譚明軍

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

厄瓜多爾布魯布魯防洪工程馬拉維亞斯水庫泄水結(jié)構(gòu)施工優(yōu)化

譚明軍

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

針對(duì)南美洲厄瓜多爾布魯布魯防洪工程馬拉維亞斯水庫的實(shí)際水文情況，對(duì)其泄水結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了技術(shù)優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后縮短了工期，運(yùn)行簡(jiǎn)單，安全可靠。

布魯布魯防洪工程 泄水結(jié)構(gòu) 施工優(yōu)化 馬拉維亞斯水庫 厄瓜多爾

1 項(xiàng)目概況

馬拉維亞斯水庫總?cè)莘e1600萬m3，最大深度7m，最大入庫流量250m3/s，由馬拉維亞斯分洪閘溢流堰經(jīng)沉淀區(qū)后進(jìn)入水庫，堤壩全長(zhǎng)7.88km。馬拉維亞斯水庫設(shè)有一處泄水結(jié)構(gòu)，主要用于水庫泄水及向下游河道補(bǔ)水。

水庫泄水結(jié)構(gòu)由進(jìn)水口、測(cè)量井(含攔污柵)、導(dǎo)流鋼管、錐形閥及出水口(含消力敦)5部分組成。共安裝3組1800mm導(dǎo)流鋼管及錐形閥，設(shè)計(jì)排水量為60m3/s。

圖1 錐形閥剖面圖

2 原設(shè)計(jì)存在的問題

馬拉維亞斯水庫泄水結(jié)構(gòu)閥門原設(shè)計(jì)采用的是錐形閥門。由于水庫位于平原與山區(qū)的交匯處，上游河道泥沙較多且植被繁茂，每年雨季上游來水?dāng)y裹大量泥沙和樹木等漂浮物進(jìn)入水庫，雨季很容易造成閥門堵塞，影響水流的暢通性，將會(huì)造成閥門喪失控制功能，可能產(chǎn)生較大的洪水危害。

3 施工優(yōu)化

3.1 閥門優(yōu)化

根據(jù)水庫所處地理環(huán)境和水文條件進(jìn)行了閥門優(yōu)化選型。經(jīng)分析比較，擬采用平板閥門替代原設(shè)計(jì)的錐形閥門的方案最為適合。

3.1.1 閥門優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

(1)錐形閥門

錐形閥門被設(shè)計(jì)成在平均輻射狀下工作，也就是說其主體和閥塞都要在幾乎同等輻射狀壓力下工作。有這樣的特點(diǎn)是因?yàn)樵陂y門的上部和下部存在著一個(gè)小的壓力差，使閥門能在最好的狀態(tài)下工作。此閥門適合在10m以上的荷載下工作，不推薦在荷載小的情況下使用。

錐形閥操作方便，可精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)泄水流量。由于是輻射狀均力閥門，啟動(dòng)動(dòng)力小。錐形閥泄流時(shí)，利用水與空氣的摩擦和入水后在水中的漩渦進(jìn)行消能，故可不再設(shè)消能工。凹面沖擊小，因水流表面積大，能量流失小。

錐形閥門要求水質(zhì)相對(duì)清潔，閥門上游需設(shè)置網(wǎng)格較密的欄污格柵，以保護(hù)錐形閥。若出現(xiàn)漂浮或雜物容易堵塞閥門，導(dǎo)致錐形閥門無法關(guān)閉或開啟，運(yùn)行維護(hù)工作量較大。需要大凹面來滿足泄水。

(2)平板閥門

平板閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性較高。閥體內(nèi)部介質(zhì)通道是直通的，介質(zhì)成直線流動(dòng)，流動(dòng)阻力小。由于閘板是在兩閥座面上滑動(dòng)，因此平板閘閥也能適用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)，同時(shí)當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，無導(dǎo)流孔的平板閘閥亦不要求閘板的關(guān)閉位置有較高的精度，啟閉時(shí)較省力。開閘時(shí)，不會(huì)被任何的物體堵塞，對(duì)水質(zhì)要求較低，不需要設(shè)置細(xì)柵欄。若有足夠的自身重量，在緊急情況下可無電關(guān)閘。

