宽门体平板闸门运行实践及改造思路分析

2014-02-28权新芳

陕西水利 2014年3期

权新芳

（宝鸡市渭河拦河闸工程管理处陕西宝鸡 721000）

1 前言

平板闸门是水工建筑物的重要组成部分，是水利工程中应用最早、最广泛的闸门型式之一。随着科学技术的发展，宽门体平板闸门在水利工程中的应用越来越广泛，它的运行管理，直接关系到水利工程的安全运行和工程经济效益的充分发挥。结合宝鸡市拦河闸工程中宽门体平板钢闸门的运行实践，提出改造思路，对于探索宽体平板钢闸门的科学运行有着一定的借鉴作用。

2 工程概况

宝鸡市渭河拦河闸工程是在宝鸡市区渭河河道中修建拦河闸，拦蓄河道天然水量，形成水面140万m2，回水长度1.65km，蓄水238万m3的人工湖泊。该工程为开敞式平底闸，由上游连接段、闸室段和下游消能段组成。闸室总跨度626m，共29孔，每孔净宽19m。闸室底板高程为579.9m，闸门顶高程583.9m。闸门为桁架平板钢闸门，宽19m，高4m，每扇闸门由两台卷扬机控制操作。闸门设计总过水流量7590m3/s，单孔设计过水流量216.4m3/s。其中中间9孔闸门在闸顶中间设宽8m，深0.55m的溢流板，可保证河道内30m3/s以内的自然来水过流。

3 工程运行存在的主要问题

拦河闸工程于2004年底建成试蓄水，2005年正式投入使用。根据该工程所处河流水砂特性、上下游水利工程运行方式及工程自身设计特点，决定其运行方式为：主汛期7月、8月、9月三个月闸门全开畅泄过流，非、次汛期视上游来水量（小于303/s）、含沙量（小于 10kg/m3）蓄水运行。

设计平板闸门运行规则：①尽可能减少闸门开启次数。②闸门开启，应先开启主河槽闸门，两扇以上的闸门同时开启时，应间隔一孔的位置。③关闭平板闸门时，闸前水深必须小于2m。

经过近两年的运行，发现存在以下主要问题：

3.1 自然调节过流量小

在上游来水较丰时，原设计的中间9孔设溢流板的闸门只能过30m3/s的流量，超过此流量时，湖内水位上涨较快，如不开启平板门调节水位，易导致闸门全断面溢流，对闸门造成一定程度的冲刷。若开启平板门调节水位，则闸门开启频繁，湖内水位变化较大。通过对2005年上游来水量统计发现，4月、5月、6月三月超过该流量的天数均过半，容易导致景观水面的保持数量及质量受限。

3.2 闸门运行受限

由于闸门为宽门体平板式钢闸门，自重较大，每次启门均要求对闸门门槽止水润滑，以防止水受损；闭门则需人工清除闸门底板滞留泥砂，防止密闭不严，特别是动水启闭闸门时，闸门抖动较为厉害。同时考虑到闸门全断面溢流对闸门冲刷较严重，所以闸门运行受限较大。经统计，2005年闸门启闭次数259次，远远超过设计理论启闭次数，不利于闸门等设备的长期运行。

3.3 对下游河道影响较大

正常蓄水情况下，下游河道过水量较小。上游来水超过30m3/s时，频繁启、闭闸门，设计理论正常水头一孔闸门泄水流量达216m3/s，相当于开启一次形成一次小洪峰，这对于下游河道安全造成一定影响。

4 拦河闸闸门改造思路

结合闸门在工程运行中暴露出的问题，决定对拦河闸宽门体平板闸门进行局部改造，以解决30m3/s～200m3/s流量时闸门频繁运行问题。

4.1 调节流量的控制

对2005年拦河闸上游水情统计分析后发现，非汛期拦河闸在泥沙及上游来水量均不超标的情况下，可以达到满蓄；次汛期泥沙含量超标的时长也仅为该时段的20%左右，在泥沙含量允许这一先决条件下，如果拦河闸工程自身的流量调节范围能有所增大，那么，次汛期的运行管理将会变得更为简便，闸门频繁操作面临的工程隐患也将减轻，同时蓄水天数的增加也会使得拦河闸工程的效益得到更为充分的发挥。

