優(yōu)化老黑山水力發(fā)電管道中蝶閥與鋼岔管的技術(shù)可行性分析

孫艷春，孫傳會(huì)，曹春頂

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080;2.哈爾濱供水有限責(zé)任公司道里供水公司，哈爾濱150076)

1 工程概況

老黑山水電站位于黑龍江省東寧縣境內(nèi)綏芬河流域的大綏芬河中游，屬東寧縣老黑山鎮(zhèn)管轄，距東寧縣77 km，大綏芬河水系特點(diǎn)是支流多，水系發(fā)育，河道坡降較陡，高差較大，大綏芬河發(fā)源于長(zhǎng)白山老爺嶺，海拔800 m，兩岸森林密布，水資源、水力資源比較豐富，全長(zhǎng)198 km，多年平均流量16.3 m3/s，多年平均徑流量約5.15億m3，老黑山水電站為引水式電站，電站由進(jìn)口樞紐工程、引水隧洞、發(fā)電廠區(qū)組成，電站發(fā)電需要的總引用流量為30.2m3/s。

2 引水壓力管道的岔管段原設(shè)計(jì)情況

引水隧洞鋼岔管段起始點(diǎn)樁號(hào)為0+104.689 m，在該點(diǎn)處管徑分為3 m和2.4 m引水流量分別為18.2 m3/s和12 m3/s，分岔管軸線與隧洞軸線夾角為45°，外包混凝土襯砌厚度為0.5 m。在樁號(hào)0+110.182m處岔管軸線變?yōu)榘霃綖?.071 m的圓弧，該段弧形軸線圓心角為45°，圓弧段后連接3 m直線段，直線段后壓力管再進(jìn)行分岔，管徑分為2.2 m和1.8 m，其對(duì)應(yīng)引水流量分別為9.1 m3/s和6 m3/s，該段分岔管軸線與隧洞軸線夾角仍為45°，混凝土襯砌厚度0.5 m。在樁號(hào)0+125.824 m處分別設(shè)2個(gè)φ2.2 m和2個(gè)φ1.8 m的蝶閥。

3 對(duì)原鋼岔管設(shè)計(jì)方案變更的原因

此次進(jìn)行鋼岔管段設(shè)計(jì)變更主要有以下3方面原因:

3.1 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低施工難度，減少工程投資

原設(shè)計(jì)岔管段形狀復(fù)雜，岔管軸線為一分為二、二分為四的弧形軸線，岔管斷面為圓形斷面，若按原設(shè)計(jì)實(shí)施，鋼筋、模板的制作安裝難度非常大，難以保證工程施工質(zhì)量。此外，模板屬于異形模板，從目前的市場(chǎng)調(diào)查來(lái)看，該模板價(jià)格較高，加工周期長(zhǎng)，因此，改變?cè)O(shè)計(jì)不但可以降低施工難度，同時(shí)也能降低工程造價(jià)，縮短工程施工期。

3.2 地質(zhì)條件不佳，岔管石方洞挖難以實(shí)施

原設(shè)計(jì)岔管處基本為強(qiáng)風(fēng)化巖，進(jìn)行石方洞挖難度較大，經(jīng)過(guò)地質(zhì)鑒定，岔管石方開(kāi)挖需采用明挖，加上改電站的水頭比較低，所以改為明挖的混凝土普通分岔管施工比較方便，并且節(jié)省很大的投資。

3.3 電站管道末端的蝶閥價(jià)格昂貴，致使工程投資偏高

從目前的市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果來(lái)看，原設(shè)計(jì)采用的4個(gè)蝶閥設(shè)備價(jià)格高達(dá)97萬(wàn)元，再加上安裝費(fèi)用，此部分投資約124萬(wàn)元，而采用平板快速鋼閘門(mén)只需39萬(wàn)元，因此，進(jìn)行該部分設(shè)計(jì)變更可以大幅度降低工程投資。

4 機(jī)組甩負(fù)荷后壓力管道結(jié)構(gòu)與閘門(mén)井的設(shè)計(jì)

因?yàn)閺S房與閘門(mén)井位置處已經(jīng)開(kāi)挖，在維持原平面尺寸盡量不變化的情況下，根據(jù)調(diào)節(jié)保證計(jì)算，在機(jī)組甩負(fù)荷的過(guò)程中，取消調(diào)壓井與原來(lái)的岔管后，閘門(mén)井充當(dāng)了調(diào)壓室的功能，所以要對(duì)該段對(duì)應(yīng)的壓力管道以及閘門(mén)井進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，機(jī)組在取消蝶閥后能產(chǎn)生的最高涌波的水位是268 m，為了防止最高涌波溢流出閘門(mén)井，閘門(mén)井的頂高程設(shè)計(jì)到270 m，

取消鋼岔管后的壓力直管改為矩形混凝土管，管水平長(zhǎng)度為8.5 m，大機(jī)組對(duì)應(yīng)的壓力管高2.2 m，管進(jìn)口凈寬2.2 m，出口凈寬3.88 m，管底比降1∶1.634。小機(jī)組對(duì)應(yīng)的壓力管高1.8 m，管進(jìn)口凈寬1.8 m，出口凈寬3.3 m，管底比降1∶6.88，管壁厚均為0.5 m。

閘門(mén)井為混凝土結(jié)構(gòu)順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)4.3 m，垂直水流方向總寬20.12 m，井底高程250.00 m，井頂高程270 m，井深20 m，在高程250.60 m處上、下游井壁之間設(shè)6根支撐梁。井內(nèi)設(shè)4扇平板快速鋼閘門(mén)，其中2扇閘門(mén)尺寸為2.1 m×2.3 m，2扇閘門(mén)尺寸為2.5 m×2.7 m。

5 優(yōu)化蝶閥與鋼岔管的工程經(jīng)濟(jì)效益

引水隧洞岔管段與蝶閥原總投資174萬(wàn)元，變更后工程總投資75萬(wàn)元，變更后可減少99萬(wàn)元，因此，對(duì)老黑山發(fā)電系統(tǒng)中優(yōu)化蝶閥與鋼岔管進(jìn)行變更是技術(shù)上切實(shí)可行的，經(jīng)濟(jì)是合理的。

［1］劉啟釗.水電站(第三版)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.

［2］祁慶和.水工建筑物［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.

［3］袁光裕.水利工程施工［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.

［4］華東水利設(shè)計(jì)院.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(第八卷)［R］.北京:中國(guó)水利電力出版社，1992.

［5］崔冠英.水利工程地質(zhì)［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社，2003.