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水電站翻板壩改造工程方案設計探析論文
一、翻板壩改造工程
1.改造原因
碑沱水電站于2010年6月通過蓄水驗收,并開始投入正常運行。2010年7月東河發(fā)生大洪水,最大洪峰流量Q=12,260m3/s,超過百年一遇(百年一遇Q=11,700m3/s)。洪水過后翻板閘門損壞嚴重,導致電站無法正常發(fā)電,直到2011年初才修復完畢再次投入正常運行,期間造成發(fā)電損失,以及額外的修復費用。2011年7月東河再次發(fā)生大洪水,最大洪峰流量Q=9,160m3/s,將近三十年一遇(三十年一遇Q=9,368m3/s),翻板閘門再次遭受嚴重損壞,期間造成發(fā)電損失。翻板閘門損壞后對設計、施工和運行等方面進行了分析,其損壞原因主要如下:
。1)該電站所處的河流屬于山區(qū)河流,洪水存在陡漲陡落,流量大、流速高,泄洪時根據(jù)翻板門的工作原理板門翻起后的上部和下部均過流;水流在門板下部通過時形成真空產(chǎn)生脈動,在脈動作用及水流沖擊下使固定門的支腿不停的拍打撞擊支墩;水位越高,則作用于門板上的荷載越大;流速越大,產(chǎn)生的脈動頻率越高;因此在高水位、大流量、高流速作用下,由于支腿不停的拍打撞擊支墩使翻板門損壞。
。2)由于山區(qū)河流漂浮物較多,流漂浮物過壩時,容易卡住連桿,破壞液壓油缸油管,使翻板門不能正常工作而導致翻板門損壞;谏鲜鲞@種情況,為確保水庫安全運行,發(fā)揮工程應有的效益,對翻板壩工程進行技術改造是十分必要的。
2.改造方案
現(xiàn)狀碑沱水電站樞紐工程采用翻板壩雍水,河床式廠房引水發(fā)電。從左到右依次布置河床式發(fā)電廠房、過船閘(沖砂閘)和翻板壩等建筑物,樞紐總長229.22m。要求僅對翻板壩段進行技術改造,對發(fā)電廠房和過船閘(沖砂閘)不做改動,改造后樞紐總長仍為229.22m。初定以原有翻板壩溢流壩體為基礎,在頂部設計閘室結構,將翻板壩改造成閘壩形式。相對于翻板壩,閘壩具有:技術成熟、應用廣泛、操作靈活等優(yōu)點。針對工程實際情況,按照閘壩過流孔數(shù)8孔和16孔兩種設計改造方案進行比選,經(jīng)多方比較后,從設計和施工的角度來看過流孔數(shù)設計為16孔比8孔要相對合理,且工程總投資也較少,故采用過流孔數(shù)為16孔的閘壩改造方案。方案具體設計如下:鑿除原翻板壩支墩,堰體保持原狀,改造后壩段總長度仍為162.20m。改造后閘壩主要由溢流壩體、閘墩、啟閉排架及平板閘門組成。閘壩孔數(shù)16孔,設16扇工作閘門(其中8m孔口14扇,9m孔口2扇)。平時工作閘門下閘蓄水,水庫水位維持在正常蓄水位383.00m運行,入庫流量通過水輪機(發(fā)電)下泄。當水庫水位逼近383.30m時,泄洪閘壩工作閘門開始開閘泄洪,當水庫水位仍持續(xù)上升逼近383.50m時,泄洪閘壩工作閘門全部提起泄洪。翻板壩改造總平面圖如圖一所示,其中一~五聯(lián),即1~10#、13~16#閘孔凈寬8m,11~12#閘孔凈寬9m,總泄流寬度為130m。根據(jù)閘孔的寬度不同,閘墩間距分8m和9m兩種,閘墩分邊墩和中墩,其中邊墩寬度為1.2m,中墩寬度為1.6m,閘墩的頂高程為386.00m,順水流方向長度為10.00m。閘墩頭部均采用流線型,尾部均采用半圓形或1/4圓形,底部基礎溢流面砼需鑿除至基礎鋼筋網(wǎng),并設錨筋加固。工作閘門門槽深度均為0.45m,寬度均為0.8m。啟閉排架由排架柱和縱橫連系梁組成,啟閉平臺高程為399.50m,寬6.0m。排架柱斷面尺寸為0.8×1.5m,橫向連系梁尺寸為0.6×1.2m(寬×高),縱向連系梁尺寸為0.6×1.0m(寬×高),啟閉平臺和檢修平臺樓板的厚度均為0.2m。工作閘門為露頂式平面定輪鋼閘門,根據(jù)閘墩的間距,閘門尺寸也分兩種,分別為8.0×5m和9.0×5m。閘門為雙主梁結構,主梁截面為焊接工字型組合梁,閘門邊梁采用雙腹式箱型梁結構;工作閘門的操作方式為動水啟閉,可根據(jù)不同的入庫洪峰流量選擇不同開度的開啟。調(diào)度運行方式為:當水庫水位逼近383.30m時,開啟八扇閘門(間隔開啟),然后根據(jù)水庫水位的變化,靈活調(diào)度。此時水庫仍然維持在正常蓄水位附近運行發(fā)電,允許部分消落;開啟八扇閘門泄洪后,當庫水位仍持續(xù)上升逼近383.50m時,再開啟剩余八扇閘門及沖砂閘,此時電站停機。改造后的閘壩工作閘門啟閉機采用QP-2×160固定卷揚機,功率為11KW/臺,共16臺。啟閉設備的供電電源引自電站廠用電屏,通過埋設動力電纜從電站廠房內(nèi)部引至閘壩啟閉機總動力箱,再由總動力箱通過電纜分別引至各個啟閉機控制箱中,再引至啟閉機電動機。
二、結語
本次碑沱水電站翻板壩技術改造工程總工期為4個月,在枯水期施工,工程于2012年1月初開工,至4月底完成閘門安裝并調(diào)試完畢,5月底完工驗收并投入運行。翻板壩經(jīng)改造成閘壩后,有效避免了原先河道漂流物沖擊阻擋翻板壩造成損壞的問題,且操作靈活,維護方便,自投入運行以來情況良好,提高了水電站的綜合效益。
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