滕少華

(懷化市水利電力勘測設(shè)計研究院，湖南■懷化■418000)

1　概　述

攔污柵一般設(shè)置在水電站的進水口處，用以攔阻可能進入引水道內(nèi)的雜物，如樹枝、雜木、水草及浮冰等，以保護水輪機、閘門、閥及管道等設(shè)備的正常運行。攔污柵的布置對水電站的安全運行非常重要，必須對河流中所夾帶的雜物性質(zhì)、數(shù)量及其清理方法等進行全面考慮。如果布置不當(dāng)則會在經(jīng)濟上及運行管理上造成很大的損失和不便。

攔污柵的設(shè)置常需考慮下列因素：一是進水口的型式、位置及其在水下的深度。二是管道的引用流量及允許過柵流速。三是水輪機、閘門、閥的類型及其有關(guān)尺寸。四是雜物的性質(zhì)、數(shù)量。五是清理的措施和對雜物的處理方式。

攔污柵設(shè)在進水口的首部，位于檢修閘門和工作閘門的上游，一般設(shè)置1道攔污柵，但在某些雜物較多而又不便于設(shè)置機械清理的深式或淺式進水口，可以設(shè)置兩道，以便于輪換提出水面清除雜物。攔污柵一般采取一柵一槽并與閘門分別設(shè)置，但也有的進水口為縮短其長度而將攔污柵和檢修閘門共用一槽的；在正常運行時在槽內(nèi)放置攔污柵，電站設(shè)備需要檢修時將攔污柵提出門槽后放置檢修閘門。這種布置縮短了進水口的長度，節(jié)省了1道柵槽，但也增大了檢修閘門的尺寸，運行不夠方便。

防止攔污柵堵塞目前采用的措施有攔、清、排等方法。

攔污柵本身是“攔”，將雜物攔在柵上。在雜物多時，還可考慮設(shè)攔污排、浮筒于攔污柵前，以減少在柵條上的雜物量。

清的方式一般分為人工清除、機械清除和提柵清除。人工清除使用齒耙清除和潛水員。齒耙清除柵前水深一般不超過4 m，雜物數(shù)量較少。當(dāng)深式進水口攔污柵發(fā)生堵塞事故時，則用潛水人員下水清除，但此種方法一般不用。機械清除目前常用的清理機械有耙斗式、懸吊式、回轉(zhuǎn)式及抓斗式等。當(dāng)電站進水口設(shè)置清污機有困難時，可在進水口輪流提起攔污柵至平臺上進行清除，起吊設(shè)備可與檢修閘門的移動臺車共用。

排是充分利用樞紐泄水建筑物閘門經(jīng)常向下游泄水的條件，從布置上解決使污物不易貼附到攔污柵上而自動排到下游的工程措施。為了減輕對進口攔污柵的壓力，一般在離進水口幾十甚至上百米之外加設(shè)1道粗柵或攔污漂排，攔截粗大的漂浮物，并將其引向溢流壩。溢流壩靠廠房進水口側(cè)閘門頂部設(shè)置1扇液壓控制舌瓣門，將漂浮物沖至下游。為了使漂浮物在水力作用下能較順利的排至下游，應(yīng)使攔污排相對于水流方向有一定的偏斜角，角度一般不大于30°。目前多數(shù)水電站均采取攔污浮排加進口1道攔污柵這種攔污方式。

2　實例分析

許多河流洪水期漂浮物驟增，進口處的攔污柵極易堵塞，清污不易，可能使水電站被迫減小出力甚至停機；壓壞攔污柵的事例也曾發(fā)生。近年來，為降低淹沒損失，一級高水頭電站改為幾級低水頭電站的情況時有發(fā)生，或為充分利用水資源，低水頭電站也大量興建。低水頭、大流量的燈泡貫流式機組的大量采用，使以上問題更為突出，需要找到一種適宜的方法解決。

錦江水電站位于沅江一級支流辰水下游，壩址控制流域面積6 811 km2，多年平均流量168 m3/s。電站正常蓄水位130.5 m，死水位130.0 m，裝機容量3×4 MW。最大水頭7 m，最小水頭3 m，設(shè)計水頭5.4 m，電站引用流量3×87.3 m3/s，多年平均發(fā)電量5 046萬kW·h；2005年開工建設(shè)，2007年建成發(fā)電。電站攔污設(shè)施最初采取的是攔污浮排加每臺機進水口設(shè)1道攔污柵，攔污柵提至平臺進行清除，起吊設(shè)備與檢修閘門的移動臺車共用。攔污柵孔口尺寸(寬×高)8.1 m×13.2 m，柵條間距16 cm，平均過柵流速1.06 m/s。電站運行頭兩年，汛期攔污柵經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致電站出力減小，對發(fā)電效益影響較大。后經(jīng)業(yè)主要求，對電站攔污設(shè)施提出改造方案：一是將攔污排岸邊固定點往上游方向移動62 m，將原攔污排與水流方向的夾角由33°調(diào)小至25°。二是考慮電站水頭較低,沿廠壩連接處閘墩平行水流方向向上游延伸35 m，后轉(zhuǎn)折35°接河岸，長度共96 m，在進水渠攔砂坎頂125 m高程上設(shè)置固定式攔污柵。固定式攔污柵間距6 m設(shè)置1.5 m×2.0 m的鋼筋混凝土支撐柱，期間設(shè)固定式柵條攔污柵，攔污柵頂采用2.0 m×0.6 m鋼筋混凝土板連通，板頂高程131.5 m。固定式攔污柵扁鋼柵條(10 mm厚)間距16 cm，取消每臺機進水口處的攔污柵。經(jīng)過這樣改造后，3臺機滿發(fā)時平均過柵流速降低為0.84 m/s，2臺和1臺機滿發(fā)時平均過柵流速分別降低為0.56 m/s和0.28 m/s。方案提出后，業(yè)主由于資金原因，攔污柵頂鋼筋混凝土連通板沒有實施，其余均按設(shè)計施工。自2011年改造以來，取得了較好的效益：攔污柵堵塞情況大為減少，電站汛期平均發(fā)電量增加8%以上。

