望谟县桑郎水库工程金属结构布置分析

徐国杨，王 兵

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002）

1 工程概况

望谟县桑郎水库是桑郎河梯级开发规划中的第四级，位于贵州省望谟县东部桑郎镇境内，坝址以上集雨面积650 km2，多年平均流量10.7 m3/s，水库正常蓄水位505 m，总库容1480 万m3，最大坝高90 m，坝型为碾压砼拱坝，水库为中型，工程等别为Ⅲ等，枢纽大坝等主要建筑物为3 级，次要建筑物为4 级。

桑郎水库工程是集发电、灌溉、供水为一体的综合利用工程，灌溉面积19000 亩，电站装机容量12600 kW，水厂供水水源2 万t/d。

2 泄水系统金属结构

泄水系统水工金属结构设备主要设置在溢流表孔、冲沙兼放空底孔进、出口处，由溢洪道工作闸门，冲沙兼放空底孔进口事故闸门、出口工作闸门组成。

2.1 溢洪道工作闸门

坝顶表孔溢流，溢流段布置在坝顶中部靠右，设置3 孔，每孔设置1 扇弧形工作闸门，闸门布置见图1。

3 孔溢洪道共设置有3 扇弧形工作闸门，孔口尺寸为8.0 m×5.7 m(宽×高)，闸门型式为露顶式弧形钢闸门[1]，堰顶高程为500.00 m，底槛高程设置为499.70 m，考虑0.4 m 的风浪超高，工作闸门的实际孔口尺寸为8.0 m×5.7 m(宽×高)，设计水头为5.3 m。闸门面板外缘弧面半径为8 m，支铰高度为5 m[2]。

闸门采用液压启闭机操作，配置3 台型号为QHLY2×250 kN-3.0 m/3.1 m 的露顶式弧门液压启闭机，共用1 个液压动力站，设置3 套控制阀组分别控制3 孔闸门，其工作行程为3.0 m，吊点距为7.4 m。本闸门设置有闸门开度仪，用于自动控制或监测工作闸门的开度及运行，确保闸门的安全运行与操作。溢洪道工作闸门的启闭机设置1 套备用电源（柴油发电机组）[2]，确保大坝运行安全。

闸门运行方式为动水启闭，平时处于关闭状态，仅在水库需要泄水时才开启。闸门不允许门顶过水，若闸门需局部开启时，应避免闸门在振动区域长时间停留，保证闸门的运行安全。

图1 溢洪道弧形工作闸门布置图

2.2 冲沙兼放空底孔进口事故闸门

冲沙底孔布置在大坝左端非溢流坝段，在进口处设置1扇事故闸门，孔口尺寸为2.0 m×2.5 m（宽×高），设计水头为31 m，底槛高程为475.00 m，因上游淤沙高程为480.00 m，考虑水库运行多年以后的淤沙情况，故事故闸门采用上游面板、上游止水的型式，利用门体自重及加重块加重闭门。闸门型式为潜孔式平面定轮钢闸门[1]，行走支承采用悬臂轮行走装置，侧支承采用悬臂式侧轮。

闸门采用卷扬式启闭机操作，配置1 套型号为QPG630 kN-37 m 的高扬程卷扬式启闭机，单吊点启吊，启闭机安装在512.80 m 高程的启闭机室内。

事故闸门的运行方式为动闭静启，进口事故闸门和出口弧形工作闸门的联动运行方式为：当上游淤沙高程低于底槛高程时，事故闸门锁定于检修平台上，工作闸门处于关闭挡水状态；当上游淤沙高程超过底槛高程时，事故闸门下闸挡水挡沙，避免泥沙进入底孔或事故闸门门槽内，此时工作闸门可处于开启状态；当需要冲沙放空时，先关闭弧形工作闸门，事故闸门小开度提门充水平压后静水开启事故闸门，再开启工作闸门进行冲沙放空。

本闸门设置有水位差仪、闸门开度显示及控制仪各1 套，用于监测闸门前后的水位差，确保闸门的运行安全。

2.3 冲沙兼放空底孔出口工作闸门

在出口处设置1 扇工作闸门，孔口尺寸为2.0 m×2.0 m（宽×高），设计水头为31 m，底槛高程为475 m，上游淤沙高度5 m。工作闸门型式采用水流流态优良的潜孔式弧形钢闸门[1]，圆柱铰支承，闸门支铰高度为3.0 m，面板弧面半径为4.0 m[2]。闸门的运行方式为动水启闭。

