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水力自控翻板闸在山区河流中的设计应用研究

作者:admin2014-11-17 14:51阅读:文章来源:未知
1 概述
       水力自控翻板闸为厂家定型设计产品,适用于山区河流中的新建、改建及扩建项目,其在我国山区河流中使用,不但降低了水库对库区上游农作物及人畜的淹没损失,节能环保,且在经济投入及运行成本方面性价比很高,其构件耐用坚固、运行管理方便,并且它的稳定性相对尼龙橡胶坝、重力坝等同规模的闸板,稳定性更佳,优点突出。本文结合六甲水电站水力自控翻板闸,阐述了该闸的设计要点及注意事项,为在山区河流中推广使用水力自控翻板闸提供经验借鉴。
2 工程实例
       六甲水电站系龙江梯级开发的第 3 个梯级电站,上游有下桥水电站和拔贡水电站,下游3.5km 处为肯足水电站,电站坝址距河池市金城区 22km。水库坝址以上集雨面积 5500km2,总库容为 1980×104m3,是一座以发电为主,兼顾灌溉效益的小型水电工程。该电站为坝后式电站,枢纽主要建筑物包括拦河坝、坝后式厂房、引水管道、开关站及右岸灌溉管,大坝的轴线总长度为 133m,其中溢流段为 77.4m,该坝最大坝高为 40.5m,灌溉管道在右岸非溢流重力坝段埋设,设计灌溉面积为 12000 亩。该电站于1965 年兴建,1968 年开始运行,水轮发电机组是从匈牙利进口,电站机组运行至今已有 40 多年,设备已经超过报废期及带病运行效率低下,再加上机组为计划调配,额定水头和实际不匹配,运行状况不是很好,经过研究决定对该电站进行扩容改造,改造主要为两方面:(1)对原有的大坝两岸非溢流坝进行加高加固,在溢流坝段增设水力自控翻板闸;(2)对原有报废的 1 号、2 号机组进行增容改造。
3 水力自控翻版闸在山区中的应用研究
       在我国山区河流中水力自控翻板闸应用研究当中,目前主要研究的方向有以下四个内容:
       (1)对水力自控翻板闸工艺设计及其配套的工程设计进行研究,以期可从技术上进一步升级改造。
       (2)对水力自控翻板闸的施工技术进行研究,从中找出不足,以针对性进行改进。
       (3)对水力自控翻板闸的技术性能、工程造价和同种闸坝工程进行详细对比,找出水力自控翻板闸与其他闸坝工程对比具有的优点及不足,对其中的先进之处进一步加强。
       (4)对水力翻板闸在具体应用过程中的管理事项,及管理过程中应该注意的要点进行研究,而加强对该方面的研究,可明显提高水力自控翻板闸在山区河流中的应用效能,避免在应用过程中出现问题。
4 水力自控翻板闸设计要点
4.1 水利自控翻板闸构成
       目前所使用的水力自动翻板闸的主要构件为闸身、闸基、边墙、进水闸门、防护墩、冲砂闸以及一些配套设施等建筑物所组成,其中闸身是由闸板、支架(包括支墩、支臂、支腿)、钢轨以及滚轮构成,在对闸板和支架进行建设时均需要使用 C30 钢筋混凝土来进行构筑,其中的支臂及所用的滚轮用铸钢铸成,闸板使用螺丝固定在支腿上面,在支腿下部安装钢轨,支墩与支腿之间用支臂连接,闸基上面固定支墩,并且安装滚轮,这样当闸顶部的水位到达需要控制的水位之后,此时因为水压力的原因,闸板支腿上面钢轨和滚轮就会向前滑行,而支臂起到连接作用,并进行翻转开启,当水压力下降时,闸板又会在自身重力作用及水压力的作用下自动关闭。
4.2 翻板闸与平板闸、橡胶坝比较
       为控制库区淹没,要求大坝能顺畅泄洪,本工程适合建设平面钢闸门闸坝、翻板闸坝和橡胶坝等 3 种坝型。由于该河段河流含沙量较大,且漂浮物比较多,橡胶坝坝袋容易划破,影响使用;且坝袋在洪水过流,会造成拍打损伤,年维护维修工作量大;平时运行期管理由人工或设备充放水控制坝袋壅高和放瘪,运行管理不方便,故不考虑橡胶坝型,仅对翻板闸坝和平板闸坝坝型进行方案比较。
4.3 布置设计
       根据原电站运行水头与机组设备不匹配的情况,增容改造采用在原溢流坝顶加设水力自控翻板闸壅水,即在溢流坝段加设 8 孔水力自控翻板闸,闸门高 3m,每孔宽 9.7m,总宽 77.6m,共布设闸墩 16 个,墩厚 0.3m,门叶厚 0.2m,闸墩底部设锚筋与旧坝体连接牢固 ( 为保证过流断面,在抬高坝前 2 年一遇洪水位,先将原溢流坝顶削低 1m,然后安装水力自控翻板闸 )。左、右岸非溢流坝加高加固。
4.4 设计可靠合理
