水力自控翻板闸在山区河流中的设计应用

韦永贡

（广西河池水利电力勘测设计研究院 广西河池 547000）

水力自控翻板闸在山区河流中的设计应用

韦永贡

（广西河池水利电力勘测设计研究院 广西河池 547000）

当前，厂家定型设计产品—水力自控翻板闸以其建设价格相对较低，施工安装简单，施工工期短，运行管理方便，在不增加水库库区淹没条件下，抬高水库正常蓄水位，提高大坝蓄水能力，增加电站发电运行水头，改善电站运行工况，提高水资源利用率，节能环保,降低上游两岸因蓄水抬高库区水面而产生的自然灾害等多重优点，已在我国一部分地区得到了使用。水力自控翻板闸在山区河流中新建、扩建和改建的小型水利水电工程应用前景广泛。

水力自控翻板闸 山区河流 应用 工程效益

1 概述

水力自控翻板闸为厂家定型设计产品，适用于山区河流中的新建、改建及扩建项目，其在我国山区河流中使用，不但降低了水库对库区上游农作物及人畜的淹没损失，节能环保，且在经济投入及运行成本方面性价比很高，其构件耐用坚固、运行管理方便，并且它的稳定性相对尼龙橡胶坝、重力坝等同规模的闸板，稳定性更佳，优点突出。本文结合六甲水电站水力自控翻板闸，阐述了该闸的设计要点及注意事项，为在山区河流中推广使用水力自控翻板闸提供经验借鉴。

2 工程实例

六甲水电站系龙江梯级开发的第3个梯级电站，上游有下桥水电站和拔贡水电站，下游3.5km处为肯足水电站，电站坝址距河池市金城区22km。水库坝址以上集雨面积5500km2，总库容为1980×104m3，是一座以发电为主，兼顾灌溉效益的小型水电工程。该电站为坝后式电站，枢纽主要建筑物包括拦河坝、坝后式厂房、引水管道、开关站及右岸灌溉管，大坝的轴线总长度为133m，其中溢流段为77.4m，该坝最大坝高为40.5m，灌溉管道在右岸非溢流重力坝段埋设，设计灌溉面积为12000亩。该电站于1965年兴建，1968年开始运行，水轮发电机组是从匈牙利进口，电站机组运行至今已有40多年，设备已经超过报废期及带病运行效率低下，再加上机组为计划调配，额定水头和实际不匹配，运行状况不是很好，经过研究决定对该电站进行扩容改造，改造主要为两方面：（1）对原有的大坝两岸非溢流坝进行加高加固，在溢流坝段增设水力自控翻板闸；（2）对原有报废的1号、2号机组进行增容改造。

3 水力自控翻版闸在山区中的应用研究

在我国山区河流中水力自控翻板闸应用研究当中，目前主要研究的方向有以下四个内容：

（1）对水力自控翻板闸工艺设计及其配套的工程设计进行研究，以期可从技术上进一步升级改造。

（2）对水力自控翻板闸的施工技术进行研究，从中找出不足，以针对性进行改进。

（3）对水力自控翻板闸的技术性能、工程造价和同种闸坝工程进行详细对比，找出水力自控翻板闸与其他闸坝工程对比具有的优点及不足，对其中的先进之处进一步加强。

（4）对水力翻板闸在具体应用过程中的管

理事项，及管理过程中应该注意的要点进行研究，而加强对该方面的研究，可明显提高水力自控翻板闸在山区河流中的应用效能，避免在应用过程中出现问题。

4 水力自控翻板闸设计要点

4.1 水利自控翻板闸构成

目前所使用的水力自动翻板闸的主要构件为闸身、闸基、边墙、进水闸门、防护墩、冲砂闸以及一些配套设施等建筑物所组成，其中闸身是由闸板、支架（包括支墩、支臂、支腿）、钢轨以及滚轮构成，在对闸板和支架进行建设时均需要使用C30钢筋混凝土来进行构筑，其中的支臂及所用的滚轮用铸钢铸成，闸板使用螺丝固定在支腿上面，在支腿下部安装钢轨，支墩与支腿之间用支臂连接，闸基上面固定支墩，并且安装滚轮，这样当闸顶部的水位到达需要控制的水位之后，此时因为水压力的原因，闸板支腿上面钢轨和滚轮就会向前滑行，而支臂起到连接作用，并进行翻转开启，当水压力下降时，闸板又会在自身重力作用及水压力的作用下自动关闭。