闸门采用液压启闭机操作，配置1 套规格为QHSY500 kN/200 kN-3.4 m/3.6 m 的潜孔弧门液压式启闭机，工作行程为3.4 m，单吊点启吊，启闭机安装在483.50 m 高程的启闭机室内。本闸门设置有闸门开度仪(开度指示控制器)，用于自动控制或监测该闸门的开度及闸门的运行。工作闸门的启闭机设置1 套备用动力（柴油发电机组）[2]，确保大坝运行安全。

3 引水系统金属结构

在坝体上游左岸岸坡处设置取水口，紧靠冲沙底孔以充分利用其冲沙效果。为能充分利用C1d 组岩体的较好成洞条件的有利地质因素，同时又避免岸坡大开挖，节省高边坡治理及基础处理工程量，提高建筑物的安全性。采用洞口布置拦污栅、洞内布置取水塔[3]的方案，事故闸门检修平台与取水口交通洞连接，整个启闭机室均处于交通洞内。引水系统水工金属结构设备主要布置在取水口，取水口进口设置1 扇拦污栅和1 扇事故闸门，其布置见图2。

3.1 取水口进口拦污栅

在取水口进口处设置1 扇拦污栅，孔口尺寸为7.0 m×5.4 m（宽×高），设计水位差为4 m，拦污栅的型式为潜孔平面直立活动式拦污栅[4]，运行方式为静水启闭，清污方式采取提栅人工清污。拦污栅分2 节制造安装，每节栅体由栅条与支承框架组成，栅条与支承框架的连接采用焊接，行走支承及反向支承采用钢滑块。

闸门采用电动葫芦操作，采用1 套型号为CD2×100 kN-9 m的电动葫芦[4]，吊点距为3.72 m，电动葫芦安装在517.30 m 高程的门式排架下，拦污栅与电动葫芦接过拉杆连接。

拦污栅有设置1 套水位差检测装置，以监测拦污栅拦截污物情况，避免拦污栅前后水位差超过设计值，确保拦污栅的运行安全。

图2 取水口进口拦污栅、事故闸门布置图

3.2 取水口进口事故闸门

在取水口进口设置1 扇事故闸门，底槛高程为484.00 m，孔口尺寸为3.1 m×3.1 m（宽×高），设计水头为22 m。闸门型式为潜孔式平面定轮钢闸门[1]，行走支承采用悬臂轮行走装置，侧支承采用悬臂式侧轮装置，止水装置设置在闸门的下游面。闸门的运行方式为动闭静启，利用门体自重及水柱压力闭门[5]，采用门顶充水阀进行充水平压。

闸门采用卷扬式启闭机操作，采用1 套型号为QPG630 kN-25 m 的高扬程卷扬式启闭机操作，单吊点启吊，启闭机安装在515.00 m 高程的启闭机室内。

事故闸门井筒及启闭机室均在交通洞内，洞内湿度大、环境潮湿，闸门及启闭机易受腐蚀，考虑设备在运行过程中的安全性，本闸门及启闭机防腐[1]需考虑防腐、防潮的设计，特采用冷喷锌加涂漆防腐的方式防腐，相比热喷锌加涂漆防腐方式的使用寿命更长，保证了闸门及启闭设备在洞室内运行的防腐蚀质量。

4 结语

金属结构设备的合理布置及设计对整个工程的安全运行和检修有着极其重要的意义。桑郎水库金属结构设计结合工程布置，合理设计了拦污栅、闸门的型式，并根据拦污栅及闸门的运行工况，合理选定了启闭设备，确保了各部位闸门在工程运行中的可靠性与安全性；其中的洞室引水系统设计值得同类工程借鉴与参考。

本工程2018 年2 月下闸运行至今，经历了2 年的洪水考验，基本达到了设计意图，结合现场情况，洞室内布置闸门及启闭设备，采用的特殊防腐方式取得了较为理想的效果，满足工程的整体运行要求。