李維緯
(貴州新中水工程有限公司,貴陽 550000)
水庫中的引水兼泄水系統(tǒng),是維系工程建設(shè)安全可靠目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵,其金屬結(jié)構(gòu)更是保證系統(tǒng)運行耐久性的基礎(chǔ)。為提高系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)合理性,工程建設(shè)者應(yīng)對水庫建設(shè)要求與引水兼泄水系統(tǒng)設(shè)置情況進(jìn)行分析,以找出最具適用性的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置。如此,水庫工程建設(shè)就可達(dá)到地區(qū)對灌溉、工業(yè)供水以及人畜供水的目標(biāo)需求,進(jìn)而推動現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。
西山水庫位于從江縣西山鎮(zhèn)頂洞村,水庫所在河流晚都河(頂洞河)為珠江流域柳江水系都柳江二級支流,一級支流為翠里河。工程任務(wù)為人畜供水、灌溉供水及工業(yè)供水。主要建筑物由高填充自密實混凝土砌石重力壩+壩身開敞式溢洪道+溢洪道左側(cè)引水兼泄水系統(tǒng)等組成。推薦壩型為自密實混凝土砌石壩,最大壩高53.5m。水庫的正常蓄水位294.00m,死水位266.00m,興利調(diào)節(jié)庫容為465.8萬m3,總庫容697萬m3。為使工程建設(shè)滿足所處地區(qū)各類水資源使用需求,相關(guān)建設(shè)者應(yīng)對水庫引水兼泄水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)的布置現(xiàn)狀進(jìn)行分析,以找出優(yōu)化控制策略。
為了滿足灌溉用水水溫和水質(zhì)的要求,引水兼泄水系統(tǒng)設(shè)置分層取水。引水兼泄水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置在溢洪道左側(cè),從取水兼放空管進(jìn)口順?biāo)鞣较蛞来卧O(shè)置有攔污柵、分層取水隔水閘門、事故閘門和壩后放空偏心半球閥、灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥及生態(tài)放水偏心半球閥,其主要功能是保證正常放空、供水和生態(tài)環(huán)境水下放[1]。
此外,為進(jìn)一步滿足西山水庫的灌溉要求,按照分層原則對取水口進(jìn)行了布置。具體來說,就是攔污柵采用靜水啟閉操作運行方式;分層取水隔水閥門采用靜水啟閉運行方式,且與攔污柵共用一臺臺車式啟閉機(jī)操作,并以鋼絲繩和拉桿方式連接攔污柵和隔水閘門;事故閘門則采用動閉靜啟操作方式[2]。
值得注意的是,由于攔污柵、隔水閘門、事故閘門的埋件都處于淹沒狀態(tài),其檢修維護(hù)需將水位降至取水口底檻以下,因此,在布置水庫放空檢修作業(yè)時,應(yīng)一并檢修維護(hù)。其中門(柵)體檢修應(yīng)在檢修平臺上進(jìn)行,以保障作業(yè)安全穩(wěn)定性[3]。
攔污柵設(shè)置在取水兼放空管進(jìn)口喇叭口處,孔口尺寸為1.5×17.0-3.0m(寬×高-設(shè)計水頭,下同),單節(jié)攔污柵孔口尺寸為1.5×2.43-3.0m,共計7節(jié)攔污柵,采用多節(jié)攔污柵的方式,節(jié)與節(jié)之間采用不銹鋼螺栓連接。底檻高程263.00m,檢修平臺高程301.00m,設(shè)計引用流量為0.835m3/s,生態(tài)水流量為0.265m3/s,合計為1.1m3/s,平均過柵流速0.062m/s,放空最大流量為16.02m3/s,設(shè)計水頭3.0m,型式為平面滑動式攔污柵,操作運行條件為靜水啟閉,主支承采用增強(qiáng)四氟型滑塊,單節(jié)攔污柵重量為1.07t,柵體總重7.5t,拉桿重2.5t,合計重10.0t,柵槽埋件重12.0t,柵體及埋件主材均選用Q235B。選用1臺安裝在304.50mm高程的QPT250KN-13m臺車式移動卷揚(yáng)啟閉機(jī)控制,啟閉機(jī)容量為250KN,揚(yáng)程為13m,啟閉機(jī)電動機(jī)功率為11kW,行走裝置電動機(jī)功率為5.5kW。啟閉機(jī)上設(shè)置荷載限制器、揚(yáng)程指示裝置、上下極限位置限制器及行程限制器[4]。
攔污柵長期放置于取水兼放空管進(jìn)口攔截污物,當(dāng)水庫需要放空時,靜水整體提柵并分節(jié)放置于檢修平臺上。攔污柵前后設(shè)置有可靠的水位差檢測裝置(與其后1#隔水閘門共用),以監(jiān)視攔污柵前后水位差,當(dāng)攔污柵前后水位差檢測裝置顯示水位差超過3m時,需關(guān)閉其后事故閘門,靜水提柵至清污平臺人工清污,避免出現(xiàn)超過設(shè)計水頭的運行工況,防止事故發(fā)生。
在攔污柵下游設(shè)置分層取水隔水閘門2扇,孔口尺寸均為1.5m×1.5m,順?biāo)鞣较蛞来问窃O(shè)置在263.00m高程的1#隔水閘門,設(shè)置在278.00m高程的2#隔水閘門。在水庫取水時段,水庫水位高于279.50m(含279.50m)時,開啟2#隔水閘門取水,1#隔水閘門處于關(guān)閉狀態(tài);水庫水位低于279.50m時,開啟1#隔水閘門取水,2#隔水閘門處于關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)下游不需要取水時,可關(guān)閉其后事故閘門擋水。
