过鱼设施金属结构布置与设计

2016-08-10臧海燕韩四保王兴隆

东北水利水电 2016年7期

关键词：金属结构

臧海燕，刘　浩，韩四保，王兴隆

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；2.丰满大坝重建工程建设局，吉林省吉林市 132000）

过鱼设施金属结构布置与设计

臧海燕1，刘浩1，韩四保2，王兴隆2

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021；2.丰满大坝重建工程建设局，吉林省吉林市 132000）

［摘要］为了不影响鱼类的洄游、繁殖、生长，丰满重建工程设置了升鱼机结合上游鱼道方案的过鱼设施。本文介绍了丰满重建工程过鱼设施金属结构布置，着重阐述了集鱼系统和集鱼箱运输系统金属结构布置与设计、集鱼箱和升鱼机方案设计。

［关键词］过鱼设施；金属结构；丰满重建工程

1　工程概述

丰满水电站全面治理（重建）工程过鱼设施布置于右岸，采用升鱼机结合上游鱼道方案，由集鱼系统、集鱼箱、集鱼箱运输系统、泄水槽、防洪闸及鱼道出口等部位组成。可研阶段，集鱼系统布置在靠近右岸的5号与6号机组段尾水管出口上部；技施阶段，根据“丰满过鱼设施集鱼系统模型试验”成果，结合尾水挡墙将集鱼系统布置在厂房尾水渠右岸。集鱼系统由集鱼渠道、集鱼渠道进口检修闸门及工作闸门、赶鱼栅、集鱼池、集鱼箱、集鱼池活动式和固定式拦鱼栅等组成。集鱼箱运输系统由集鱼池至升鱼机轨道始端之间的集鱼箱转运电动葫芦升鱼机（承载集鱼箱的运输装置）及其轨道，升鱼机轨道末端至汇鱼池之间转运电动葫芦等组成。汇鱼池泄水槽进口设一道拦鱼栅，用于泄水时拦鱼。在上游鱼道进口处设一道防洪闸工作闸门及其启闭设备，用于阻挡鱼道上游洪水。不同高程的5个上游鱼道出口，各设一道工作闸门及其启闭设备，用于调节鱼道内水位，使之与库区内水位匹配并在鱼道检修时挡水。过鱼设施鱼道部分分4个布置方案，各方案的金属结构设备及技术参数相同，仅5个上游鱼道出口的位置因鱼道布置的不同而有所不同。

2　集鱼系统布置

集鱼系统位于厂房尾水渠右岸，结合尾水挡墙布置。其金属结构设备包括：集鱼渠道进口检修闸门、工作闸门、赶鱼栅、集鱼池活动式和固定式拦鱼栅等组成。集鱼渠道进鱼口宽2.5 m，在进口处设有一道平面检修闸门，用于集鱼渠道、工作闸门、集鱼池、拦鱼栅及其埋件的检修，检修闸门平时存放在位于集鱼渠道右侧的门库内，检修使用时，由临时起吊设备进行操作。集鱼渠道检修闸门后布置一道一字工作闸门，集鱼时，一字工作闸门局开，配合集鱼渠道形成诱鱼水流；非集鱼时段，一字工作闸门全部开启。集鱼渠道进口一字工作闸门与集鱼池之间布置一道移动式赶鱼栅，开始集鱼时，赶鱼栅停放在集鱼渠道进口，并处于打开状态，待洄游鱼聚集到集鱼渠道内后，赶鱼栅关闭并由位于尾水挡墙顶部的走行设备带动沿集鱼渠道运行，将鱼驱赶至位于集鱼渠道端部的集鱼池内。集鱼池入口设一道活动式拦鱼栅，赶鱼栅将鱼驱赶至集鱼池后，活动式拦鱼栅关闭拦鱼，配合集鱼箱进行集鱼，此时，赶鱼栅可返回开始下一个集鱼循环。在集鱼池与消能池之间，设置一道固定式拦鱼栅，用于防止集鱼池内的洄游鱼从集鱼池进入消能池。

