某水电站进水口拦污排设计总结

陈丽萍,张宪林

（1.贵州大学土木工程学院，贵阳 550025；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵阳 550081）

1 工程概况

某水电站位于乌江中游，距贵阳市328km，正常蓄水位440m，相应库容12.05亿m3，调节库容3.17亿m3，防洪库容1.84亿m3，电站装机1040MW。蓄水过程中及汛期，上游河道大量污物随水流进入坝前及进水口前缘，污物一旦进入引水系统将影响电站正常发电，甚至损坏发电设备，需在进水口设置一道漂浮拦污排用于拦截污物。

2 浮筒式拦污排设计简介

2.1 方案布置

上游采用固定锚墩锚固在进水口上游山脊上，考虑拦污排常年运行水位为正常蓄水位至死水位之间，水位落差为9m，锚固高程为正常蓄水位高程440.00m，另一端锚固至大坝上游坝面处，锚固方式为长锚杆束锚固在上游坝面，同时做好上游坝面的防渗，确保锚固及后期运行不损坏上游坝面造成渗水通道。锚点之间通过钢缆连接，钢缆上设置浮筒及拦污栅，将库区污物拦截至进水口前缘以外，人工定期清理浮渣。拦污排轴线长度250m，距离进水口前沿28~32m，有效拦污范围为进水口。

2.2 拦污排设计拦污能力

根据进水口运行情况分析，拦污排处的表层水流设计流速为1m/s。拦污排设计水上拦污能力为0.5m，设计水下拦污能力为1.0m，设计清污高度为0.1m，设计拦污排拦污能力为200kg/m。拦污排设计重量为300 kg/m，则拦污排拦污能力为0.5kN。

考虑风速对其影响及有可能超设计能力的污物，设计拦污排受力能力为0.6kN/m，总拦污能力达到150kN。

2.3 拦污排水平设计拉力

拦污排锁定高程为正常蓄水位440.00m，为确保拦污排在低水位运行下也能正常发挥拦污作用，拦污排上下浮动范围至少应满足最低运行水位-死水位431.00m的要求，上下浮动范围至少为9m，考虑一定的富裕度，拦污排设计矢高为10m。

拦污排轴线长度250m，设计拦污0.6kN/m，浮筒结构自身处于浮力平衡状态，对轴线无作用力。

设计拉力按1000kN设计。

2.4 牵引钢缆及钢缆锁定轴设计

牵引钢缆选型为1670MPa钢绞线，根据主索设计承载力反算钢索直径,设计牵引钢缆安全系数2.5。

得到 ，设计为Φ50mm的钢缆索可以满足要求。

钢缆最大受力为1000kN，为受拉结构，钢缆通过锚板及锁定轴固定在锚固墩上，设计安全系数2.0。设计轴材料为Q345，直径为d，设计轴直径100mm满足要求。

2.5 拦污排浮筒结构设计

采用浮式拦污排，主要由浮箱、拦污栅等组成。浮式拦污排的浮体采用圆铁桶, 桶壁不宜太厚，外涂防锈漆。浮桶前后布置, 两浮桶间用钢支撑联结, 迎水面的浮桶上焊接拦污栅格。为了保证拦污排在水中的平衡, 将迎水面的浮桶长一些, 平衡浮桶略小一些。

主浮筒与平衡浮筒均采取下圆上方的型式，即下半部分采取半径为0.3m的半圆，上半部分为高度为0.3m的矩形与下半部分半圆连接。主浮筒壁厚采用5mm，材料采用Q345钢板，平衡浮筒壁厚采用3.5mm。中间采用钢支撑桁架的连接方式。拦污栅格间距采用0.31m，栅条高度为1.3m。

浮筒吃水深度初步拟定在半圆与矩形接触面，考虑各构件的相互影响，经过初步估算，浮筒以及各部件重量约为670kg，排水重量约为707kg，浮筒浮力满足要求。

由于主浮筒挂有拦污栅格，要保持浮筒不侧翻，平衡浮筒需吊挂混凝土预制块维持结构的整体平衡。

3 工程总结

本文简要介绍进水口拦污排设计过程，根据已有的其他工程经验，提出了一些计算方法和改进建议。目前，浮式拦污排在工程中应用越来越多，在一定程度上发挥了拦污导漂的作用，避免严重堵塞进水口拦污栅，影响电站正常发电。电站运行几年，进水口拦污效果显著。

现今，我国浮式拦污排的设计尚无统一的设计标准和指导规范，还没有一个成熟的结构形式和确定的计算方法，多数拦污排设计均是根据工程经验和不断地研究尝试中，所以拦污浮排的设计和使用还处于一个不断探索与完善的阶段。加之现场条件复杂，情况多变，除了依靠拦污排拦截污物外，还应结合其他拦污措施综合处理，才能实现高效率的拦污、清污功能。并且需要对拦污排进行日常管理和定期维护保养，延长其使用寿命，发挥其最大的工作效益。

[1]黄希元，唐怡生. 小型水电站机电设计手册( 金属结构)[M].北京: 水利电力出版社,1991．

[2]武汉水利电力学院水力学教研究室.水力计算手册[M].北京:水利电力出版社,1983.

[3]于晖.浮式拦污栅设计方法的探讨[J].水利水电工程设计，2002(03):18-19.