【doc】滚轮连杆式水力自控翻板闸门在秀江三级抬水工程的应用

【doc】滚轮连杆式水力自控翻板闸门在秀江三级抬水工程的应用 滚轮连杆式水力自控翻板闸门在秀江三级 抬水工程的应用 第37卷第1期 2011年3月 江西水利科技 JIANGXIHYDRAULICSCIENCE&TECHNOLOGY Vol_37N0.1 Mar.2O11 DOI-10.3969~.issn.1004—4701.2011.01.03 滚轮连杆式水力自控翻板闸门 在秀江三级抬水工程的应用 欧阳增发,田艳艳 (江西省赣西土木]=:程勘测设计院,江西宜春336000) 摘要:结合工程实践对滚轮连杆式水力自控翻板闸门的应用谈个人体会,与问行交 流,以便于推广应用 关键词:滚轮连杆式;水力自控翻板闸门;抬水工程;应用 中图分类号:TV663+.8文献标识码:B文章编号:1004—4701(2011)Ol一0007-04 1工程概况 秀江三级抬水工程位于江西省袁河中游(宜春城 袁河区段又叫秀江).工程于2008年1O月初兴建; 2009年5月左侧l5扇翻板闸门完成安装并试运行,7 月左侧15扇翻板闸门通过袁河15年一遇的洪水考验 (分期分段围堰缩窄水流情况),10月翻板坝建成;2010 年3月抬水工程基本完工;目前工程运行正常. 宜春是我国重点生态城市之一,三级抬水工程结 合上游化成岩拦河坝,状元洲抬水工程和一江两岸生 态文化长廊,湿地公园,状元洲,外滩等,使宜春城区中 央形成碧波荡漾带状人工湖(长约15km,水面宽100, 400m),真正实现宜春山青水秀.此三级抬水工程也成 为宜春市一道亮丽的风景. 三级抬水工程坝址以上控制流域面积1920km, 多年平均流量56.5m3/s,闸坝上游正常蓄水位82.50m, 设计洪水位84.48In(:3_3%),校核洪水位85.091TI(P_: 1%).工程枢纽由翻板闸坝(泄水闸和冲砂闸),两岸亲 水平台及防洪堤,景观桥组成(见图1),其中翻板闸坝 包括水力自控翻板闸门(以下简称翻板闸门)和闸门下 的砼坝体两大部分组成.泄水闸门共21扇,每扇宽8 m,高4m;冲砂闸共1扇,净宽8m,高5m.翻板闸坝主 座落在碎石土和含砾粘土层上,坝体底宽15.6ITI,高 2.0m,5.5in,长l86.5133,被景观桥中墩分成4段;两岸 收稿日期:2010—10—26 作者简介:欧阳增发(1976一),男,大学本科,工程师 亲水平台高程82.70m(其中闸坝段项高程为83.O0n1), 平台以上草皮护坡.景观桥桥面呈x型,桥面宽5,16.5 Ill,纵向为48m+50m+50m+48133连续箱梁,桥墩结合 翻板闸闸墩,宽2.0m,采用灌注桩基. 图1宜春市秀江三级抬水工程效果图 2抬水工程选择 三级抬水工程首先进行了坝址等方案比较f本文从 略),根据选择的坝址地形地质条件,考虑洪水期坝址处 洪水位不能抬高太多,非洪水期坝址上游水位能保持 在82.50,82.65m(保证上游带状人T湖亲水效果).具 有较好的景观,便于管理,本T程可采取的闸坝型式有 螺杆(卷扬)直升式平板钢闸门,液压启闭直升式平板 8江西水利科技2011年3月 钢闸门,升卧式平板钢闸门,横拉闸门,卧倒门,浮体 闸,扇型门,橡胶坝,翻板闸门等.但是综合考虑景观, 施工,管理,经济等方面要求,结合类似工程经验,认为 橡胶坝,翻板闸门两种闸坝型式更合理. 两种方案运行管理均较方便.翻板闸门可实现水 力自控启闭,动态调节上游水位,当上游需降低水位或 闸门启闭不灵敏时可实现葫芦人工启闭.但需有专人 定期清理闸门处杂物.