       通过收集大量的相关资料及进行细致的调查,对现有资源条件进行详细的分析整合,提出使用水力自控翻板闸来进行电站的改造,改造过程中,新增加装机 11.5MW,并将原有报废的 1 号、2 号机组进行增容改造,尽最大可能的对旧工程的潜力进行挖掘,以更充分的发挥出水资源的综合效能。本次增容改造在各个阶段都依据水利水电工程建设相关规定进行,设计符合相关标准,对水轮发电机组在进行增容改造过程中提出的技术方案,可在进行水力自控翻板闸改造中顺利实现,并且施工安装也较为顺利,安装结束之后,单机运行能超出力 10%,机组运行状况稳定。
5 水力自控翻版闸具备的优势及应用注意事项
5.1 水力自控翻板闸具备的优势
       水力自控翻板闸采用我国某公司的定型设计产品,遵循经济、美观、安全、实用的原则。翻板闸具备以下优点:
       (1)原理独特、结构简单、制作较为方便、作用良好及运行管理方便,运行成本低;
       (2)翻板闸造价相对合理,施工简单,工期短,所需投资仅为普通门的一半左右;
       (3)自控关闭及启动精准、运行时稳定性佳,管理较为方便,省力、省事、省时;
       (4)门体采用预制结构,仅有支撑部位采用金属结构、维修时方便,维修费用较低;
       (5)控制水位,合理利用水资源,节能环保。
5.2 水力自动翻板闸的管理
       对于翻板闸的管理,主要有以下三点:
       (1)为了确保翻板闸门可在春季凌汛时以免遭受到排冰冲击的损坏,应该按照春季凌汛的实际情况及时打开冲砂闸门,以排泄冰凌,一般条件下在春季凌汛时,应该尽可能减少翻板闸的开启,适当对坝前的防护墩增强强度;
       (2)而在冬季进行运作时,则应该在翻板闸门前采用人工破冰等防护措施,以防止翻板闸门打开;
       (3)在主要汛期过后,工作人员必须对及时对闸门中漂浮的杂物进行清除,保证闸门的运行安全。
5.3 应用注意事项
       (1)在山区河流使用水力自动翻板闸,在对闸址的选取过程一定要注意,保证闸前具有一段较为平直的河道,不能选择在弯曲的河道上,与此同时,河道线应该和闸轴线保持正交,以防止翻板闸由于水流的影响而侧偏进而造成失稳,影响闸门安全运行。
       (2)为了防止水流冲刷河岸,必须要采取一定的措施,保证中间的闸门为倒门,并相对减少中间闸底板的高程。
       (3)在对水力自动翻板闸门进行安装时,要注意严格控制安装定位准确,锚固稳固可靠,一定要注意控制好闸轴线,如果闸轴线在安装时存在问题,必然会导致闸门在运行时,出现一定的不灵活甚至不能启闭的现象。
       (4)所有使用的配件均应该使用钢模,闸板的磨具用槽钢来制作,在加工时,必须在工程平台制作。
       (5)不仅仅要保证闸门的形状、尺寸无误差,还应该确保闸门的刚度及强度符合标。
       (6)构件连接部分尽可能使用螺栓连接,使得可拆卸自如、灵活方便,并且将变形的误差控制在工程允许范围内。
       (7)在具体应用时,一定要注意实地勘测,因为如果河流上游树木、杂草很多,如果出现洪水,必然会使得树木杂草夹入闸门和墩墙间以及闸门和闸板间,造成闸门不能顺利的进行回位。因此应该经常组织人员进行一定的防污措施。
6 结语
(1)山区河流适宜修建水力自控翻板闸坝
       山区河流漂浮物多,不宜修建橡胶坝,重力式闸坝工程投资大也不宜修建,宜修建水力自控翻板闸坝,并在水力自控翻板闸坝上游侧设置拦污浮筒,有条件的话,设 1 ~ 2 扇液压式水力自控翻板闸效果更好。
(2)适用于新建、改建及扩建小型水利水电工程
       六甲水电站为扩建项目,在溢流坝上加设水力自控翻板闸坝,改善电站运行工况。改建项目,可将原已损坏的橡胶坝拆除改建水力自控翻板闸坝。新建项目,采用水力自控翻板闸坝结合液压式水力自控翻板闸坝,效果更好。
(3)符合节约资源环保的要求,充分发挥水资源效益
       在扩建及改建项目在现有工程设施基础上,在不增加水库淹没条件下,通过加设水力自控翻板闸,提高了电站发电运行水头,在尽可能利用原有设施情况下,通过更换和改造已超期服役的机电设备,完成电站增容,在不另增加水资源的条件下,提高了电站出力,更充分的发挥了水资源效益,实现节约资源、环保和更充分利用水资源的目标。
(4)为机组增容改造小水电项目提供了成功经验借鉴
       以机组增容改造为主的小水电挖潜技改提供了成功经验借鉴,带来了明显的经济效益,是一种投资省、见效快的有效方法。

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