龙头山前置式拦污栅设计简述

杜楠

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 工程概况

龙头山水电站枢纽工程位于江西省丰城市境内，是赣江干流的最后一个梯级电站，坝址控制流域面积72810km2，坝址多年平均流量1890m3/s，正常蓄水位24.20m，总库容6.79亿m3，电站装机240 MW，航道等级Ⅲ级，为Ⅱ等大（Ⅱ）型工程。

根据枢纽总布置方案，自左至右布置了：鱼道、河床式厂房、左岸连接重力坝、1孔排漂闸、24孔溢流闸坝、右岸连接重力坝、1000t级船闸、右岸连接土坝等。

龙头山枢纽装机240MW，安装8台灯泡贯流式机组，为河床式厂房，布置于左岸，采用水平进厂方式，主要由主厂房、安装场、副厂房、GIS楼等组成。主厂房布置顺水流方向由拦污栅、进水渠、进口检修闸门、上游防洪墙、主厂房、下游防洪墙、出口检修闸门及尾水渠等部分组成，按高程分廊道层、流道层、运行层等3层。

主厂房长174.3m，流道底板总长度67.80m。拦污栅呈斜线布置于厂房上游，距主厂房上游边线最近距离为58.8m，与水平向夹角42.5°，采用垂直拦污栅。工程共设27扇拦污栅，孔口尺寸8.5m×17.5 m，拦污栅底槛高程EL.10.0m，结构设计水头4m，栅体为4节叠梁型式，采用实腹式主梁滑块支承结构。拦污栅检修采用20t汽车起吊。拦污栅中隔墩采用上游端带圆弧直线型式，上游圆弧半径0.75m，中隔墩顶部高程27.50m，墩长12.8m，在中隔墩下游设置6m宽清污桥，闸墩方向与水流方向一致。清污桥与左岸厂区内公路相连通。拦污栅上游设外接拦污钢板进行清污。

前置式拦污栅的布置不同于传统拦污栅紧靠上游检修闸门，而是脱离主厂房，独立于主厂房上游。这种布置可有效地减少主厂房流道尺寸，且不需要专门设置浮式拦污排，工程投资较省；另外在低水头下可减少厂房水头损失，增加电站发电效益。

2 水头损失计算

对于河床式厂房，发电水头直接决定着电站的效益及经济指标，在结构布置方面若能减小电站的水头损失，对于电站意义深远。拦污栅布置方案的不同，决定着过栅水头损失的差别，本次根据不同的拦污栅布置计算前置式拦污栅和传统拦污栅水头损失的差别。

根据枢纽工程布置方案，分别计算1台机、2台机至8台机满发工况下两种拦污栅布置下的水头损失。根据《水利水电工程进水口设计规范》（SL285-2003）中关于拦污栅水头损失的计算，分别计算前置 拦污栅和传统拦污栅的水头损失，计算成果见表1。

表1 拦污栅水头损失计算表

式中 β——栅条形状系数；

B——栅条间距；

S——栅条宽度；

α——栅面倾角；

ξ2——水头损失系数；

V——栅前平均流速。

根据计算可知，前置式拦污栅在1台机满发工况下，2台机～8台机满发工况下水头损失较传统拦污栅少0.081m、（0.078～0.014）m，各种流量条件下水头损失均较传统拦污栅小，特别是在小流量工况下更为明显。采用这种布置方式在枯水季节可有效减少厂房引水发电的水头损失，增加发电效益。

3 电能计算

根据水文资料，查龙头山坝址天然月平均流量表（表2），计算两种方案差额电量，具体计算成果见表3。

表2 头山坝址天然月平均流量表 m3/s

表3 两种布置方案差额电量计算表

根据计算可知：前置式拦污栅较传统拦污栅每年多发电940.11万kW·h，根据江西省上网电价0.45元/kW·h，每年增加发电效益423万元，经济效益较为可观。

4 技术经济比较

龙头山水电站枢纽工程对前置式拦污栅和传统拦污栅从工程布置、工程投资、工程效益等方面进行比较，具体比较见表4。

根据比较可知：两方案各有优缺点，前置式拦污栅可有效减少水头损失，增加发电电量，增加发电效益，且工程总投资较省；传统拦污栅结构布置紧凑，但水头损失较大，电量损失较多，且工程总投资较省；经综合比较，前置式拦污栅在减小发电水头损失，增加电站发电效益，工程总投资方面均优于传统拦污栅。

5 结论及建议

（1）前置式拦污栅只适用于低水头大流量的贯流式机组，且机组台数大于5台以上的，这样其经济效益才能显现出来。

（2）前置式拦污栅可有效减少发电水头损失，增加发电量，提高电站发电效益。

表4 前置式拦污栅与传统拦污栅技术经济比较表

（3）前置式拦污栅因脱离主厂房，需专门设置拦污栅闸，但可取消厂房上游拦污排，工程投资较省。