平板閥門、密封面之間易引起沖蝕和擦傷，要經(jīng)常檢查和維護(hù)。外形尺寸較大，開啟需要一定的空間，開閉時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

3.1.2 適用性對(duì)比

(1)本項(xiàng)目水庫位于平原與山區(qū)的交匯處，上游河道泥沙較多且植被繁茂，上游來水?dāng)y裹大量泥沙和樹木等漂浮物，水質(zhì)較差。采用錐形閥門容易堵塞，且需設(shè)置較為密集的欄污格柵用于保護(hù)錐形閥。相反，平板閥不需要設(shè)置很密的欄污格柵，而且適用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)；

(2)錐形閥適用于高水頭，而本項(xiàng)目最大水深約7m，水位較低；

(3)錐形閥制造安裝周期較長(zhǎng)，其制安時(shí)間約8個(gè)月，而平板閥門制造安裝簡(jiǎn)單方便，制安時(shí)間約5.5個(gè)月，采用平板閥可以有效縮減泄水結(jié)構(gòu)施工工期；

(4)原設(shè)計(jì)未考慮布魯布魯河雨季河水多含泥沙碎石及漂浮物的情況，錐形閥結(jié)構(gòu)不利于沖砂排淤，同時(shí)排水結(jié)構(gòu)并未額外設(shè)計(jì)排淤通道，會(huì)對(duì)未來運(yùn)行造成不利影響；

(5)從經(jīng)濟(jì)的角度分析，兩種閥門的制安費(fèi)用相近，但使用平板閥門提高了泄水結(jié)構(gòu)的安全性。而且運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)水質(zhì)要求低，因此減少了閥門損壞而引起的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比，馬拉維亞斯水庫泄水結(jié)構(gòu)采用平板閥門更為適宜，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較錐形便宜，生產(chǎn)安裝周期短，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，也可以彌補(bǔ)錐形閥不利于沖砂排淤的缺點(diǎn)。

3.2 泄水結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對(duì)閥門及管道安裝進(jìn)行優(yōu)化，采用混凝土基座固定閥門及導(dǎo)流鋼管，取消了原設(shè)計(jì)使用混凝土箱涵鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)固定閥門及鋼管的設(shè)計(jì)。通過此項(xiàng)優(yōu)化減少了金屬結(jié)構(gòu)埋件及混凝土模板施工，簡(jiǎn)化了施工工藝，增加了泄水結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，縮短了工期。

簡(jiǎn)化泄水結(jié)構(gòu)出水口設(shè)計(jì)。經(jīng)過對(duì)實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，重新優(yōu)化了泄水結(jié)構(gòu)出水口，取消了消力池并減少一排消力墩，減少了出水口工程量，縮短了施工時(shí)間。

圖2 平板閥剖面圖

4 結(jié)語

通過對(duì)馬拉維亞斯水庫泄水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，該項(xiàng)目施工工期由經(jīng)歷兩個(gè)枯水期縮短到一個(gè)枯水期之內(nèi)完成(一個(gè)枯水期為6個(gè)月)，降低了雨季降水對(duì)施工的影響。水庫泄水結(jié)構(gòu)的提前完工，提高了水庫排水能力，為水庫其他區(qū)域的施工創(chuàng)造了條件，也保證了周邊居民免受洪水的危害。經(jīng)過一個(gè)雨季的實(shí)際運(yùn)行，證明優(yōu)化后的泄水結(jié)構(gòu)安全且可靠，閥門運(yùn)行穩(wěn)定，無擁堵現(xiàn)象發(fā)生。受到了項(xiàng)目業(yè)主厄瓜多爾水利部的好評(píng)，展現(xiàn)了中資企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)水平，樹立了良好的國際形象。

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譚明軍(1977-)，男，湖北巴東人，高級(jí)工程師，從事水電工程施工技術(shù)及管理工作。