分層取水隔水閘門孔口尺寸均為1.5m×1.5m,1#隔水閘門底檻高程263.00m,檢修平臺高程299.50m,設(shè)計水頭37m,總水壓為899kN,閘門型式為平面定輪鋼閘門,操作運行條件是靜水啟閉,主支承采用定輪,采用下游面板和下游止水的布置方式,門體及埋件主材均選用Q235B,門體重5.0t,拉桿重4.0t,合計重9.0t,埋件重14.0t。2#隔水閘門底檻高程278.00m,檢修平臺高程299.50m,設(shè)計水頭22m,總水壓為567kN,閘門型式為平面定輪鋼閘門,操作運行條件是靜水啟閉,主支承采用定輪,采用下游面板和下游止水的布置方式,門體及埋件主材均選用Q235B,門體重5.0t,拉桿重2.0t,合計重7.0t,埋件重10.0t。隔水閘門與其前攔污柵共用1臺QPT250KN-13m臺車式移動卷揚(yáng)啟閉機(jī)控制,啟閉機(jī)容量為250KN,揚(yáng)程為13m,啟閉機(jī)電動機(jī)功率為11kW,行走裝置電動機(jī)功率為5.5kW[5]。
對于啟閉機(jī),應(yīng)設(shè)置荷載限制器、揚(yáng)程指示裝置、上下極限位置限制器及行程限制器。當(dāng)隔水閘門需要啟閉時,先關(guān)閉其后事故閘門,再靜水啟閉隔水閘門。值的注意的是,隔水閘門前后設(shè)置均有可靠的水位差檢測裝置,當(dāng)隔水閘門前后水位差檢測裝置顯示水位差不超過3m時方能啟閉隔水閘門。
對于2#隔水閘門下游,應(yīng)設(shè)置1扇事故閘門,孔口尺寸為1.5×1.5-37.0m,底檻高程263.00m,檢修平臺高程299.50m,設(shè)計水頭37.0m,總水壓為899kN,閘門型式為平面定輪鋼閘門,操作運行條件是動閉靜啟,主支承采用定輪,采用下游面板和下游止水的布置方式,門體及埋件主材均主材選用Q235B,門體重5.0t,埋件重14.0t。選用1臺安裝在304.50mm高程的QPG400KN-39.0m高揚(yáng)程卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制,啟閉機(jī)容量為400KN,揚(yáng)程為39.0m,電動機(jī)功率為11.0kW。啟閉機(jī)上設(shè)置荷載限制器、揚(yáng)程指示裝置及上下極限位置限制器[6]。
當(dāng)管道、壩后放空偏心半球閥、灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥、生態(tài)放水偏心半球閥需要檢修,動水下閘擋水,待檢修工作完成,先關(guān)閉壩后放空偏心半球閥、灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥和生態(tài)放水偏心半球閥,采用小開度提門充水平壓,當(dāng)閘門前后水壓差<3m時(水位差檢測裝置監(jiān)控,與2#隔水閘門共用)靜水啟門,提升并鎖錠于檢修平臺高程,最后開啟灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥、生態(tài)放水偏心半球閥向下游供水和下放生態(tài)環(huán)境水。事故閘門下游側(cè)設(shè)置有1個φ400mm通氣孔。
對于壩后放空閘門的順?biāo)鞣较?,?yīng)在放空管出口φ1200mm主管末端位置設(shè)置1套DN1200mm放空閥門,管道中心高程263.75m,設(shè)計水頭為36m,該閥為工作閥門,選用型號為PQ947H-06-DN1200偏心半球閥,公稱壓力為0.6MPa,操作方式為手電兩用,電機(jī)功率5.5kW,運行條件為動水啟閉,平時處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)水庫需要放空時開啟該閥。放空管末端接入溢洪道下游消力池護(hù)坦內(nèi),經(jīng)消能后流入下游河床。放空偏心半球閥下游側(cè)鋼管上設(shè)置有法蘭式管道伸縮節(jié),型號為VSSJA-2-0.6MPa。為了防止偏心半球閥震動,在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓,用地腳螺栓固定偏心半球閥底座。
當(dāng)水庫需要放空時,先動水關(guān)閉進(jìn)口事故閘門、壩后灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥和生態(tài)放水偏心半球閥,靜水提啟取水兼放空管進(jìn)口攔污柵和隔水閘門,攔污柵分節(jié)放置在檢修平臺上,隔水閘門提到孔口以上1.5m左右鎖錠,再靜水提啟事故閘門,最后開啟放空偏心半球閥放空水庫。待放空任務(wù)完成后,先關(guān)閉放空偏心半球閥,靜水復(fù)位攔污柵,按取水要求關(guān)閉隔水閘門,再開啟灌溉供水活塞式多功能控制閥、人飲供水活塞式多功能控制閥、生態(tài)放水偏心半球閥供水和下放生態(tài)環(huán)境水[7]。
綜上所述,水庫引水兼泄水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)的布置,應(yīng)結(jié)合工程建設(shè)要求與結(jié)構(gòu)作用狀態(tài)來提升取水兼放空管進(jìn)口攔污柵、取水兼放空管進(jìn)口分層取水隔水閘門、取水兼放空管進(jìn)口事故閘門以及壩后放空閥門布置的質(zhì)量效果,進(jìn)而使其高效服務(wù)于所處地區(qū)水資源的優(yōu)化控制建設(shè)。