五台山风景名胜区清水河环境治理与生态建设项目的闸门设计及运行管理

2015-12-25张医娟

山西水利科技 2015年2期

张医娟

（山西省水利水电勘测设计研究院山西太原 030024）

1 五台山风景名胜区清水河流域设计的重要性

五台县有极为丰富的旅游资源，五台山雄峙县境东北，为祖国四大佛教名山之一。另外，随着忻阜高速公路建成通车，对清水河沿岸发展布局和生态环境等方面提出了新的要求。本工程位于五台山风景名胜区内和进五台山的忻阜高速公路一侧，是五台山的风景线和窗口，是提高景区品位、打造魅力旅游线的迫切要求。通过河道疏浚清理、堤岸加固、固槽、蓄水美化、通航等措施，为五台山景区内河道两岸绿化和景观建设创造了基础平台，并可将五台山风景区建设成为全国领先、全省具有示范带动作用的重要旅游景区。

2 五台山风景名胜区清水河流域水工布置描述

为结合五台风景区的布局，根据总体建设方案，本水利工程在忻阜高速公路五台山出口处的石咀布设蓄水景观区，形成水域面积8．4万m2。通过对石咀处河段进行蓄水，营造跌水景观，建一座高10．65m，长110 m的壅水坝，混凝土结构，为与营造“高山流水”的瀑布景观相协调，在下游坝坡外露面砌筑浆砌条石，在坝顶高程布置三孔钢坝闸，闸孔宽×高为27m×3．0 m，闸室采用C25钢筋混凝土结构。闸门启闭设备采用集成式液压启闭机，启闭机布置在闸门边墩和中墩内；闸顶布设廊桥与左岸大石公路和右岸栈道相通，可供工程管理和游客通行。在坝体中部布设泄水底孔两孔，孔口尺寸为1.5m×1.5m。

清水河望海寺（明月池）～白云寺段河道长2.4km，现状纵坡较陡，在疏浚河道、调缓纵坡的基础上，共布设有8座通航建筑物枢纽，除末级（下游）通航建筑物枢纽仅设壅水坝外，其它7座通航建筑物枢纽均包括壅水坝和船闸，每座坝壅水长度300 m。壅水坝布置于河道左岸靠山体侧，船闸布置于河道右岸靠进山公路侧，以便运行管理。

图1 卧倒钢闸门与启闭机图

3 五台山风景名胜区清水河流域金属结构布置描述

五台山风景名胜区清水河流域金属结构布置包括石咀壅水坝金属结构和通航枢纽金属结构。

1）石咀壅水坝金属结构包括：蓄水钢坝闸门和冲砂闸门。

（1）蓄水钢坝闸门孔口型式为露顶式，孔数3孔，设置闸门3扇，每孔宽27m，高3m，设计水头3m，闸门选用旋转式平板钢闸门，闸门的运行方式为动水启闭，选用2×1000 kN液压启闭机起吊。

（2）冲砂闸门孔口型式为潜孔式，孔数为2孔，设闸门2扇，孔口尺寸1.5m×1.5m（宽×高），设计水头3.0 m，闸门选用滑动式平板钢闸门，闸门的运行方式为动水启闭，选用LQ-50kN螺杆启闭机起吊。

2）通航枢纽金属结构包括8座钢坝闸门和船闸，船闸又包括上闸首工作闸门、检修闸门；下闸首工作闸门、检修闸门；输水廊道检修闸门、充水闸门和泄水闸门。

（1）钢坝闸门孔口型式为露顶式，孔数8孔，设置闸门8扇，每孔宽20 m，高3m，设计水头3m。闸门选用旋转式平板钢闸门，闸门的运行方式为动水启闭。选用2×800 kN液压启闭机起吊。

（2）上闸首工作闸门通过立卧来实现开启与关闭，起到船闸过船作用和挡洪水作用。上闸首工作闸门孔口型式为露顶式，孔数为7孔，设闸门7扇，每孔宽度6.0 m，设计水头1.2m，闸门选用卧倒平板钢闸门，闸门为静水启闭，选用2×100 kN液压启闭机起吊。卧倒钢闸门与液压启闭机示意图如图1所示。