橡胶坝需用水泵动力充排,因坝 袋破损和管网损失易造成坝袋塌落损失,需设专人管 ,3h,增加了防洪压力. 理水泵房;橡胶坝充塌时间为2 橡胶坝完全靠动力设备(且需备用动力设施)塌坝, 立坝,增加了运行管理费用.而翻板坝可实现翻倒,复 位自动完成,无动力运行费用. 从类似工程经验看,橡胶坝坝袋易老化,破损,且 修补困难:翻板门体为预制钢筋砼结构,仅运转机构为 金属结构,不易破损.橡胶坝坝袋使用年限为15,20 年,水力自控翻板门使用年限为40a以上. 橡胶坝,翻板闸门两种闸坝型式主要工程特性和 投资比较见附表.经技术经济比较,翻板闸门方案较橡 胶坝方案节省投资l2%. 翻板闸坝经40多年.尤其是近2O年的运行和更新 换代.现已较成熟.综合考虑推荐采用翻板闸坝方案. 表1两种闸坝型式主要工程特性和投资比较表 注:相同项目和次要项目未列入比较. 3翻板闸门设计 3.1翻板闸门型式选择 目前翻板闸门应用非常广泛,型式各式各样,生产 厂家众多,各自有各自的改进型式.渐开型水力自控翻 板闸门型式主要有双支点复合运动式,曲线铰式,滚轮 连杆式,滑轮导板多连杆式,多铰连杆滑块式,滑块连 杆式,滑块支承铰式等.根据类似工程经验及本工程实 际情况.对翻板闸门要求如下: (1)随上游来流量的增加(或减少),应能准确,及 时,连续地自动加大(减少)闸门开度;闸门运行中不能 发生拍打,撞击,跑门,摆动,启闭不灵活等不稳定现 象.不能发生堰面和门体气蚀破坏. (2)确保闸门回关水位为82.50m;上游水位达到 82.60,82.65m时,闸门开始开启,上游来流量不增加 时.保证上游水位不继续抬高.上游来小流量(小于 56.5m3/s)时.保证闸坝上游水位不超过82.70m(即不 淹亲水平台). (3)闸坝阻水小,过流能力强.漂浮杂物等能顺利 过闸.不影响闸门正常启闭.翻板门能按要求同时启 闭.保证水流平稳. 第37卷第1期欧阳增发,田艳艳滚轮连杆式水力自控翻板闸门在秀江三级抬水工 程的应用9 (4)为防止翻板闸门频繁启闭,要求河道中小流量 时.能提前开启1孔,使上游来流量从此孔下泄,保证 其他孔少开启:需考虑上游带状人工湖内若有涉水工 程施工,能降低闸坝上游水位;即能实现人工启闭. (5)翻板闸门投资较省,施工方便,便于管理,运行 可靠. 经考察,计算,论证,我们最终选取能满足本T程 要求的滚轮连杆式水力白控翻板闸门.根据厂家理论 和实践经验.为使启动水位更低,运行更加稳定,将面 板由铅直调整为向下游倾斜:为加大翻板门流量系数, 将闸门下坝体调整为复式折线型实用堰. 滚轮连杆式水力自控翻板闸门利用作用在门体上 水压力,门体自重,摩阻力的力矩平衡原理,达到随上 游流量的增加(或减少),能准确,及时,连续,自动地加 大(减少)闸门开度,以水力作用动态启闭闸门,达到泄 流动态平衡.而不需任何人工启闭设施.闸门具有设计 简化,施工方便,管理简单,运行可靠,自动控制,节省 投资和节能环保等优点,是一种较好抬水方式. 目前,人工开启闸门方式有液压启闭和手动葫芦. 其中液压启闭可实现液压和水压的互动启闭闸门(闸门 可通过水压力自动启闭,也可通过液压人为启闭)操作 ,也能提高闸门启闭的可靠度和精度:手 简单,速度快 动葫芦仅能在低水位(小流量)下将闸门开启(双吊点 同步收紧葫芦铁链,操作较困难),不能进行关闭操作 考虑人工开启闸门次数较少,为节省投资,本工程采用 手动葫芦. 3.2翻板闸门结构布置及工作原理 翻板门需座落在稳固的基础坝(堰)体上,滚轮连 杆式水力自控翻板闸门由门叶,运转机构,支墩及附属 设备组成(见图2,图3),其中门叶包括面板和支腿,运 转机构包括轨道,连杆,滚轮,轮座等,附属设备包括防 护墩,检修桥,侧止水,底止水,通气孔,吊环,各构件间 连接螺栓,防水填料等. 