陳麗萍,張憲林

（1.貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴陽(yáng) 550025；2.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽(yáng) 550081）

1 工程概況

某水電站位于烏江中游，距貴陽(yáng)市328km，正常蓄水位440m，相應(yīng)庫(kù)容12.05億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容3.17億m3，防洪庫(kù)容1.84億m3，電站裝機(jī)1040MW。蓄水過程中及汛期，上游河道大量污物隨水流進(jìn)入壩前及進(jìn)水口前緣，污物一旦進(jìn)入引水系統(tǒng)將影響電站正常發(fā)電，甚至損壞發(fā)電設(shè)備，需在進(jìn)水口設(shè)置一道漂浮攔污排用于攔截污物。

2 浮筒式攔污排設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

2.1 方案布置

上游采用固定錨墩錨固在進(jìn)水口上游山脊上，考慮攔污排常年運(yùn)行水位為正常蓄水位至死水位之間，水位落差為9m，錨固高程為正常蓄水位高程440.00m，另一端錨固至大壩上游壩面處，錨固方式為長(zhǎng)錨桿束錨固在上游壩面，同時(shí)做好上游壩面的防滲，確保錨固及后期運(yùn)行不損壞上游壩面造成滲水通道。錨點(diǎn)之間通過鋼纜連接，鋼纜上設(shè)置浮筒及攔污柵，將庫(kù)區(qū)污物攔截至進(jìn)水口前緣以外，人工定期清理浮渣。攔污排軸線長(zhǎng)度250m，距離進(jìn)水口前沿28~32m，有效攔污范圍為進(jìn)水口。

2.2 攔污排設(shè)計(jì)攔污能力

根據(jù)進(jìn)水口運(yùn)行情況分析，攔污排處的表層水流設(shè)計(jì)流速為1m/s。攔污排設(shè)計(jì)水上攔污能力為0.5m，設(shè)計(jì)水下攔污能力為1.0m，設(shè)計(jì)清污高度為0.1m，設(shè)計(jì)攔污排攔污能力為200kg/m。攔污排設(shè)計(jì)重量為300 kg/m，則攔污排攔污能力為0.5kN。

考慮風(fēng)速對(duì)其影響及有可能超設(shè)計(jì)能力的污物，設(shè)計(jì)攔污排受力能力為0.6kN/m，總攔污能力達(dá)到150kN。

2.3 攔污排水平設(shè)計(jì)拉力

攔污排鎖定高程為正常蓄水位440.00m，為確保攔污排在低水位運(yùn)行下也能正常發(fā)揮攔污作用，攔污排上下浮動(dòng)范圍至少應(yīng)滿足最低運(yùn)行水位-死水位431.00m的要求，上下浮動(dòng)范圍至少為9m，考慮一定的富裕度，攔污排設(shè)計(jì)矢高為10m。

攔污排軸線長(zhǎng)度250m，設(shè)計(jì)攔污0.6kN/m，浮筒結(jié)構(gòu)自身處于浮力平衡狀態(tài)，對(duì)軸線無(wú)作用力。

設(shè)計(jì)拉力按1000kN設(shè)計(jì)。

2.4 牽引鋼纜及鋼纜鎖定軸設(shè)計(jì)

牽引鋼纜選型為1670MPa鋼絞線，根據(jù)主索設(shè)計(jì)承載力反算鋼索直徑,設(shè)計(jì)牽引鋼纜安全系數(shù)2.5。

得到 ，設(shè)計(jì)為Φ50mm的鋼纜索可以滿足要求。

鋼纜最大受力為1000kN，為受拉結(jié)構(gòu)，鋼纜通過錨板及鎖定軸固定在錨固墩上，設(shè)計(jì)安全系數(shù)2.0。設(shè)計(jì)軸材料為Q345，直徑為d，設(shè)計(jì)軸直徑100mm滿足要求。

2.5 攔污排浮筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用浮式攔污排，主要由浮箱、攔污柵等組成。浮式攔污排的浮體采用圓鐵桶, 桶壁不宜太厚，外涂防銹漆。浮桶前后布置, 兩浮桶間用鋼支撐聯(lián)結(jié), 迎水面的浮桶上焊接攔污柵格。為了保證攔污排在水中的平衡, 將迎水面的浮桶長(zhǎng)一些, 平衡浮桶略小一些。

主浮筒與平衡浮筒均采取下圓上方的型式，即下半部分采取半徑為0.3m的半圓，上半部分為高度為0.3m的矩形與下半部分半圓連接。主浮筒壁厚采用5mm，材料采用Q345鋼板，平衡浮筒壁厚采用3.5mm。中間采用鋼支撐桁架的連接方式。攔污柵格間距采用0.31m，柵條高度為1.3m。

浮筒吃水深度初步擬定在半圓與矩形接觸面，考慮各構(gòu)件的相互影響，經(jīng)過初步估算，浮筒以及各部件重量約為670kg，排水重量約為707kg，浮筒浮力滿足要求。

由于主浮筒掛有攔污柵格，要保持浮筒不側(cè)翻，平衡浮筒需吊掛混凝土預(yù)制塊維持結(jié)構(gòu)的整體平衡。

3 工程總結(jié)

本文簡(jiǎn)要介紹進(jìn)水口攔污排設(shè)計(jì)過程，根據(jù)已有的其他工程經(jīng)驗(yàn)，提出了一些計(jì)算方法和改進(jìn)建議。目前，浮式攔污排在工程中應(yīng)用越來(lái)越多，在一定程度上發(fā)揮了攔污導(dǎo)漂的作用，避免嚴(yán)重堵塞進(jìn)水口攔污柵，影響電站正常發(fā)電。電站運(yùn)行幾年，進(jìn)水口攔污效果顯著。

現(xiàn)今，我國(guó)浮式攔污排的設(shè)計(jì)尚無(wú)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)規(guī)范，還沒有一個(gè)成熟的結(jié)構(gòu)形式和確定的計(jì)算方法，多數(shù)攔污排設(shè)計(jì)均是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和不斷地研究嘗試中，所以攔污浮排的設(shè)計(jì)和使用還處于一個(gè)不斷探索與完善的階段。加之現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，情況多變，除了依靠攔污排攔截污物外，還應(yīng)結(jié)合其他攔污措施綜合處理，才能實(shí)現(xiàn)高效率的攔污、清污功能。并且需要對(duì)攔污排進(jìn)行日常管理和定期維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)其使用壽命，發(fā)揮其最大的工作效益。

[1]黃希元，唐怡生. 小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)( 金屬結(jié)構(gòu))[M].北京: 水利電力出版社,1991．

[2]武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研究室.水力計(jì)算手冊(cè)[M].北京:水利電力出版社,1983.

[3]于暉.浮式攔污柵設(shè)計(jì)方法的探討[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2002(03):18-19.