3　集鱼箱运输系统

集鱼栅将鱼驱赶至位于集鱼渠道端部的集鱼池内后，采用200 kN电动葫芦将盛有一定数量鱼的集鱼箱从186.00 m高程处的集鱼池内吊起，运至位于厂前区205.0 m高程的升鱼机装置上后，升鱼机通过轨道，横穿厂前区，爬升至高程249.30 m轨道末端的汇鱼池边，再利用200 kN电动葫芦将集鱼箱吊起，越过高程为253.3m集鱼池挡墙，将集鱼箱放置在高程为249.30m的汇鱼池内，将鱼放出，完成运鱼过程。集鱼箱数量共2个，交替使用。

图1　集鱼系统金属结构设备布置

4　集鱼箱方案设计

集鱼箱又称集鱼斗，是将鱼通过升鱼机运输至上游鱼道的容器，根据集鱼系统布置及集鱼箱的集鱼、运输、投放鱼等要求，同时考虑集鱼箱结构的复杂性和操作控制方便性等因素，集鱼箱设置有盖板、翻板门、气（液）动装置、无线控制装置。集鱼箱提升离开集鱼池水面时，利用气动装置使盖板下翻，盖板考虑做成隔栅形式，减少开关门阻力，加快速度，防止鱼类跃出。投放时，利用气（液）动装置使底部翻板门张开，将鱼投放。采用电动增氧机或气动装置对鱼类进行补气，使集鱼箱可长时间运移。集鱼箱与集鱼池之间设导向装置，以免集鱼斗起升过程中过分晃动。为使集鱼箱在斜坡上运输时水深一致并便于投放，集鱼箱底板呈倾斜布置，集鱼箱上部四壁设一定高度的格栅结构，以利于集鱼斗从集鱼池内吊起时多余的水从四周溢出。为保证集鱼斗内的水在水平路面和斜坡路面均不溢出，集鱼斗长度方向两侧的密封盛水侧壁的高度设一定的高差。

集鱼箱上装设的增氧机与溶解氧检测仪相连接，可以自动检测水体的溶解氧，通过设定溶解氧的范围，从而自动控制增氧机的启闭。集鱼箱的供电电源选用蓄电池供电，蓄电池的容量满足供氧装置、气（液）动装置等的供电要求，且便于更换。

5　升鱼机方案设计

丰满升鱼机布置为斜坡式升鱼机，运行坡度大，距离长，升鱼机基础的坡度为11.25%，运行距离约473 m。

升鱼机主体结构为台车结构，四点支撑。升鱼机车架为箱型梁、工字形梁和钢板焊接为一体的金属结构件，兼作走行支撑梁和集鱼箱承载梁，车架结构设计结合集鱼箱结构统一考虑，并对集鱼箱与升鱼机（集鱼箱运输装置）的配合结构进行专项研究，以满足使用方便、与集鱼箱的转运系统衔接良好、方便鱼类投放等要求。

为了解决升鱼机和集鱼箱的存放问题，在升鱼机的牵引绞车机房内留有升鱼机和集鱼箱的存放空间，将升鱼机的轨道延长至绞车机房内，非过鱼季节，将升鱼机和集鱼箱存放在绞车机房内的轨道上。

升鱼机在坡段的驱动运行方式选用绞车牵引式，升鱼机在水平段的驱动运行方式采用自行式，自行式的动力源拟采用蓄电池。为满足升鱼机由坡段过渡至水平段运行时自动切断与牵引轿车的连接转为自行模式，以及由平断自行过渡到坡段时自动与牵引绞车钢丝绳相连，在升鱼机的牵引绞车与主体结构之间设液压自动挂脱梁式吊具，自动挂脱梁设支撑轮在轨道上运行，在斜坡轨道端部设碰撞式缓冲器对其进行限位。自动挂脱梁运行至斜坡轨道的下极限位置时，升鱼机主体结构已全部运行至水平轨道上，与挂脱梁脱开后，开始自行。挂拖梁与绞车钢丝绳保持联接，原地待命，待升鱼机主体结构携带集鱼箱自行回到脱开位置，穿销对位传感器发出信号，液压穿轴装置动作，升鱼机主体结构与自动挂脱梁联接，由绞车牵引爬坡运行。吊具与绞车、绞车自行等过程可以通过现地手动或无线遥控来实现。