面板由支腿经运转机构支撑在支墩上门叶和支 腿采用预制钢筋砼结构,这样有利于防腐,提高耐久 性;有利于增加闸门重量,提高运行稳定性;便于组装. 缩短工期 由于钢材力学性能好,能准确,快速制作安装,运 转结构采用钢结构 为防止闸门后产生负压,闸门边墩,中墩均需设置 通气孔,支腿顶略比面板高,从而使中小流量时,闸门 后空腔与大气连通.同时支腿高出部位和防护墩将漂 浮物导向铰座两边,减少漂浮物对运转结构的堵塞. 图2翻板坝施工现场 4000 图3滚轮连杆式翻板门横剖面图 滚轮连杆式水力自控翻板闸门利用作用在门叶上 水压力,门体白重,各种阻力对转动轴线的力矩平衡原 理,达到随上游流量的增加(或减少),能准确,及时,连 续,自动地加大(减少)闸门开度,以水力作用动态启闭 闸门,达到闸门动态力矩平衡,而不需任何启闭设施. 闸门各种运行情况见图4 滚轮连杆式翻板门在每个支墩上呈双支点受力状 态,铰位(支点)变化是连续,渐变的.可知影响闸门动 态力矩平衡的静水压力,门体自重是定值,但各种阻力 (运转机构间阻力,连杆对支腿的作用力,门体间阻力 等)和动水压力等形成的力矩是变化的,故要求进行闸 门水]二模型试验和实践检验,精确设计,精确制作,精 确安装. 由此可知,开门过程的闸上游水位比相应开度关门 过程的闸上游水位高.考虑邻边(中)墩闸门侧止水阻 力更大,要求边(中)墩全关蓄水时与侧止水接触部位 10江西水利科技2011年3月 突起(比止水带略宽),并平整光滑. (a)伞犬蓄水 (h)闸?局部开启泄流 (r)闸门全开泄流 图4滚轮连杆式翻板门运行示意图 3.3翻板闸门主要特点 (1)目前翻板闸门随上游流量的增加(或减少),能 准确,及时,连续,自动地加大(减少)闸门开度,使下泄 流量与上游来流量维持动态平衡,性能较稳定. (2)翻板闸门能实现水力白控动态启闭,不需人为 操作,节省了工程投资和运行管理费用. (3)翻板闸门构件(含门叶,运转机构,支墩及附属 设备等)均采用工厂预制,现场安装,能简化设计,方便 施工,缩短工期,节省投资.翻板闸门以钢筋砼为主.运 转机构(钢结构)和橡胶止水等更换简单,能降低运行 管理费用和提高闸门使用寿命. (4)翻板闸门门叶间不需设闸墩,能提高闸坝的泄 流能力;局部开启时门顶和门底水流相撞,可实现小部 分消能,门底射流利于冲淤;翻板门能实现同步启闭, 泄流流态更好. 4结语 翻板闸门能满足秀江三级抬水工程设计要求.滚 轮连杆式水力自控翻板闸门具一定推广价值.能广泛 应用于城市生态抬水工程,灌溉工程,水电站,水库溢 洪道.根据本工程及类似工程经验,得出以下体会: (1)翻板坝技术可行,节省投资和节能环保,应加 强科研和工程实践.为适应推广翻板闸门应用的迫切 要求,使设计做到安全适用,经济合理,技术先进,使翻 板坝建设和管理有章可循.建议制定翻板坝的技术标 准. (2)翻板门技术还不是很成熟,易受冰冻凌汛影响, 大量漂浮物或闸门高度超过6.0m时.应慎重使用翻板 门:上游超水位淹没影响较大,应增加人工控制措施. (3)通常厂家设计生产的翻板闸门均不考虑闸门受 下游水位影响,但梯级修建拦河坝和平原区受下游顶托 时.需充分考虑下游水位对闸门的影响. (4)不同厂家生产的翻板门泄流计算公式和方法各 不相同.建议有关单位编制翻板门泄流能力参数表或经 验公式供设计时直接查算,提高设计精度和效率. (5)目前解决漂浮物卡阻运转机构的主要方法为设 置防护墩和支腿延长,将漂浮物导向运转机构两侧.