4.2 翻板闸与平板闸、橡胶坝比较

为控制库区淹没，要求大坝能顺畅泄洪，本工程适合建设平面钢闸门闸坝、翻板闸坝和橡胶坝等3种坝型。由于该河段河流含沙量较大，且漂浮物比较多，橡胶坝坝袋容易划破，影响使用；且坝袋在洪水过流，会造成拍打损伤，年维护维修工作量大；平时运行期管理由人工或设备充放水控制坝袋壅高和放瘪，运行管理不方便，故不考虑橡胶坝型，仅对翻板闸坝和平板闸坝坝型进行方案比较。

在同等地质情况下，在工程布置上面，翻板闸坝所占用的过水断面宽度较小，平板闸需要启闭设备及启闭结构，而翻板闸不需要。平板闸运行可靠，但是其成本投入也相对较高，翻板闸运行成本低廉，却容易出现损坏和不能开启的情况发生，总之翻板闸和平板闸相比其工程所需投资较低、运行所需费用也较低，从经济投入及运行管理方面进行综合比较，水力自控翻版闸具有明显优势。

4.3 布置设计

根据原电站运行水头与机组设备不匹配的情况，增容改造采用在原溢流坝顶加设水力自控翻板闸壅水，即在溢流坝段加设8孔水力自控翻板闸，闸门高3m，每孔宽9.7m，总宽77.6m，共布设闸墩16个，墩厚0.3m，门叶厚0.2m，闸墩底部设锚筋与旧坝体连接牢固(为保证过流断面，在抬高坝前2年一遇洪水位，先将原溢流坝顶削低1m，然后安装水力自控翻板闸)。左、右岸非溢流坝加高加固。

4.4 设计可靠合理

通过收集大量的相关资料及进行细致的调查，对现有资源条件进行详细的分析整合，提出使用水力自控翻板闸来进行电站的改造，改造过程中，新增加装机11.5MW，并将原有报废的1号、2号机组进行增容改造，尽最大可能的对旧工程的潜力进行挖掘，以更充分的发挥出水资源的综合效能。本次增容改造在各个阶段都依据水利水电工程建设相关规定进行，设计符合相关标准，对水轮发电机组在进行增容改造过程中提出的技术方案，可在进行水力自控翻板闸改造中顺利实现，并且施工安装也较为顺利，安装结束之后，单机运行能超出力10%，机组运行状况稳定。

4.5 突出节约水资源、有效利用水资源，节能环保特点

在现有工程设施的基础上，在不增加水库淹没区域条件下，利用增设水力自控翻版闸，来抬高电站发电的运行水头，在尽最大可能利用现存设施的基础上，通过改造及更换机电设备来实现电站增容，在不额外增加水资源的条件下，有效的提高了电站的出力，更加充分的实现了电站水资源综合效益，节约资源及更充分利用水资源，环保。

5 水力自控翻版闸具备的优势及应用注意事项

5.1 水力自控翻板闸具备的优势

水力自控翻板闸采用我国某公司的定型设计产品，遵循经济、美观、安全、实用的原则。翻板闸具备以下优点：

（1）原理独特、结构简单、制作较为方便、作用良好及运行管理方便，运行成本低；

（2）翻板闸造价相对合理，施工简单，工期短，所需投资仅为普通门的一半左右；

（3）自控关闭及启动精准、运行时稳定性

佳，管理较为方便，省力、省事、省时；

（4）门体采用预制结构，仅有支撑部位采用金属结构、维修时方便，维修费用较低；

（5）控制水位，合理利用水资源，节能环保。

5.2 水力自动翻板闸的管理

对于翻板闸的管理，主要有以下三点：

（1）为了确保翻板闸门可在春季凌汛时以免遭受到排冰冲击的损坏，应该按照春季凌汛的实际情况及时打开冲砂闸门，以排泄冰凌，一般条件下在春季凌汛时，应该尽可能减少翻板闸的开启，适当对坝前的防护墩增强强度；

