斜拉式分层取水装置在龙华口水库取水的应用

陈阳

摘  要：山西省阳泉市盂县龙华口水库大坝左岸下游农田灌溉在导流洞封堵前从龙华河左岸导流洞取水，为解决因导流洞封堵后，下游农田无水灌溉的问题，采用斜拉式钢管分层取水装置从水库取水，文章介绍了斜拉式钢管分层取水装置的基本原理，在水库蓄水期间，取水装置的定位、吊装、锚固等施工技术，可为今后此类工程借鉴使用。

关键词：水库;取水;斜拉式分层取水装置;导流洞封堵

中图分类号：TU991.34      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0171-02

Abstract： The farmland irrigation， which is in the downstream of the left bank of the Longhuakou Reservoir Dam in Yuxian County， Yangquan City， Shanxi Province， draws water from the diversion tunnel on the left bank of the Longhua River before the diversion tunnel is blocked. In order to solve the problem of anhydrous irrigation of downstream farmland after the diversion tunnel is blocked， the cable-stayed steel pipe layered water intake device is used to draw water from the reservoir. The basic principle of the cable-stayed steel pipe layered water intake device is introduced in this paper. During the storage period of the reservoir， the construction techniques such as positioning， hoisting and anchoring of the water intake device can be used as a reference for relevant projects in the future.

Keywords： reservoir; water intake; cable-stayed stratified water intake device; diversion tunnel plugging

1 項目背景

龙华口水电站工程位于盂县北部，水库位于龙华河盂县下社乡会里村上游约0.5km处。龙华口水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程575m，最大坝高66m，正常蓄水位为571.6m，相应库容2633万m3，总库容为3001万m3，为年调节水库。

2017年7月，为配合完成龙华口水库大坝工程蓄水前验收，对大坝左岸施工导流洞进行封堵。导流洞封堵前大坝左岸下游侧部分农田灌溉用水从导流洞下游侧取水，为保证导流洞封堵后大坝左岸下游农田灌溉用水，结合导流洞封堵后下游河道生态需水，在导流洞内设置2根DN325镀锌钢管引水，采用斜拉式分层取水装置取水。导流洞上游引水管道上设置不同高程的取水口，保证在水库分期蓄水后，能取到水库中上层水源，保障下游农业灌溉用水和生态用水。

2 斜拉式分层取水装置设计

根据龙华口水库导流洞封堵的实际情况，施工条件，确定使用斜拉式钢管分层取水装置方案。

本斜拉式分层取水装置在导流洞封堵段中埋设引水钢管，通过埋入式引水钢管向下游引水，在大坝左坝肩顶部平台设置启闭设备，控制斜拉式钢管各高程取水口的启闭状态，实现在水库蓄水期间分层取水。该取水装置设计图见图1，取水装置吊装，导流洞内施工见图2。

2.1 引水钢管与导流洞中埋设钢管相连接

在导流洞封堵前，先将2根DN325引水钢管靠近导流洞左岸一侧布置，采用法兰盘将钢管相连接，导流洞中钢管总长为75m，每隔10m设置一座支墩。引水管线采用龙抬头型式出导流洞，在竖向段钢管上安装抱箍，同时在贴近导流洞洞脸侧岩石钻孔，安装锚栓，最后拧紧抱箍螺栓固定竖向段钢管，引水管线出洞口后再沿自然边坡向大坝方向铺设，导流洞顶部引水管线采用镇墩固定。

2.2 斜坡钢管的固定

斜坡段引水管线钢管采用支墩固定，采用法兰盘连接斜坡段钢管。

2.3 取水口位置确定

根据龙华口分期蓄水计划，第一期蓄水达到553m高程，第二期蓄水到560m高程，在死水位以上至第二期蓄水位之间的545m、549m、553m、557m四个高程位置设置4个取水口，采用竖向钢管与引水钢管相连接形成取水口，在取水口外设置拦污栅格箱避免漂浮物堵塞引水管道。设计时考虑了死水位，水质，水库水位变动的影响，以及运行管理的方便等要求，下游取水可根据库水位情况，运行坝顶启闭设备拉动钢绞线开启或者关闭不同高程取水口。

2.4 取水口启闭设备的选取

在大坝左坝肩上游平台设置一座小型启闭机，不同高程的取水口拍门钢绞线与其一一对应，拉动钢绞线拍门开启，松开钢绞线依靠拍门自重及水压关闭取水口。

3 斜拉式分层取水装置施工

龙华口水库斜拉式分层取水装置施工分为三部分，第一部分为导流洞封堵段引水管线的施工，第二部分为斜坡段引水管线的安装与连接，第三部分为顶部启闭装置的施工。

3.1 导流洞封堵段引水管线的施工

3.1.1 测量定位

通过目前库区内已有高程控制点，使用全站仪等测量技术确定引水管线中心线相对于导流洞的位置，最终确定引水管线在自然边坡的轴线。

3.1.2 引水管线安装与锚固

钢管、拍门等设备运至导流洞口附近：（1）安装导流洞内引水管线，导流洞内引水管线采用现浇混凝土镇墩、支墩固定，采用法兰盘连接。（2）导流洞脸侧岩石钻孔，安装锚栓，在竖向段钢管上安装抱箍，通过抱箍、锚栓将竖向钢管固定在洞脸侧。

3.2 斜坡段引水管线的安装

在钢管、拍门等材料备料期间，平整斜坡段引水管线场地，浇筑混凝土支墩、镇墩等辅助建筑物。

安装完成导流洞内引水管线和洞脸侧竖向引水管线后，采用起重机吊装斜坡段取水口单元，逐步向上施工。使用法兰盘连接斜坡段引水管，将引水管吊装在之前浇筑完成的混凝土支墩、镇墩上，最后完成固定。取水口拍门及外侧拦污格栅也一并完成施工。

3.3 斜拉式分层取水装置启闭设备安装与调试

在完成导流洞隧洞内引水管线施工、竖向段引水管线、斜坡段引水管线施工后，将拍门顶部钢绞线与坝顶启闭机相连接，根据下游灌溉、生态的需水量，保证4个不同高程的拍门在开启后的取水量一致，调试拍门开度及启闭机启闭行程，制定启闭机启闭操作规程。

4 结束语

盂县龙华口水库斜拉式钢管取水装置于2017年7月开始施工，2017年9月大坝下闸蓄水前投入使用，该工程静态总投资为40万元。

本取水装置方案设计与施工的关键节点包括：（1）引水管线测量放点;（2）导流洞封堵段与引水管线的防渗;（3）引水管线出导流洞后直线段和斜坡段的固定与连接;（4）取水口装置拍门安装与防堵塞措施;（5）坝顶启闭设备行程与拍门开度的调试。

本取水装置具有施工工期短，工程量小，适用性高，工程效益好等优点。在龙华口大坝导流洞封堵前施工，对水库蓄水，下游灌溉影响较小。现阶段龙华口水库蓄水水位在547m高程，第一级取水口工作正常，取水水量既保证了下游农业灌溉用水，也保证下游生态用水。

斜拉式钢管分层取水装置整体结构简单，采用啟闭设备拉动，拍门启闭取水，运行简单可靠，管理方便，该装置可为类似水库分层取水提供借鉴的实例。

参考文献：

[1]严其芳，胡晓明.直立式分层取水装置在水库取水工程中的应用[J].给水排水，2010，46（04）：30-32.

[2]武汉水利电力学院水力学教研室.水力计算手册[M].北京：水利电力出版社，1983.

[3]黄永坚.水库分层取水[M].北京：水利水电出版社，1986.