但 该法不能从根本上解决卡阻问题,故应加强漂浮物的 清理,运转机构润滑,防腐和设备检修等保养措施的同 时.尝试采用橡胶或钢丝网包裹运转机构等工程措施. 参考文献: [1]湖南省水利水电勘测设计研究院.中小型水利水电工程,典型设计 图集(挡水建筑物分册:橡胶坝与翻板坝)I-M].北京:中国水利水电 出版社,2007.1O. (下转第14页) 江西水利科技2011年3月 槽较长,其造价往往占整个溢洪道造价很大一部分,即 泄槽合理布置是降低溢洪道造价的主要方面.本文结 合酌江水库溢洪道地形位置,考虑施_T技术难易,节省 投资,选择合理的加固设计方案,以达到除险加固的目 的.' 参考文献: EliSL253—2000,溢洪道设计Is]. [2]江西省赣西土木工程勘测设计院.袁州区酌江水库大坝除险加固工 程初步设计[R].2008.11. 表3转弯收缩段边墙高度计算成果表(校核洪水位P=0.1%)m Designofstrengtheningtheturningconstrictedsectionofthespillwaychute ofZhuojtangReservoir LEIYong,YUANHong—gen (WestGanCivilEngineeringSurveyandDesignInstituteofJiangxiProvinee,Yiehun33600 0,China) Abstract:Basedonthetopographicandgeologiccondition0fthespillwayofZhuojiangReser voir,thedesignofstrengtheningthe tamingconstrictedsecti.n.fthespillwaychute.fZhuojiangReservoirisstatedfromthedimensionofsafety,economicand technology Keywords:Spillway;Turningconstrictedsection;Strengthen;ZhuojiangReservoir 编辑:张绍付 (上接第10页) Applicationofrollerlinktypehydraulicautomaticbalancedwicketinthewaterrising projectofXiujiangRiver 0UYANGZeng—fa,TIANYan—yan (WestGanCivilEngineeringSun 『eyandDesignInstituteofJiangxiProvince,Yichun336000,China) Abstract:Combinedwiththepractice.fthewaterrisingproject.fXiujiangRiVer,theapplicati .nunderstanding.frollerlink typehydraulicautomaticbalancedwicketisstatedinordertopromoteit? Keywords:Rollerlinktype;Hydraulicautomaticbalancedwicket;waterfisingproject;Applicai.n 编辑:张绍付 (( (( " (( (( <( (( (( <( (( (( " (( (( 客套叠盒盒盒套会客会盎盒客客套客盒盒客盒客套套客客套盒盒盒盎 欢迎来稿欢迎订购""""""" )) " B ))