级结合放水箱涵的放水方式。②改建检修闸门，即放置在放水塔上游外；或塔内加建阻水墙，阻水墙顶不宜低于正常水位77.00 m，阻水墙底设检修闸孔口，检修闸门与阻水墙、检修闸孔口形成止水面。③增加工作闸门，自重达2.03 t以上。④检修闸门、闸槽的平整度或增加安装止水胶，检修校正螺杆与工作闸门的连接点；增设拦污栅拦挡水中悬移杂物。以上处理措施不能确保水库放水闸门一次性检修通过，需要多次下闸蓄水检修才能确保止水良好。

5 小型水库加固放水设施建设经验与总结

灵山县33座小（一）型水库大多数采用的放水设施是放水塔闸门启闭、放水隧洞相结合的形式，放水设施工程建设平均造价为85万元，建设工期长，建设管理复杂，闸门安装、隧洞开挖与衬砌、回填灌浆有很多关键工序不能掉以轻心，完建后每年需要一定的维修费用和放水用电管理费支出。其余84座小（二）型水库除险加固工程放水设施设计建设大部分采用斜管梯级放水、放水箱涵的结合形式，放水设施工程建设平均造价为20万元，建设工期短，建设管理方便、质量控制有保证，完建后管理检查维修方便，基本无管理运行费负担，适宜目前水库粗放式管理的现状。为此，建议今后小型水库放水设施修建宜采用斜管梯级放水、放水箱涵的结合形式。

参 考 文 献

[1]广东珠荣工程设计有限公司.广西灵山县石塘岭水库除险加固工程初步设计报告及施工图[Z].2010.

[2]李炜，徐孝平.水力学[M].武汉：武汉水利电力大学出版社，2000.

[3]孙明松，沈长松.水工建筑物[M].北京：中央广播电视大学出版社，2001.

[责任编辑：陈泽琦]