流量调节范围的确定是首要解决的问题之一，通过对2005年次汛期拦河闸上游来水量进行汇总，在泥沙含量满足蓄水条件（小于10kg/m3）下，计算出该时段内各月流量范围如表1：

表1 时段内各月流量范围

同时与拦河闸上游林家村水文站联系，查询分析历年渭河次汛期流量的基本情况，结合拦河闸当年上游渭河、清姜河（拦河闸上游渭河右岸一级支流）、金陵河（拦河闸上游渭河左岸一级支流）来水量，确定闸门改造工程的可调节流量范围为0～200m3/s。

4.2 闸门改造数量的选择

根据调节流量的范围，若对29孔闸门全部进行改造，则投资过大，也比较麻烦。本着经济上节约，施工上可行性高这一原则，根据拦河闸闸门一孔最大泄水量为216m3/s的工程实际，分析认为，仅对拦河闸一孔闸门进行改造，即可满足流量调节需求。

4.3 改造闸门的位置选择

拦河闸上游清姜河（渭河右岸一级支流）非汛期来水较清，基本没有含沙量，金陵河（渭河左岸一级支流）为季节性多泥沙河流，易形成陡涨陡落的洪水，曾多次爆发洪灾，且容易在拦河闸库区形成淤积。另外，拦河闸左岸闸下堤防已经加固，可以满足经常泄水，减少对下游河道的冲刷。经对自然条件的客观分析，认为可对拦河闸左岸1号闸进行改造。

5 拦河闸闸门改造设计

基于以上对拦河闸闸门改造的基本情况分析，为确保闸门运行更加科学合理，最大限度地发挥工程效益，就重新设计提出如下思路与方案：

5.1 改造闸门型式的选择

由于此改造工程是在原1#闸闸室后护坦的位置加设，分析运行需要：所选闸门须满足低水头运行灵活，泄流稳定，结构简单，排沙泄洪性能优，结合改造工程的挡水、泄流、排污、冲沙的主要任务，确定为开敞式平底拦河闸型式，弧门闸门挡水，液压式启闭机启闭方式。

5.2 闸顶高程的选择

已建拦河闸闸顶高程按挡水和泄水两种运行情况确定，选择拦河闸闸顶高程与防洪堤防浪墙高程为586.2m，本次改造是在原拦河闸后面，在泄水时，弧门牛腿要高于水闸设计洪水位或校核洪水位，根据这一原则，闸顶高程选择为587.7m，比原闸顶高1m。

5.3 工程闸门的布置

闸门总宽度为24.05m，共2孔，每孔净宽8.5m，为平底开敞式。

经与水电西北勘测设计院联系，分析运行需要，综合考虑最终确定：拟建的渭河宝鸡市区段拦河闸改造工程在原拦河闸1孔平板闸门后，通过重新修建两个小孔口的弧形闸门，达到小流量情况下局开（过闸流量在0～190m3/s），满足泄流和景观的要求。

6 闸门改造后的成果分析

拦河闸闸门改造工程于2006年初开工，年底投入运行，经过七年来的运行实践，主要作用如下：

6.1 可调节流量范围加大，工程生态效益显著

改造工程的实施，通过对两孔弧门开启高度进行调节，实现了过闸流量在190m3/s以内长时间的保持景观水位，减小了全断面溢流对闸门的冲刷破坏力，极大的增加了蓄水天数，充分发挥了工程改善河流现状、提升城市形象、调节区间气候的生态效益。

6.2 弥补平板闸门运行局限，增强工程使用寿命

弧型闸门调节流量为单孔最大95m3/s，两孔最大190m3/s。正常情况下，通过对弧门进行局部开启调节，足可减轻平板闸门在运行中单孔开启瞬间流量达216m3/s时对工程下游河道所造成的破坏，改变了平板闸门动水启闭水头必须小于2m的运行局限，弥补了平板闸门运行中存在的不足，降低了高水位蓄水对平板闸门的风险，使得平板闸门的使用寿命得以延长。