何孟蕓 張萬秋 陳關(guān)華 蔣德成

中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司

蘇布雷水電站位于科特迪瓦西部，電站最大壩高20m，大壩全長4.5km，水庫總庫容8300 萬方，有效庫容2000 萬m3，總裝機(jī)容量達(dá)27.5 萬千瓦。本文對蘇布雷水電站金屬結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)與布置進(jìn)行了簡要介紹。

概述

蘇布雷水電站位于科特迪瓦西部，建成后將成為該國最大的水電站。本項(xiàng)目分為主電站和微型電站兩個(gè)電站，主電站裝設(shè)3 臺立軸混流式機(jī)組，單機(jī)容量90MW；大壩溢洪道右側(cè)裝設(shè)一臺5MW 的貫流式機(jī)組以泄放生態(tài)流量。

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由主電站的引水系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)和主河床泄水系統(tǒng)以及微型電站的引水系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)組成，共設(shè)攔污柵14 扇，閘門22 扇，門（柵）槽46 套，啟閉機(jī)（含清污機(jī)設(shè)備）17 臺。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 19704。

主電站

引水建筑物的閘門和啟閉機(jī)

主電站引水建筑物布置在右岸，包括取水口、進(jìn)水口、壓力管道，共安裝3 臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組，采用“單機(jī)單管”的引水型式布置。主電站引水建筑物的金屬結(jié)構(gòu)包括取水口攔污柵、進(jìn)水口檢修閘門、進(jìn)水口快速閘門及其啟閉機(jī)。

攔污柵

攔污柵布置在進(jìn)水口前緣，每臺機(jī)組通過中墩分為4 個(gè)孔口，共設(shè)12 扇固定式攔污柵。孔口尺寸4.75m×17.51m（寬×高），攔污柵與水平線的夾角為68.2 度。底坎高程135.00m，攔污柵按4m 水頭差設(shè)計(jì)。攔污柵由安裝在154.50m 高程上的2×160kN 雙向門機(jī)通過抓斗進(jìn)行清污。

檢修閘門

攔污柵下游設(shè)有2 扇8m×8m-17m（寬× 高-設(shè)計(jì)水頭，下同）平面疊梁滑動(dòng)檢修閘門，底坎高程135.00m，正常蓄水位152.00m。下游止水，滑道支承。閘門為靜水啟閉，啟門時(shí)先開啟充水閥充水，充水平壓后依次提起各節(jié)門葉。閘門由安裝在154.50m 高程上的2×160kN 雙向門機(jī)通過機(jī)械抓梁操作，門機(jī)軌距6.5m，軌上揚(yáng)高5.5m，總揚(yáng)程25m，該門機(jī)同時(shí)用于主電站取水口攔污柵的清污。

快速閘門

在檢修閘門下游設(shè)有3 扇8m×8m-17m 快速閘門，底坎高程135.00m，正常蓄水位152.00m。閘門為平面定輪閘門，上游面板，上游止水，定輪支承。閘門為動(dòng)水啟閉，利用加重塊閉門。閘門用1250kN 液壓啟閉機(jī)通過拉桿操作，油缸行程10.7m，當(dāng)機(jī)組發(fā)生事故時(shí)，可在中控室或現(xiàn)地啟閉機(jī)房內(nèi)操作快速關(guān)閉閘門。平時(shí)閘門懸掛在孔口上方約1 處，處于待命狀態(tài)。

尾水建筑物的閘門和啟閉機(jī)

主電站共安裝3 臺混流式機(jī)組，每臺機(jī)組尾水出口通過中墩分2 個(gè)孔口，共6 孔，在尾水管出口處設(shè)有4扇7.525m×6.532m-19.063m 平面疊梁滑動(dòng)檢修閘門，供2 臺機(jī)組檢修使用。底坎高程89.60m，正常尾水位108.663m，校核尾水位111.40m。上游止水，滑道支承。閘門為靜水啟閉，啟門時(shí)先開啟充水閥充水，充水平壓后依次提起各節(jié)門葉。閘門由安裝在115.50m 高程尾水平臺上的2X160kN 單向門機(jī)通過機(jī)械抓梁操作，門機(jī)軌距3.5m，軌上揚(yáng)程5.5m，總揚(yáng)程30m。

泄水建筑物的閘門和啟閉機(jī)

泄水建筑物的金屬結(jié)構(gòu)包括6 孔溢洪道和1 孔枯期調(diào)節(jié)閘的閘門及其啟閉機(jī)。正常蓄水位152.00m，最高水位153.40m，最低水位151.26m。

溢洪道的閘門和啟閉機(jī)

工作閘門

溢洪道共6 孔，堰頂高程140.00m，每孔設(shè)有1扇12m×13.83m-13.332m 弧形工作閘門，底坎高程138.668m，閘門按正常蓄水位152.00m 設(shè)計(jì)。閘門為主橫梁斜支臂結(jié)構(gòu)，支鉸軸承采用自潤滑球面滑動(dòng)軸承。面板外緣半徑14.7m，支鉸高程147.00m。在全開位可采用移軸式機(jī)械裝置鎖定閘門。閘門為動(dòng)水啟閉，用2x1600kN 液壓啟閉機(jī)操作，吊點(diǎn)間距10.9m，油缸行程約5.625m。

