水源水库输水洞进口分层取水金属结构设计

马骥

摘 要：文章以喻家河水库工程为主要研究对象，对引水洞进口金属结构设备的实际运行方法进行了深入的研究，并且分析了实际的水生态环境条件与需求，阐述了进口分层取水的布置方式、金属结构设施的选型、参数筛选与设计中应该要注意的地方，水库工程的质量得到保障，提升了工程的经济效益。

关键词：引水洞 金属结构设计 防腐设计

1.工程概况

喻家河水库主要用于恩施市的农业灌溉及人畜饮水。坝址控制流域面积197km2，正常蓄水位540.0m，总库容971万m3，本工程属四等小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等。主要建筑物的设计级别，水库大坝、坝身泄洪建筑物、供水管道进水口等主要建筑物为4级，其他建筑物为5级。枢纽布置包括水库工程及灌溉输水工程两大部分，水库工程包括大坝、溢流表孔和冲砂洞。灌溉输水工程包括灌溉输水进水口、输水管道和附属设施，输水管道长18.42km。

2.进水口设计

右岸5#溢流坝段坝设取水口，为深式进水口，进水口轴线距溢流坝段水平距离为20.75m，进水口分层布置，上层进水口底板高程为526m，下层进水口底板高程为514m，进口设事故闸门，事故闸门孔口尺寸均为2×2m（B×H），后接DN2000mm钢筋混凝土输水管，上下层引水管在坝后合并，出口中心高程503.70m，坝后接DN2000mm闸阀，闸阀后接DN2000mm预应力混凝土输水管沿右岸渠道铺设。

由于水库50年淤沙高程513.86m，进水口底板高程宜高于此高程。根据引水流量要求，设计取管径为2.0m，因此可初步拟定进口底板高程为514.0m，并根据计算确定水库死水位。

根据规划要求，常遇水位530.0m时设计引用流量为4.80m3/s，正常蓄水位540.0m时，最大引用流量为5.24m3/s，根据以上参数选择供水管线管径等参数，并计算死水位时管线过流能力。

根据戈登公式，进水口最小淹没深度按式（1）计算。

3.金属结构设计

3.1输水系统进口金属结构布置

由于水库污染物的量相对较小，故进口只设计了一道拦污栅，并且一道是清污机槽。拦污栅槽依照检修闸门来进行设置，并且依照实际所需来完成检修闸门的设置。

3.1.1输水洞上进口

输水洞上进口设一道拦污栅和一道事故闸门。

（1）输水洞上进口拦污栅。进水口设一道拦污栅，共1孔，孔口尺寸2.8×3.2m（宽×高），拦污栅底槛高程526.0m，拦污栅垂直布置，栅片间距100mm，设计水头差4.0m，过栅流速V≤1.0m/s；拦污栅采用平面框架结构，主梁及边梁采用Ⅰ20a工字钢，采用铸铁滑块支承，拦污栅整体制作；拦污栅底部带有齿耙，采用提栅清污；拦污栅与拉杆连接，平时锁定于检修平台。拦污栅启闭及清污由进水塔顶启闭机房内的QP-100kN固定式卷扬机操作，由卷扬机提至检修平台进行检修及清污。

（2）输水洞上进口事故门。上进水口设一道事故闸门，共1孔，孔口尺寸2.0×2.0m（宽×高），高程526.0m，闸门强度按16.05m水头差设计，闸门形式为潜孔平面定轮闸门，门体主材为Q235B。闸门由面板、主梁、水平次梁、纵梁、边柱、主轮，导向轮、止水装置组成。

闸门运行条件考虑按水库正常蓄水位540.0m，下游526.0m水位组合设计，闸门运行方式考虑动水启闭。闸门启闭设备选用QP-400KN型固定卷扬式启闭机，闸门利用门顶水柱加重闭门。

3.1.2输水洞下进口

输水洞下进口设一道拦污栅和一道事故闸门。

（1）输水洞下进口拦污栅。进水口设一道拦污栅，共1孔，孔口尺寸2.8×3.2m（宽×高），拦污栅底槛高程514.0m，拦污栅垂直布置，栅片间距100mm，设计水头差4.0m，过栅流速V≤1.0m/s；拦污栅采用平面框架结构，主梁及边梁采用Ⅰ20a工字钢，采用铸铁滑块支承，拦污栅整体制作；拦污栅底部带有齿耙，采用提栅清污；拦污栅与拉杆连接，平时锁定于检修平台。拦污栅启闭及清污由进水塔顶启闭机房内的QP-100kN固定式卷扬机操作，由卷扬机提至检修平台进行检修及清污。