（2）而在冬季进行运作时，则应该在翻板闸门前采用人工破冰等防护措施，以防止翻板闸门打开；

（3）在主要汛期过后，工作人员必须对及时对闸门中漂浮的杂物进行清除，保证闸门的运行安全。

5.3 应用注意事项

（1）在山区河流使用水力自动翻板闸，在对闸址的选取过程一定要注意，保证闸前具有一段较为平直的河道，不能选择在弯曲的河道上，与此同时，河道线应该和闸轴线保持正交，以防止翻板闸由于水流的影响而侧偏进而造成失稳，影响闸门安全运行。

（2）为了防止水流冲刷河岸，必须要采取一定的措施，保证中间的闸门为倒门，并相对减少中间闸底板的高程。

（3）在对水力自动翻板闸门进行安装时，要注意严格控制安装定位准确，锚固稳固可靠，一定要注意控制好闸轴线，如果闸轴线在安装时存在问题，必然会导致闸门在运行时，出现一定的不灵活甚至不能启闭的现象。

（4）所有使用的配件均应该使用钢模，闸板的磨具用槽钢来制作，在加工时，必须在工程平台制作。

（5）不仅仅要保证闸门的形状、尺寸无误差，还应该确保闸门的刚度及强度符合标。

（6）构件连接部分尽可能使用螺栓连接，使得可拆卸自如、灵活方便，并且将变形的误差控制在工程允许范围内。

（7）在具体应用时，一定要注意实地勘测，因为如果河流上游树木、杂草很多，如果出现洪水，必然会使得树木杂草夹入闸门和墩墙间以及闸门和闸板间，造成闸门不能顺利的进行回位。因此应该经常组织人员进行一定的防污措施。

6 结语

（1）山区河流适宜修建水力自控翻板闸坝

山区河流漂浮物多，不宜修建橡胶坝，重力式闸坝工程投资大也不宜修建，宜修建水力自控翻板闸坝，并在水力自控翻板闸坝上游侧设置拦污浮筒，有条件的话，设1～2扇液压式水力自控翻板闸效果更好。

（2）适用于新建、改建及扩建小型水利水电工程

六甲水电站为扩建项目，在溢流坝上加设水力自控翻板闸坝，改善电站运行工况。改建项目，可将原已损坏的橡胶坝拆除改建水力自控翻板闸坝。新建项目，采用水力自控翻板闸坝结合液压式水力自控翻板闸坝，效果更好。

（3）符合节约资源环保的要求，充分发挥水资源效益

在扩建及改建项目在现有工程设施基础上，在不增加水库淹没条件下，通过加设水力自控翻板闸，提高了电站发电运行水头，在尽可能利用原有设施情况下，通过更换和改造已超期服役的机电设备，完成电站增容，在不另增加水资源的条件下，提高了电站出力，更充分的发挥了水资源效益，实现节约资源、环保和更充分利用水资源的目标。

（4）为机组增容改造小水电项目提供了成功经验借鉴

以机组增容改造为主的小水电挖潜技改提供了成功经验借鉴，带来了明显的经济效益，是一种投资省、见效快的有效方法。

1 周经渊，水力自控翻板闸门的研究与应用[J] .周经渊，水力发电报2007,（6）.

2 陈有才，黄日高，李春德.水力自控翻板闸门设计技术的改进[J].浙江水力科技，2003,(5）.

3 李品一.倾斜式水力自控翻板闸在南岗河水景观工程建设中的应用[J].人民珠江,2011,(02).

4 陈小山,张永标.水力自控翻板闸在全南县防洪工程中的应用[J].中国高新技术企业,2010,(16).

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.023

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1672-2469(2014)09-0077-03

韦永贡（1978年—），男，工程师。