者山河水库工程金属结构布置和优化设计

摘 要：金属结构布置和选型的合理性，对金属结构工程的投资及水工建筑物枢纽的布置等至关重要。者山河水库金属结构的合理布置和优化选型设计，有效地改善了水库枢纽建筑物的总体布置，成功地解决了多功能取水兼放空孔的合理调度运用技术难题，设计方案能够满足水库蓄水和安全运用等功能要求。

关键词：者山河水库；金属结构；拦污栅；闸门

1 工程概况

安龙县者山河水库位于黔西南布依族苗族自治州安龙县龙广镇纳万村，所在河流龙广河为珠江流域南盘江水系白水河一级支流。金属结构设备设置在取水兼放空系统和输水系统相关建筑物上，将取水管和放空管合二为一，即取水兼放空管。取水兼放空系统包含取水兼放空管进口拦污栅1道（含1套固定式卷扬机QPQ）、事故闸门1扇（含1套高扬程固定式卷扬机QPG），取水兼放空管出口放空偏心半球阀1套、供水检修闸阀1套、供水多功能活塞阀1套、生态放水检修闸阀1套及生态放水工作闸阀1套。输水系统金属结构设备包括管道各类管径检修闸阀、放空排泥闸阀、复合式排气阀、浮球阀共30套。设拦污栅、闸（阀）门共37扇（套），总工程量约35.0t。

2 金属结构设备布置

取水兼放空系统布置在大坝左岸，利用导流隧洞改造而成，主要功能是取水和放空[1]。从取水兼放空管进口开始依次设置进口拦污栅和事故闸门，出口放空偏心半球阀、供水检修闸阀、供水多功能活塞阀、生态放水检修闸阀和生态放水工作闸阀，保证工程正常取水和放空。

2.1 取水兼放空管进口拦污栅

拦污栅设置在取水兼放空管进口段喇叭口处，孔口尺寸为2.2×2.0-3.0m（宽×高-设计水头，下同），1孔，底槛高程1242.50m，泥沙淤积高程1242.10m，设计引用流量0.256m3/s，平均过栅流速约0.083m/s，设计水头3.0m，型式为平面滑动式拦污栅，主支承采用增强四氟滑块，运行方式为静水启闭，栅体重1.5t，拉杆重2.5t，合计重4.0t，栅槽埋件重6.0t。利用1台QPQ2×50KN-13m固定式卷扬式启闭机控制，启闭机启门力为2×50KN，扬程13m。以拉杆方式连接拦污栅，将拦污栅栅体启吊至检修平台上人工清污或检修维护，拦污栅前后设置有可靠的水位差仪（与事故闸门共用），监视拦污栅前后水位差，以及时提升拦污栅清除污物，避免出现超过设计水头的运行工况，防止事故发生。

由于水库放空时的设计流量为5.12m3/s，过栅流速约1.66m/s，大于人工清污时的过栅流速（1.0m/s），所以水库放空时利用启闭机将拦污栅提出孔口锁定，防止拦污栅受到破坏。

2.2 取水兼放空管进口事故闸门

为了便于下游管道及阀门设备检修和防止事故工况对阀门及管线的破坏，在取水口拦污栅下游侧设置一道事故闸门，施工期利用该闸门挡水，为下游阀门设备及管线的安装创造条件[2]。

在拦污栅下游设置1扇事故闸门，孔口尺寸为2.2×1.5-19.0m，底槛高程1242.50m，泥沙淤积高程：1242.10m，泥沙淤积低于取水口底槛高程，闸门设计水头19.0m，闸门型式为平面定轮钢闸门，采用下游止水的布置方式，运行方式为动闭静启，门体重4.0t，埋件重7.0t，选用1台QPG2×80KN-21.0m高扬程卷扬式启闭机控制闸门，启闭机启门力为2×80KN，扬程21.0m。当取水兼放空管进口拦污栅需要清污或出口阀门需要检修时，动水闭门挡水，待检修工作完成后采用小开度提门充水平压，待闸门前后水压差小于3m时（水位差仪监控，与拦污栅共用）静水启门，提升并锁定于检修平台高程。

