石阡县木瓜溪水库金属结构设计布置简介

韩 俊，劳海军

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 工程概况

木瓜溪水库位于乌江左岸一级支流石阡河的上游，距离上游已建木瓜溪电站坝址约35 km，是1座以防洪供水为主，兼顾发电的水利枢纽工程。水库校核洪水位543.77 m，总库容1 955万m3，正常蓄水位540.00 m，相应库容1 461万m3，兴利库容633万m3，水库具有不完全年调节性能。人饮年供水量3 033万t/a，供水规模8.3万m3/d；灌溉供水量669万t/a，下放生态流量1 927万t/a，利用弃水发电，装机容量2×1 200 kW，保证出力73.2 kW，多年平均发电量816万kW·h，为Ⅲ等中型工程。工程枢纽由常态混凝土抛物线双曲拱坝、坝身泄洪放空系统、左岸供水灌溉系统、左岸引水发电系统和地面厂房等组成。

本工程的金属结构设备由泄洪放空系统、供水灌溉系统和引水发电系统三部分的闸门、拦污栅及其启闭设备组成，共设置闸门7扇、拦污栅2扇、门(栅)槽9道、启闭设备8台套。金属结构工程量共计366.9 t。

2 引水发电系统金属结构设备布置

引水发电系统布置于大坝左坝段，为塔式结构，由进水口、引水管、发电厂房、尾水渠组成，为一洞二机布置形式。顺流依次设有1扇拦污栅、1扇进水口事故闸门。机组后设1条尾水渠，不设置尾水检修闸门(见图1)。

图1 引水发电进水口金属结构布置剖面

2.1 进水口拦污栅及启闭设备

进水口设置1孔拦污栅，孔口尺寸为2.5 m×6.5 m(宽×高，下同)，底槛高程516.00 m，设计水压差4 m，总水压力为650 kN。拦污栅采用潜孔平面直立滑动形式，主支承采用自润滑复合材料滑块。每扇分2节制作，节间用销轴连接，现场拼装。每节栅体采用双主横梁结构，纵向栅片利用横向支撑杆连接固定，栅片与主横梁螺栓固定。栅条采用扁钢，净距为35 mm。栅槽形式为Ⅰ型，宽0.5 m，深0.5 m。

拦污栅平时通过拉杆连接至545.00 m高程的进水口塔顶平台锁定，拦污栅的检修、维护也在进水口塔顶平台上进行。拦污栅采用进水口100 kN移动式电动葫芦静水启闭，电动葫芦扬程6 m。拦污栅前后设水位计监控水压差，当压差达到2 m时，采用提栅人工清污。

2.2 进水口事故闸门及启闭设备

为给引水隧洞、机组进水阀提供检修条件并在发生事故时防止事故扩大，在引水发电进水口拦污栅后设置1扇事故闸门，闸门孔口尺寸1.4 m×1.7 m，底槛高程516.00 m，设计水头25.38 m，支承中心距1.94 m，总水压力832.8 kN。闸门门型为潜孔式平面定轮钢闸门，定轮直径400 mm，反向支承采用滑块，侧向支承采用槽外式简支侧轮，闸门为单吊点。闸门面板、水封均设在上游侧，定轮和侧轮均采用自润滑轴套，闸门整体制造。闸门动水闭门，小开度提门充水平压后静水启门；闸门门槽下游侧作为通气孔通气，门槽形式采用Ⅰ型，宽1 m，深0.6 m。

闸门采用200 kN固定式卷扬机进行操作，扬程30 m。启闭机布置在塔顶排架549.50 m高程上的启闭机室内。平时闸门锁锭在545.00 m高程坝顶平台上，闸门的安装和检修也在此平台进行。

3 供水灌溉系统金属结构设备布置

供水灌溉系统也布置于大坝左坝段，为塔式结构，其进水口紧邻引水发电系统进水口。设备布置与引水发电系统相同，顺流依次设有1扇拦污栅、1扇进水口事故闸门(见图2)。

图2 供水灌溉进水口金属结构布置剖面

3.1 进水口拦污栅及启闭设备

进水口设置1孔拦污栅，孔口尺寸为2.5 m×6.5 m，底槛高程516.00 m，设计水压差4 m，总水压力为650 kN。拦污栅采用潜孔平面直立滑动形式，主支承采用自润滑复合材料滑块。每扇分2节制作，节间用销轴连接，现场拼装。每节栅体采用双主横梁结构，纵向栅片利用横向支撑杆连接固定，栅片与主横梁螺栓固定。栅条采用扁钢，净距为50 mm。栅槽形式为Ⅰ型，宽0.5 m，深0.5 m。

拦污栅平时通过拉杆连接至545.00 m高程的进水口塔顶平台锁定，拦污栅的检修、维护也在进水口塔顶平台上进行。拦污栅共用引水发电系统进水口100 kN移动式电动葫芦，静水启闭。拦污栅前后设水位计监控水压差，当压差达到2 m时，采用提栅人工清污。