檢修閘門

在工作閘門上游設(shè)有1 扇12m×12.5m-12m 平面疊梁滑動(dòng)檢修閘門。底坎高程140.00m，閘門按正常蓄水位152.00m 設(shè)計(jì)，門頂超高0.5m。下游止水，滑道支承。閘門為靜水啟閉，啟門前先將頂節(jié)門葉提升約100mm充水，充水平壓后依次提起各節(jié)門葉。閘門由安裝在154.65m 高程壩頂平臺上的2x200/2x125kN 雙向門機(jī)通過機(jī)械抓梁操作，門機(jī)軌距3.5m，軌上揚(yáng)程5.5m，總揚(yáng)程28m，該門機(jī)同時(shí)用于微型電站取水口攔污柵的清污和微型電站進(jìn)水口檢修閘門的起吊。

枯期調(diào)節(jié)閘的閘門（攔污柵）和啟閉機(jī)

工作閘門

在溢洪道右側(cè)5.5m 寬的邊墩處設(shè)置1 道枯期調(diào)節(jié)閘孔，用于微型電站不運(yùn)行時(shí)下游低水位流量的補(bǔ)給。在枯期調(diào)節(jié)閘孔的前端設(shè)有1 扇2m×3m-12.4m 平面定輪工作閘門，底坎高程141.00m，最高水位153.40m。上游止水，定輪支承。閘門為動(dòng)水啟閉，利用加重塊閉門。閘門用200kN 液壓啟閉機(jī)通過拉桿進(jìn)行操作。

事故閘門

在工作閘門上游設(shè)有1 扇2m×3m-12.4m 事故閘門，當(dāng)工作閘門在運(yùn)行過程中發(fā)生事故時(shí)，能及時(shí)切斷水流封閉孔口，防止事故擴(kuò)大。底坎高程141.00m，最高水位153.40m。閘門為平面定輪閘門，上游面板，上游止水，定輪支承。事故閘門為靜水啟閉，事故工況時(shí)可以動(dòng)水閉門，利用加重塊閉門。啟門時(shí)先將整扇閘門提起約100mm小開度充水，充水平壓后提起閘門。閘門用200kN 液壓啟閉機(jī)通過拉桿進(jìn)行操作，與工作閘門共用一個(gè)油泵站。

攔污柵

在事故閘門上游設(shè)有1 扇3m×4m（寬×高）固定式攔污柵，用于攔阻進(jìn)入枯期調(diào)節(jié)閘孔的污物。攔污柵按3m 水頭差設(shè)計(jì)，底坎高程141.00m。

微型電站

引水建筑物的閘門和啟閉機(jī)

在溢洪道的右側(cè)設(shè)置1 條引水隧道，安裝1 臺小水輪機(jī)組，利用常年下泄的50m3/s 流量進(jìn)行發(fā)電。微型電站引水建筑物的金屬結(jié)構(gòu)包括取水口攔污柵、進(jìn)水口檢修閘門及其啟閉機(jī)。

攔污柵

攔污柵布置在進(jìn)水口前緣，共設(shè)有1 扇5.566m×12m（寬×高）固定式攔污柵。攔污柵與水平線的夾角為80 度，底坎高程132.25m，按3m 水頭差設(shè)計(jì)。采用2x200/2x125kN 雙向門機(jī)上的清污抓斗對攔污柵進(jìn)行清污。

檢修閘門

在攔污柵下游設(shè)有1 扇5.566m×6.013m-20.506m平面疊梁滑動(dòng)檢修閘門，底坎高程131.494m，正常蓄水位152.00m。下游止水，滑道支承。閘門為靜水啟閉，啟門時(shí)先開啟充水閥進(jìn)行充水，充水平壓后依次提起各節(jié)門葉。閘門由安裝在154.50m 高程壩頂平臺上的2x200/2x125kN 雙向門機(jī)通過機(jī)械抓梁操作，該門機(jī)為溢洪道檢修閘門和微型電站進(jìn)水口攔污柵共用。

尾水建筑物的閘門和啟閉機(jī)

在尾水管出口處設(shè)有1 扇5.566m×4.673m-14.336m事故閘門。底坎高程132.164m，最高尾水位146.50m，最低尾水位139.00m，上下游最大水位差13m。閘門為雙向支承（閉門時(shí)用下游定輪支承，擋水檢修時(shí)由上游滑道支承）平面閘門，雙向止水。閘門為動(dòng)水閉門，靜水啟門。閘門在水壓差13m 時(shí)動(dòng)水閉門，利用加重塊閉門。啟門時(shí)先開啟充水閥進(jìn)行充水，充水平壓后再提起整扇門葉。閘門由2×320kN 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)操作。

結(jié)語

蘇布雷水電站初步設(shè)計(jì)通過了法國柯恩一貝利爾咨詢公司的審查，已于2013 年基本完成，目前進(jìn)入技施設(shè)計(jì)階段。