合页活动坝在防洪水库中的应用

李元奇 蒲继刚 张乔军

1 工程介绍

平举水电站工程位于贵州省松桃县大坪乡白果村平举寨，站址距县城15km，有松印（松桃-印江）公路通过，接有7km乡村公路直达站址，交通较方便。水库坝址松桃县城上游、松桃河干流上，松桃河属于长江流域?水水系，为沅江一级支流，是松桃河梯级开发的第二级电站。平举水电站工程于2006年开工建设，2008年竣工投产发电。平举水库坝址以上集雨面积593km2，水库总库容为719万m3，正常水位以下库容为567万m3，电站装机为 2×2000kW。

电站枢纽布置：挡水建筑物为浆砌石重力坝+翻板坝组合，泄水建筑物为坝顶溢洪，取水建筑物为坝身埋管引水，坝后式发电厂房的布置形式。挡水固定坝为浆砌石重力坝，最大坝高21.7m，坝顶长150.25m。泄水建筑物为坝顶中部溢流坝段，总长90m，堰顶高程为374.66m，堰体由平直段和曲线段组成，曲线段后接1：0.8的直线和反弧段，后采用挑流消能。堰顶布置9扇（宽×高）10m×5m的翻板闸门，当洪水超过正常蓄水位379.35m时，闸门开始自动打开，坝顶开始溢流，洪水的溢流分别从闸门顶部自由出流和闸门底部的孔口出流。

平举水电站工程现状挡水建筑物为浆砌石重力坝+翻板坝组合，采用自动翻板泄洪，工程主要任务是发电，水库原设计无防洪任务。

2 合页活动坝的特点

合页坝的坝面钢结构面板和驱动机构可抵御洪水、砂石及大型漂浮物的冲撞，受力条件好，坚固稳定；完美解决抗冻问题，抵御局部冰压力，较混凝土结构在冰冻地区的冻涨问题得到有效的解决；此外，在冰面的冻胀压力下，合页坝坚固的坝体随着冻胀移动，机械安全阀组系统装置将迅速调整液压缸内油压，做出相应的退让反应，削弱冻胀引起的破坏力，从而保护合页坝不损坏，特别适用于寒冷冰冻地区。合页坝在敦化牡丹江上已经过严冬考验，目前运行状况良好。

安全可控度高。当洪水位超过坝顶一定高度（事先设定），将会引起液压系统内油压升高，超过设定压力时，机械溢流装置将开启泄压（开度可控），使得合页坝坝面下降，保持水位高度不超限；当大流量洪水通过时，水流对坝面连续冲击下，液压系统压力会陡然上升，此时安全溢流阀（机械）连续开启，坝面会有序的迅速降落。

合页坝采用暗藏式支撑，低重心，坝面上下游基础落差小，几乎紧贴河床，对于旧基础改造开凿量极小，非常适合各类活动坝的改造项目，节省土建工程量。

合页坝的自控系统控制方式灵活多样。上位机远程、异地、网络化集中管理，全自动控制及现场手动控制，三种方式之间存在互锁关系，客户根据自己需要，可随机选择一种方式控制。通过远程视频网络，传输实时现场画面，可以融入各地方水务局水情测报和防洪调度系统，同时控制系统对液压泵站进行监视保护，主要包括液压系统压力（包括压力传感器和压力继电器）、油位、油温、油过滤器堵塞等。

合页坝可根据河道蓄水能力，实现任意高度挡水，坝面可在任意设定角度范围内停留支撑，同时还可实现单扇或多个坝扇任意组合或同步调节，减少水流对下游的冲刷。所有坝面数百米可迅速调节成一条水平直线，便于集成化、模块化控制，形成城市河道中一道亮丽的风景线。

合页坝景观效果好，可根据景观及相关规划要求设置挑水板，形成多种造型的美丽水帘或瀑布，同时挑水板还起到保护液压缸的作用，避免水流长期对液压缸的冲击，延长液压缸寿命。

3 平举水电站防洪功能改造方案

根据平举水电站工程现状及下游县城近期防洪要求，平举水电站防洪功能改造方案：改造自动翻板坝为可控泄洪的合页坝，增设放空兼冲砂底孔，增设水情自动测报系统。

合页坝布置于原固定重力坝溢流坝段堰顶，设计挡水高5.0m，净宽89.4m，采用15扇5.96m宽合页坝，两侧各留30cm做侧墙止水。合页坝面板采用全钢材料，单扇坝面规格选用5.0m×5.96m，共15扇。每个面板均采用2支液压缸控制其升降，采用PLC电控操作系统控制液压缸伸缩。

本次设计在左坝段破坝增设放空冲沙底孔，增大水库洪水调节库容，进口设工作和检修平板闸门各一套。进口采用喇叭口体型，底板高程365.0m，后接3.0m×3.0m有压短涵洞穿过大坝；闸门井与左岸连接公路间布置长30m、宽5m的C25钢筋混凝土交通桥进行连接。

4 水库运行调度

平举水电站正常蓄水位为379.35m，根据洪水预报，通过放空底孔提前将库水位降至366.00m高程。当洪水来临时，水位超过合页坝堰顶高程374.66m时，洪水就自由下泄（最低运行水位366.00m时合页坝全部放倒不挡水）；当库水位超过378.00m时，逐渐关闭底孔及合页坝的其中三扇，库水位达到378.5m时底孔和三扇合页坝全部关闭；库水位超过378.50m，再逐渐关闭合页坝的其中两扇，库水位达到379.00m时两扇合页坝全部关死；库水位超过379.00m，再逐渐关闭合页坝的其中一扇，库水位达到379.50m时该扇合页坝全部关死，库水位在水位366.00～379.35m之间时，水库最大泄量不能超过1066m3/s；若库水位还继续上涨，则说明洪水标准超过30年一遇，则打开合页坝的另外一扇，库水位超高379.50m时，水库由下游县城的防洪调度转为大坝安全调度，继续打开关闭的合页坝，直至全部打开位置。退水时段逐渐关闭闸门，直到水位降至正常蓄水位379.35m；在整个洪水调度过程中，绝对不允许下泄的最大流量大于来水的洪峰流量。

有效利用平举水电站设置的水情测报系统，完善洪水预报方案，并结合洪水预报编制平举水电站洪水调度运用计划及汛期防洪调度预案，为县城的防洪安全提供安全保障。

5 结论与建议

通过平举水电站防洪改造，结合水情自动测报及合理调度，可使松桃县城现状的防洪能力由20年一遇提高到近30年一遇。为减少松桃县城受灾范围，降低人民的生命和财产损失，为社会安定团结、经济发展提供保障。因此，建设平举水电站防洪改造应急工程，是必要的，也是迫在眉睫的。