（3）上闸首检修闸门孔口型式为露顶式，孔数为7孔，设闸门7扇，每孔宽度6.0 m，设计水头1.2m，闸门选用浮箱平板钢闸门，闸门为静水启闭，人工操作。

（4）下闸首工作闸门主要是挡船厢内的升降水位，通过关闭或开启使游船通过船闸，以保证通航的顺利进行。孔口型式为露顶式，孔数为7孔，设闸门7扇，每孔宽度6.0 m，设计水头7.05m，闸门选用一字平板钢闸门，闸门为静水启闭，选用400 kN液压启闭机起吊。

（5）下闸首检修闸门孔口型式为露顶式，孔数为7孔，设闸门7扇，每孔宽度6.0 m，设计水头1.5m，闸门选用浮箱平板钢闸门，闸门为静水启闭，人工操作。

（6）系船柱：每级船闸设8根系船柱，每根系船柱有浮筒、滚轮、轨道槽组成。系船柱运行方式：浮筒吃水深1.56m，缆帽露水面1.12m。船只进入船闸，缆绳套在缆帽上，系船柱随水位上升，可起到船只升降和安全作用。

（7）廊道充、泄水闸门孔口型式为潜孔式，孔数各为7孔，设闸门各7扇，孔口尺寸1.2m×1.2m（宽×高），设计水头8.55m，闸门选用滑动式平板钢闸门，闸门为动水启闭，选用100 kN液压启闭机起吊。

（8）廊道检修闸门孔口型式为潜孔式，孔数为7孔，设闸门7扇，孔口尺寸1.2m×1.2m（宽×高），设计水头8.55m，闸门选用滑动式平板钢闸门，闸门为静水启闭，选用50 kN手拉葫芦。

4 钢坝闸门设计特点及启闭机选型

闸门是启闭水工建筑物过水孔口的重要设备之一，按水利水电工程的综合利用需要，它能够全部或局部开启这些孔口，可靠地调节上下游水位和流量，以获得防洪、灌溉、引水发电、通航、过木以及排除泥沙、冰块或其它漂浮物等效益。闸门的布置和型式，必须结合工程的整体规划和水工建筑物的总体布置进行技术经济比较，做到技术先进、经济合理、安全适用。石咀蓄水工程和通航枢纽中的闸门孔口都较宽，水头低，都选用底横轴旋转钢坝闸门，克服了橡胶坝易老化，易破损等问题。在立门蓄水卧门排洪方面都有优势，简单美观，通过调节水位，利用闸门门顶过水形成瀑布景观。泄洪时塌坝，坝体在坝底板高程以下，不会形成阻水现象。泄洪后，根据上游来水情况，当上游达到需要设定的水位时，启动钢坝的驱动装置，可以随时立坝蓄水，塌坝与升坝都是人为控制，安全性高。

与钢坝闸配套的启闭设备都选用液压式启闭机。液压式启闭机是利用液体的压力能来传递能量的一种传动方式。液压油缸结构简单，传动平稳，液压传动与电气控制结合便于实现自动化，缓冲性能好，调速方便。启闭机结构紧凑，体积小，重量轻，但承载能力却很大。跟卷扬式启闭机相比，省去启闭机房的设置，节省空间，减少水工投资。液压启闭机还可以实现一机几门的启闭，克服卷扬机一机一门启闭的弊端。钢坝闸与液压启闭机示意图如图2所示。

图2 钢坝闸与液压启闭机图

5 五台景观船闸闸门运行管理

船闸运行要注意：（1）天气预报，暴雨到来时应及时塌坝，保证行洪安全。（2）闸门启闭时，要观察运行过程中是否平稳，止水是否正常。（3）应注意门体部分是否有振动现象发生，如发现问题应及时分析处理。（4）闸门应按设计要求及规程、规定，对连接转动部分进行定期的检修维护。（5）根据门体损坏情况，进行防腐及止水橡皮更换工作。（6）禁止在钢坝闸立坝状态下处理各种故障，冬季钢坝闸塌坝运行。（7）洪水时船闸上闸首工作门闭门挡洪，下闸首工作门处于开启状态。（8）经常保持设备油漆完好，保持中控室内整洁、通风、管道周围无污物，启闭机室定期通风，定期检查集水坑内集水情况。（9）启闭机及闸门的检修应根据检修制度，有计划地定期进行。（10）操作人员应经常巡视运行状态的各部设备，遇有异常情况应立即停机处理。（11）做好运行记录，每次运行应记录日期、运行时间、开度、各点压力、运转状况等。