水力自控翻板閘在團山子攔河壩中的應用

1、    水力自控翻板閘在團山子攔河壩中的應用    姜麗【摘 要】通過對團山子攔河壩工程壩型的選擇進行分析，提出了水利自控翻板閘在本溪市太子河上的實際應用，指出了蓄水后既能改善城市生態(tài)環(huán)境，又能滿足城市防洪要求，為相關(guān)工程提供了有益的借鑒?！娟P(guān)鍵詞】翻板閘；防洪；生態(tài)；推廣 tv663+.8 b t2011-12(03)-16181 概況團山子攔河壩工程位于太子河（本溪市城區(qū)段）干流上，壩址左岸壩軸線端點位于濱河南路堤腳附近，軸線坐標：x=71491.72，y=59467.30，右岸壩軸線端點位于沙窩，軸線坐標： x=71667.77，y=59345.6

2、2。工程等級為等，其主要建筑物級別為級，次要建筑物及臨時建筑物亦為級。團山子攔河壩工程壩長214m,壩址以上回水長度約為4.1km,回水面積約為123萬平方米。團山子攔河壩工程的修建對改善地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟建設的協(xié)調(diào)統(tǒng)一具有重要意義。2 閘板的選用依據(jù)本溪市的城市規(guī)劃，需在河道上修建一座攔河壩，以便形成一片人工水域。根據(jù)管理運用方便、經(jīng)濟實用、洪水期不影響河道行洪的原則，壩型選用水力自控翻板閘門（以下簡稱翻板閘）。水力自控翻板閘門總長204.6m，每扇寬×高為10m×5m，共20扇。為防止汛期一些漂浮物和浪材對門體造成破壞，在翻板閘前布設混凝土防護墩，間距

3、5.0m。水力自控翻板閘是利用水力和閘門重量平衡的原理，增設阻尼反饋系統(tǒng)來達到閘門隨上游水位抬高，而自動逐漸開啟泄流；上游水位下降，而自動逐漸回關(guān)蓄水，使上游水位始終保持在要求的范圍內(nèi)（即上游正常水位）。它是一種雙支點帶連桿的閘門，它是根據(jù)閘前水位的變化依靠其水力平衡作用，自動控制閘門開啟和關(guān)閉，此種閘門由門葉、支腿、支墩、滾輪、連桿等部件組成，當上游來流量加大，門上游水位抬高，動水壓力對支點力矩大于門重與摩阻力對支點力矩時,閘門自動開啟到一定傾角，直到在該傾角下,動水壓力支點力矩等于門重對支點力矩，達到該流量下新的平衡，流量不變時開啟角度也不變，而當上游流量較少到一定程度時，使門重對支點力矩

4、大于動水壓力與摩阻力對支點力矩時，翻板閘可自行回關(guān)到一定角度，達到該流量下新的平衡。翻板閘結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1水力自控翻版閘結(jié)構(gòu)圖攔河壩蓄水效果如圖2所示。圖2攔河壩蓄水效果圖3 水利自控翻板閘的優(yōu)點（1）原理獨特、作用微妙、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行安全。（2）施工簡便、造價合理，投資僅為常規(guī)門的1/2左右。（3）自動起閉，自控水位準確，運行時穩(wěn)定性良好。管理方便安全、省人、省事、省時、省力。（4）門體為預制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅支承部分為金屬結(jié)構(gòu)。維修方便，費用低。（5）由于能準確自動調(diào)控水位，就當前水資源短缺，在合理使用和利用水資源有其獨到之處。4 壩體穩(wěn)定分析4.1抗滑穩(wěn)定計算設計條件：上游

5、水深5.0m，底板抗滑穩(wěn)定計算：kc=kc式中kc計算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；壩基底面與基礎之間的摩擦系數(shù)，f0.5；g作用在壩底板上的全部豎向荷載之和；h作用在壩底板上的全部水平荷載之和；kc基礎底面潤胥抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，kc1.25。經(jīng)計算，翻板壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)kc1.36kc1.25，故滿足要求。另外，翻板壩底板前后均設置了齒墻，更增加了底板的抗滑穩(wěn)定性。4.2壩基應力壩基底壓力由下式確定在：=±式中t壩底寬；w垂直力的總和（向下為正，向上為負）；m全部垂直力和水平力對計算截面形心的力矩。經(jīng)計算max=0.044mpa, min=0.0417mpa。壩基底壓力不均勻系數(shù)為：pmax

6、/ pmin=0.044/0.0417=1.05。通過計算表明，基底壓力小于地基允許承載力p允=0.4 mpa，基底壓力不均勻系數(shù)小于規(guī)范允許值。計算結(jié)果表明，現(xiàn)狀壩體的穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。5 施工注意事項翻板壩在南方運用比較廣泛，而在北方用的較少，考慮到東北地區(qū)氣候寒冷，必須考慮翻板壩底板以及面板的冬季防凍問題，在施工及管理過程中必須注意以下問題。（1）在北方施工時，混凝土抗凍等級均為f200，冬季施工應根據(jù)具體情況采取保溫措施。（2）攔河壩兩岸施工及隔墻施工時，注意預留兩側(cè)止水的位置，閘門上下游80m內(nèi)河床高程不得高于閘底高程。（3）混凝土構(gòu)件現(xiàn)場預制加工，閘門總寬度過大時，要求按每

7、7扇左右用隔墻分段布置。隔墻要求先在壩面預留坑槽,在閘門安裝完成之后再澆筑，金屬構(gòu)件采用zg45及q235a。（4）此閘門在運轉(zhuǎn)中，主要是軌道與滾輪接觸部分，需要加強檢查，如遇飄浮物（竹木稻草等）的卡攔、阻塞，閘門則不能自動回關(guān)，或者回關(guān)后也會漏水，此時必需將閘門用葫蘆拉（吊）起；用人工清除雜物后再回關(guān)。（5）閘門在蓄水運行中，切忌成人和小孩在門前游泳、玩水，以免發(fā)生意外的人身安全事故。（6）閘門檢修：每年的汛期前或洪水后要對閘門的金屬件（如螺栓）逐個進行檢查，遇螺母有松牙時，應用扳手旋緊；以確保閘門的運轉(zhuǎn)安全；每2年左右要對閘門的金屬件（除不要求或不見光部分）進行防銹油漆處理，以維護閘門之長久運用。6 結(jié)語水力自控翻板閘施工簡捷，管理方便。用于水庫溢洪道，能自動調(diào)節(jié)庫容，發(fā)揮水庫最高效益，又確保水庫安全；用于水電站，可按當?shù)厮囊?，結(jié)合裝機容量，求得最大經(jīng)濟效益，用于城市環(huán)保，蓄水后既能改善城市生態(tài)環(huán)境，又能滿足城市防洪要求，適合廣泛應用。參考文獻1本溪市水利電力勘測設計研究院.團山子攔河壩工程初步設計報告r.20072水利部長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院.sl水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范s.191-2008.北京:中國水利水電出版