高家灘水電站位于湖南省沅陵縣境內(nèi)的怡溪干流上，怡溪為沅水一級支流，位于沅陵縣東南部，流域面積874 km2。電站壩址控制集雨面積433 km2，正常庫容為135萬m3，裝機容量2×2 MW。正常蓄水位125 m，死水位123 m，最大壩高11.2 m，820 m長隧洞引水，兩機引用流量2×15.9 m3/s，設(shè)計水頭15 m，多年平均發(fā)電量1 348萬kW·h；2012年開工建設(shè)，2015年建成發(fā)電。電站取消常規(guī)檢修閘門和工作閘門上游門槽內(nèi)的攔污柵布置，沿隧洞進水口三邊攔砂坎頂118 m高程上設(shè)置固定式攔污柵(整體外凸式布置)，長度18 m。固定式攔污柵間距4.5 m設(shè)置0.6 m×1.2 m的鋼筋混凝土柱，柱頂高程126 m，在柱中部和頂部設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，其余空間布置固定式柵條攔污柵(攔污柵與進水口之間頂部126 m高程也布置柵條封閉)，扁鋼柵條間距16 cm。人工使用齒耙清除。2臺機滿發(fā)時平均過柵流速為0.44 m/s，1臺機滿發(fā)時平均過柵流速為0.22 m/s。該方案與攔污浮排結(jié)合，固定式攔污柵投資不大，電站建成發(fā)電以來，運行良好，攔污柵堵塞很少發(fā)生，大大減少了清污工作量。

白漁潭水電站為河床式低水頭電站，最大壩高14.3 m，位于湖南省衡陽市東北部耒水下游，系耒水梯級開發(fā)的最后一級，工程以發(fā)電為主，兼管航運。壩址以上流域面積11 170 km2，多年平均流量310 m3/s。水庫正常蓄水位為58.00 m，死水位57.0 m，設(shè)計洪水位64.36 m，校核洪水位65.95 m，正常蓄水位以下庫容為0.36億m3，總庫容2.65億m3，為日調(diào)節(jié)水庫。電站裝有8臺軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，設(shè)計水頭6.2 m，額定流量53.5 m3/s，總裝機容量21.9 MW。電站于1960年10月建成，年均發(fā)電量1.06億kW·h。2000年后，湘江大源渡電站建成投產(chǎn)，抬高了該站的下游水位，現(xiàn)年均發(fā)電量0.543 5億kW·h。

白漁潭水電站進水口攔污設(shè)施采用常規(guī)布置：由長約140 m的浮筒鋼絲繩攔污排和每臺機進水口的攔污柵組成。每個進水孔口采用折線四邊形布置，共4個柵孔，柵孔尺寸為2.42 m×12.5 m(寬×高)。為降低過柵流速，進水口底板在攔污柵處呈V形下凹2 m，柵條間距15 cm，平均過柵流速為

1.1 m/s。由于電站位于耒水下游，壩址以上流域面積大，特別是在汛期河流中漂浮物多，導(dǎo)致發(fā)電時柵前柵后有明顯的水位差，水頭損失大。2015年在該站啟動增效擴容改造時，考慮到電站水頭低，進水口為多孔，采取了將各進水口的攔污柵連通式布置的改造方案：拆除目前的各折線攔污柵，往上游方向上移4 m，形成8臺機進水口連通的布置方案。雖然電站8臺機滿發(fā)時的平均過柵流速只降低為0.92 m/s，但只有部分機發(fā)電時，由于水流在攔污柵后互相溝通、補充，當(dāng)攔污柵的某一部分被堵塞后，其他部分仍可以補水，起到互為備用的作用，就可大幅降低過柵流速。同時，由于過柵流速的降低，也可以有效降低垃圾在攔污柵上的吸附力，減少清污工作量。該方案順利的通過了省廳審查。

3　結(jié)　語

對于低水頭、大流量的進水口，為減少攔污柵的堵塞、破壞，需要找到一種適宜的方法解決。通過工程實例，介紹了一種經(jīng)濟適用的低水頭攔污柵的設(shè)計方法：不拘泥于一機一槽一柵的常規(guī)布置，結(jié)合攔砂坎的設(shè)置(適當(dāng)遠(yuǎn)離進水口)，采用鋼筋混凝土和柵條結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式，將各進水口的攔污柵采用連通式、分段式或整體外凸式布置，使各進水口的水流在攔污柵后互相溝通，從而有效降低過柵流速。當(dāng)機組非全部運行時，效果更為明顯。該方法簡單易行，成效明顯，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

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