3.2 进水口事故闸门及启闭设备

供水灌溉取水口闸门后连接供水灌溉钢管，在钢管下游设置了节制阀，为给供水灌溉钢管、节制阀提供检修条件并在发生事故时防止事故扩大，在进水口拦污栅后设置1扇事故闸门，闸门孔口尺寸1.4 m×1.4 m，底槛高程516.00 m，设计水头25.38 m，支承中心距1.94 m，总水压力832.8 kN。闸门门型为潜孔式平面定轮钢闸门，定轮直径400 mm，反向支承采用滑块，侧向支承采用槽外式简支侧轮，闸门为单吊点。闸门面板、水封均设在上游侧，定轮和侧轮均采用自润滑轴套，闸门整体制造。闸门动水闭门，小开度提门充水平压后静水启门，闸门门槽下游侧作为通气孔通气。门槽形式采用Ⅰ型，宽1 m，深0.6 m。

闸门采用200 kN固定式卷扬机进行操作，扬程30 m。启闭机布置在塔顶排架549.50 m高程上的启闭机室内。平时闸门锁锭在高程545.00 m高程坝顶平台上，闸门的安装和检修也在此平台进行。

4 泄洪系统金属结构设备布置

泄洪系统由坝身中部1孔溢流表孔和2孔底孔组成。金属结构设备主要包括1扇溢流表孔弧形工作闸门、2扇底孔进口事故闸门、2扇底孔出口弧形工作闸门及其对应的启闭设备。

4.1 溢流表孔工作闸门及启闭设备

溢流表孔孔口净宽12 m，堰顶高程533.00 m，底槛高程532.597 m。考虑风浪影响，闸门超高取0.597 m，门总高8 m，设计动载系数1.2，闸门总水压力5 108.55 kN。门型选用主横梁、直支臂弧形闸门，面板外缘半径8.4 m，支铰中心距底槛高度6 m，支铰采用自润滑球面轴承。闸门运行方式为动水启闭，可局部开启(见图3)。

图3 溢流表孔金属结构布置剖面

闸门采用QHLY2×400kN—4.9 m后拉式液压启闭机操作，启(闭)门速度0.6 m/min。启闭机配有1台独立泵站，采用双回路供电，并设有2套油泵—电动机组，互为备用。启闭机可现地操作，也可通过中控室远控操作。泵站及电控设备布置在545.00 m高程的坝顶平台机房内。

由于死水位522.00 m低于偃顶高程533.00 m，库水位在12月至3月份期间可消落到堰顶以下，有足够的时间对工作闸门的门槽进行检修维护；因此，工作闸门前不设检修闸门。

4.2 底孔工作闸门及启闭设备

2孔底孔布置在溢流表孔两侧的坝身中部，出口设2扇弧形工作闸门。闸门底槛高程513.00 m，孔口尺寸5 m×4 m，设计挡水水头30.82 m，设计动载系数1.2，总水压力9 320.8 kN。闸门采用潜孔式直支臂弧形闸门，门体采用π形框架、双主横梁结构，面板外缘半径6 m，支铰布置在底槛以上5.5 m，支铰采用自润滑球面轴承。闸门运行方式为动水启闭，可局部开启(见图4)。

图4 底孔金属结构布置剖面

闸门采用QHSY1000/400kN—6.1 m摇摆式液压启闭机操作，启门速度0.8 m/min，闭门速度0.5 m/min，一门一机布置。每套启闭机配有1台独立泵站，采用双回路供电，并设有2套油泵—电动机组，互为备用。启闭机可现地操作，也可通过中控室远控操作。泵站及电控设备布置在526.00 m高程的机房内。

4.3 底孔事故闸门及启闭设备

为给底孔工作闸门及门槽提供检修条件，底孔进口设1扇事故闸门，2孔共2扇。闸门底槛高程513.00 m，孔口尺寸5.02 m×4.62 m，设计水头28.38 m，总水压力7 787.6 kN。闸门门型为潜孔式平面定轮钢闸门，主支承采用简支式定轮，反向支承采用反向弹性滑块，侧向支承采用槽外式简支侧轮，定轮和侧轮均采用自润滑轴套，面板和止水布置在上游侧。闸门运行方式为利用自重及配重动水闭门，小开度提门充水平压后静水启门。

闸门采用1 000 kN固定卷扬式启闭机操作，扬程30 m，一门一机。启闭机布置在塔顶排架550.50 m高程的启闭机室内。平时闸门锁锭在542.00 m高程坝顶平台上，闸门的安装和检修也在此平台进行。

5 结 论

金属结构设计严格遵守国家现行有关规程规范，结合水库枢纽工程布置合理确定了各部位闸门(拦污栅)的结构形式、支承方式、止水形式等，并根据各类闸门(拦污栅)的运行要求和操作方式合理配置启闭设备，确保设计选型布置合理，结构设计安全可靠，满足水库的安全运行要求。