2.3 取水兼放空管出口放空阀门

DN800mm放空阀门顺水流方向布置在取水兼放空管主管道出口，管道中心高程1243.25m，设计水头为18.0m，选用型号为PQ947X-06 DN800偏心半球阀，该阀为工作阀门，公称压力为0.6MPa，手电两用，操作运行条件为动水启闭，平时处于关闭状态，当水库需要放空时，开启该阀。放空偏心半球阀下游侧钢管上设置有法兰式管道伸缩节。为了防止偏心半球阀震动，在二期混凝土中预埋地脚螺栓，用地脚螺栓固定偏心半球阀底座。

2.4 取水管供水阀门

在事故闸门和放空闸阀之间的主管上接1根Φ600mm和1根Φ100mm叉管。DN600mm供水阀门布置在Φ600mm的叉管上，距离分岔位置2.5m。管道中心高程1243.25m，设计水头18.0m，选用型号HS94X4-06-DN600多功能活塞阀，该阀为工作阀门，公称压力为0.6MPa，手电两用，电机功率1.0kW，操作运行条件为动水启闭。该阀的主要功能是消能减压、调节流量。该阀长期处于开启供水状态，当下游管道或渠道需要检修时，关闭多功能活塞阀。供水多功能活塞阀上游侧钢管上设置有法兰式管道伸缩节。在供水多功能活塞阀下游设置1套插入式电磁流量计，型号为LDG-600S-M2C000P3ND，统计供水流量。为了防止多功能活塞阀震动，在二期混凝土中预埋地脚螺栓，用地脚螺栓固定多功能活塞阀底座。

当水库需要放空时，先关闭事故闸门和DN600mm供水多功能活塞阀，再关闭取水管检修闸阀，静水提启拦污栅，锁定在坝顶平台上，开启事故闸门及DN800mm放空偏心半球阀放空。待放空、检修任务完成后，先关闭放空偏心半球阀，静水关闭拦污栅，再开启取水管检修闸阀和DN600mm供水多功能活塞阀供水。

2.5 取水管供水检修阀门

DN600mm取水管供水检修阀门设置在供水多功能活塞阀上游侧Φ600mm管道上，管道中心高程1243.25m，设计水头为18.0m，选用型号为Z945X-06闸阀，该阀为检修阀门，公称压力为0.6MPa，手动操作，运行方式为动水启闭，该阀长期处于开启状态，当下游多功能活塞阀需要检修时，关闭该闸阀。为了防止闸阀震动，在二期混凝土中预埋地脚螺栓，用地脚螺栓固定闸阀底座。

2.6 生态放水工作阀门

DN100mm生态放水工作阀门设置在Φ100mm叉管末，管道中心高程1243.25m，设计水头为18.0m，选用型号为Z45X-06闸阀，该阀为工作阀门，公称压力为0.6MPa，手动操作，操作运行条件为动水启闭，该阀长期处于开启状态，向下游河道内下放生态环境水。为了防止闸阀震动，在二期混凝土中预埋地脚螺栓，用地脚螺栓固定闸阀底座。

2.7 生态放水检修阀门

DN100mm生态放水检修阀门设置在生态放水工作闸阀上游侧Φ100mm管道上，管道中心高程1243.25m，设计水头为18.0m，选用型号为Z45X-06闸阀，该阀为检修阀门，公称压力为0.6MPa，手动操作，操作运行条件为动水启闭，该阀长期处于开启状态，向下游放生态用水。为了防止闸阀震动，在二期混凝土中预埋地脚螺栓，用地脚螺栓固定闸阀底座。

3 结束语

者山河水库工程金属结构布置及设备选型过程中，严格按照技术规范标准要求进行，并充分考虑设计方案的技术先进性、投资经济性、操作安全性、调控运行便捷性、维护方便性等要素，进行全面论证分析和优化设计。经专家评审，优化设计方案能够满足水库蓄水、防洪等功能需求，与工程实际匹配性较好，能确保水库在各种调控方式下安全可靠、节能经济的稳定运行。

参考文献

[1]原玉英.横泉水库金属结构优化设计[J].水利规划与设计，2012（02）：36-38.

[2]常宗滨.磨盘山水库枢纽金属结构的布置与设计[J].黑龙江水利科技，2009，370（3）：29-30.

作者简介：李维纬（1989-），女，贵州省湄潭县人，本科，助理工程师，主要从事水利水电工程金属结构设计工作。