（2）输水洞下进口事故门。下进水口设一道事故闸门，闸门孔口尺寸2.0×2.0m，底坎高程514.0m，闸门强度按28.05m水头差设计，闸门形式为潜孔平面定轮闸门，门体主材为Q 235B。闸门由面板、主梁、水平次梁、纵梁、边柱、主轮，导向轮、止水装置组成。

闸门运行条件考虑按水库正常蓄水位540.0m，下游514.0m水位组合设计，闸门与拉杆连接，拉杆平时锁定于检修平台。闸门运行方式考虑动水启闭。该闸门启闭设备选用QP-630KN型固定卷扬式启闭机，闸门利用门顶水柱加重闭门。

3.2泄洪冲沙系统金属结构布置

3.2.1泄洪冲沙底孔

（1）进口事故门。闸门孔口尺寸2.0×3.5m，底坎高程505.5m，闸门强度按36.55m水头差设计，闸门形式为潜孔平面定轮闸门。门体主材为Q 235B。闸门由面板、主梁、水平次梁、纵梁、边柱、主轮，导向轮、止水装置组成。

闸门运行条件考虑按水庫设计洪水位542.05m，下游505.5m水位组合设计，闸门运行方式考虑动闭静启。该闸门启闭设备选用QPG-1×630KN固定高扬程卷扬式启闭机，闸门利用闸门门顶水柱闭门。

（2）出口工作闸门。冲砂闸共1孔，孔口尺寸为2.0×3.0m（宽×高），底槛高程为505.5m，闸门强度设计水头为36.55m，闸门型式为潜孔式弧形钢闸门。

弧门的启闭机选型在弧门液压启闭机与弧门固定式卷扬机之间作方案比较，选用液压启闭机作为该闸门的启闭设备。启闭设备初步确定选用QHSY-500KN/150KN-4.5m型摇摆式液压启闭机，吊点设在闸门顶部。启闭机油缸采用固定摇摆式支承，吊耳采用自润滑球面滑动轴承，与闸门和铰支座联接，启闭机工作行程为4500mm，启闭机由油缸总成、液压泵站总成、液压管道、埋件和电气设备等组成，液压启闭机配备一套独立的液压泵站。液压泵站和电控设备布置在514.5m高程液压启闭机房内，液压管路经高压软管与液压油缸连接。

3.2.2表孔溢洪道

表孔溢洪道设在大坝中部，设3孔表孔弧形工作闸门，孔口尺寸为12.0×6.15m（宽×高），底槛高程为533.85m，闸门强度设计水头为6.15m，闸门型式为露顶式弧形钢闸门，门高6.6m。

3.3金属结构防腐设计

（1）闸门及其埋件外露表面采用喷锌防腐，面漆为深灰色；埋件的埋入部分表面（与混凝土接合表面）采用涂水泥砂浆防腐；

（2）喷锌厚度120μm（最小局部厚度≥120μm），锌涂层与钢基体平均接合强度q=5.9N/mm2，涂锌层密度值62g/cm2。

（3）喷锌后用H04-1环氧云铁底漆封闭，喷涂涂层为一道（涂刷则为二道），涂层总厚度（干膜）为80μm；再用J0501银灰色氯化橡胶作表面漆二道封闭，表面涂料漆膜厚度为100μm。

（4）涂料涂装：①底漆二道：H06-1-1环氧富锌底漆，干膜厚度100μm；②中间漆一道：H53-6环氧云铁防锈漆，干膜厚度80μm；③面漆一道：B52-12丙烯酸聚氨脂，干膜厚度100μm。

4.结束语

综上所述，水源水库输水洞进口分层取水金属结构设计在水库工程中尤为重要，会在很大程度上影响水库的整体质量，因此相关工作人员一定要科学设计、严格实施，进而使水库工程的质量得到保障，提升工程的经济效益及社会效益。

参考文献：

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[2]勒兆岚，应国华.山口岩水利枢纽进水口分层取水金属结构设计[J].江西水利科技，2012（01）：4-6.

[3]马银珍.阳坡水库金属结构改造设计[J].山西水利科技，2010（04）：13-14+24.