弧形攔污柵在小型水電站中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

楊峰，黃少奇

（中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310007）

1 概述

毛垟水電站位于浙江省麗水市景寧縣毛垟鄉(xiāng)，距離景寧縣城60 km，裝機(jī)容量2×3 200 kW，電站工程由攔河壩、取水口、引水壓力鋼管和發(fā)電廠房等建筑物組成。攔河壩為翻板門式攔河壩，取水口設(shè)有檢修閘門、攔污柵、啟閉機(jī)等設(shè)備（見圖1）。

圖1 毛垟水電站取水口截面圖

在電站設(shè)計(jì)施工時(shí)攔污柵采用傾斜式，上游漂浮雜物以枯枝為主。在機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，漂浮雜物大量堆積在兩側(cè)閘墩與攔污柵之間形成凹形面，運(yùn)行人員不得不定期停機(jī)進(jìn)行清污工作，大大減少了發(fā)電效益。為此，電站對(duì)其取水口攔污柵進(jìn)行了技術(shù)改造。

2 攔污柵改造設(shè)計(jì)方案

（1）方案一：在取水口外側(cè)新增設(shè)1扇垂直布置平面攔污柵，將雜物阻擋在取水口外側(cè)，解決兩側(cè)閘墩與原攔污柵之間形成凹形面雜物堆積的問題。

（2）方案二：在取水口外側(cè)新增設(shè)1扇垂直布置弧形攔污柵，將雜物阻擋在取水口外側(cè)，解決兩側(cè)閘墩與原攔污柵之間形成凹形面雜物堆積的問題。

（3）方案三：更換原攔污柵，采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)清污機(jī)。

3 方案選定

方案一與方案二均在原攔污柵基礎(chǔ)上增加1道攔污柵，其原理為阻擋雜物進(jìn)入取水入口，減少漂浮雜物對(duì)水流的影響，減少人工清污次數(shù)。兩個(gè)方案區(qū)別在于攔污柵結(jié)構(gòu)，由于閘墩沒有攔污柵柵槽安裝空間，需在閘墩上打入錨桿用于固定攔污柵。在水流方向受力情況方面，閘墩側(cè)墻錨桿受力情況弧形攔污柵優(yōu)于平面攔污柵，且同等受力條件下弧形攔污柵重量比平面攔污柵要輕；經(jīng)濟(jì)上弧形攔污柵為優(yōu)選方案。方案三采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，清污可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在機(jī)組不停機(jī)的情況下仍可以工作，工作效率高；但投入成本較高，且由于河道狹窄，每年汛期洪水位高程均到達(dá)347.00 m，自動(dòng)回轉(zhuǎn)清污機(jī)電氣部分均處于檢修平臺(tái)位置342.50 m高程，洪水勢(shì)必造成自動(dòng)回轉(zhuǎn)清污機(jī)電氣部分損壞，可靠性大大降低。經(jīng)3個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、實(shí)用性對(duì)比，最終選擇了方案二。

4 弧形攔污柵設(shè)計(jì)

4.1 總體布置

在正常發(fā)電情況下，拱形主梁攔污柵側(cè)向水沖擊微小，但在洪水時(shí)攔河翻板門全開工況，攔污柵側(cè)向水流沖擊較大；故考慮將攔污柵固定至孔口內(nèi)，利用側(cè)墻消除水流對(duì)攔污柵的側(cè)向沖擊（見圖2）。

圖2 取水口新增攔污柵布置

4.2 攔污柵柵葉結(jié)構(gòu)

攔污柵結(jié)構(gòu)外形尺寸為770 mm×6 000 mm×7 500 mm，分三節(jié)制作，現(xiàn)場(chǎng)組裝后焊接成整體。采用拱形主梁，曲率半徑9.88 m，弦高500 mm，主梁采用焊接H型鋼，縱梁采用I20a工字鋼，邊梁采用［28a槽鋼，柵條尺寸為-8×60 mm，間距為80 mm（見圖3）。

圖3 弧形攔污柵結(jié)構(gòu)

4.3 攔污柵支承結(jié)構(gòu)

攔污柵支承結(jié)構(gòu)由支承板、錨筋組成（見圖4），分布點(diǎn)均為攔污柵主梁位置，提高了攔污柵穩(wěn)固性。施工時(shí)在閘墩側(cè)墻打孔，埋入錨筋并進(jìn)行頂緊，并與支承板進(jìn)行焊接加固；最終攔污柵柵葉與攔污柵支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接加固。

圖4 攔污柵支承結(jié)構(gòu)

5 弧形攔污柵安裝

5.1 安裝準(zhǔn)備

攔污柵安裝在枯水期進(jìn)行。由于交通道路在啟閉機(jī)房下游側(cè)，吊裝受限；因此在取水口河道下游側(cè)采用挖掘機(jī)鋪設(shè)臨時(shí)道路及吊裝場(chǎng)地，同時(shí)可對(duì)沉沙池進(jìn)行清理。

5.2 支承結(jié)構(gòu)安裝

支承結(jié)構(gòu)由錨筋和支承板組成，根據(jù)攔污柵安裝位置進(jìn)行測(cè)量放樣畫出錨筋位置，用水鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆孔孔徑φ35 mm，鉆入深度大于400 mm。錨筋采用φ30 mm圓鋼，錨筋埋入端部割擴(kuò)張槽并插入鍥形塊。錨筋插入孔底后用錘擊使尾部膨脹穩(wěn)固并注入環(huán)氧樹脂混合砂漿，裝入支承板并與錨筋進(jìn)行焊接固定。

5.3 攔污柵安裝

攔污柵高度方向分三節(jié)制作、運(yùn)輸、吊裝，采用汽車吊進(jìn)行吊入。吊裝前根據(jù)攔污柵安裝位置掛線垂在支承板上劃出安裝線，單節(jié)攔污柵吊裝并調(diào)整位置，采用焊接方法將攔污柵邊梁與支承板進(jìn)行連接固定；同樣方法進(jìn)行剩余分節(jié)攔污柵安裝。最終對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接位置進(jìn)行除銹補(bǔ)涂油漆。

6 結(jié)語(yǔ)

攔污柵是保障水電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的最基本工程設(shè)施之一。引用新的設(shè)計(jì)方案，以低成本達(dá)到高效益的目的，對(duì)小水電站改造有著十分重要的意義。毛垟水電站取水口的攔污柵改造完成后可攔截漂浮雜物90%以上，以較少的成本投入，減少了機(jī)組停機(jī)清污的次數(shù)，顯著提高了電站發(fā)電效益。