泔河水库除险加固工程金属结构设计方案比选

薛 娜

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉中心，陕西 咸阳 712000）

1 水库概况

泔河水库枢纽位于礼泉县城北泔河与小河汇流处，宝鸡峡西干四支渠由坝顶通过，是宝鸡峡灌区渠库结合工程之一。水库由土坝、溢洪道、泄洪洞、放水塔（洞）、进水渠、抽水站等组成。水库上游有10 座中小型水库，流域径流基本被拦蓄，河源水量主要靠宝鸡峡西干渠引水充蓄及上游水库少量泄水，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖、旅游等综合利用的中型水库。水库于1972 年建成投运，多年平均进库水量2924 万m3，出库水量2650 万m3，在灌区下游抗旱防汛、促进“三农”发展中发挥了重要作用。但因为原设计标准较低，运行多年老化锈蚀淤积严重，存在诸多安全问题，2002 年～2006 对水库进行了除险加固。完工后水库总库容达到6463 万m3，有效库容3109 万m3，防洪标准提升为50 a 一遇洪水设计，1000 a 一遇洪水校核，设计洪水位544.59 m，校核洪水位546.99 m，正常蓄水位544.5 m，汛限水位544.5 m。

2 存在问题与改造思路

2.1 存在问题

泔河水库在多年实际运行中，金属结构方面问题主要是：溢洪道机闸设备老化锈蚀，启闭失灵，经常依靠人工操作，效率低下，且出现渗漏水问题；检修工作闸门缺失，不能满足各种工况下的机闸维修；原放水塔离水库进水口太近，因为多年淤积被堵塞，已经无法使用；水库淤积严重，泄洪洞早于1977 年淤死，输水洞口常被淤堵，每年放水前须花费大量人力物力劈沙开道，严重影响工程运用效能发挥。

2.2 改造思路

通过工程除险改造，解决多年存在的机闸设备老化锈蚀，启闭失灵，经常依靠人工操作，效率低下，渗漏水等问题；增设溢流堰工作闸门、检修闸门及启闭设备，方便机闸启用、检修、维护工作开展；向上游移位新建放水塔，减少淤堵现象，塔内布置事故检修闸门一道，以避免工作闸阀发生故障时致使水库放空；在坝前上游新建进水闸一座，采用动水启闭方式，选用螺杆启闭机，以减轻淤积影响，增强水库输水工作效能。

3 金属结构设计方案比选

3.1 溢洪道金属结构设计

溢洪道位于大坝左侧，改建后布置4 孔闸门，堰面型式为改型实用堰，闸门孔口宽度10 m，堰顶高程539.5 m，堰上设计水头5 m。泄洪孔口分别设工作闸门，为动水启闭。由于水库水位低于底槛连续时间不足50 d，不能满足4 扇工作闸门和埋件检修时间要求。为保证工作闸门正常、安全运行，在其上游设置一扇检修闸门，四孔溢洪道共用，运行方式为静水启闭，启闭机型式为移动式。

3.1.1 溢洪道工作闸门比选

本着经济、安全、可靠原则，对溢洪道工作闸门型式进行平面、升卧式和弧形三种方案比选，结果见表1～表2。

由表1、表2 可知，基于工程造价、水流状态等方面考虑，弧门方案较优，故推荐采用弧形闸门方案。

3.1.2 溢洪道检修闸门充水型式比选

节间充水是将闸门分为独立的两节闸门，分别设有两根主梁和四个滑道，两节门体在边梁处用铰轴连接，节间采用条型水封，启闭机容量为2×160 kN；充水阀型式充水为一个整体门叶结构，在下主梁腹板上设充水阀孔，依靠水柱关阀，启闭机容量为2×160 kN。对检修闸门进行节间充水、充水阀充水两种型式比较可知：节间充水的闸门工程量较大，节间易漏水；充水阀充水的闸门工程量较小，门体结构简单，因此选用充水阀充水的门体结构型式。

表1 溢洪道工作闸门方案比较

表2 溢洪道工作闸门方案工程量比较表

3.2 新建放水塔方案比选

新建放水塔内布置平面事故检修门，可在事故状态时动水下门检修引水隧洞和出口阀门，运行方式为动水下静水启。闸门底槛高程525.905 m，孔口尺寸2.0 m×2.0 m，总水压力929 kN，为后水封、多主梁平面焊接钢闸门。支承型式进行了滑道、滚轮支承两种型式比选：滑道支承结构简单，但摩擦系数大，相应地摩擦阻力值大，利用水柱闭门时主梁高度值大，使闸门结构显得很不协调，主梁实际应力值很低，不能充分发挥钢材的作用：滚轮支承综合摩擦系数值小，摩擦阻力低，容易闭门从而降低主梁高度，减小启闭机容量，但结构复杂。通过比较从经济合理角度选用滚轮支承，在滚轮两侧加密封防止泥砂进入轴套引起阻力变大，轴套选用自润滑轴承，支承中心距为2.23 m。因输水隧洞长176 m，所需充水时间较长；隧洞出口3 台阀门漏水量与充水阀的充水量达到平衡后，不能达到平压，基于以上原因选用闸门小开度充水，用来加大充水量减小充水时间，闸门开度为20 cm，充水平压后再提升闸门。门体材料为Q235，埋件材料选用C345。启闭机选用QPQ500 kN-20 m 固定卷扬启闭机，可将闸门从底槛直接提升至检修平台，机体采用可编程控制器控制，设有小行程开关及负荷限制器、开度限制器等装置和短路、零位、过流、极限位置、过负荷等保护装置。

3.3 新建进水闸设计

原进水渠紧靠大坝右坝肩，其出口与大坝输水洞洞口距离很近，而且上游渠道泥沙含量难以控制，致使洞前淤深达12 m多，造成平时放水极为困难。为了减轻洞前淤积，改善放水条件，设计对进水渠进行改线，使其出口远离输水洞口，尽量向上游偏移。在进水渠渠首布置一孔进水闸，孔口尺寸2.5 m×2.8 m，设计水头2.54 m，底槛高程552.00 m，闸门为前水封、滑道支承、双主梁平面焊接钢闸门，门体和埋件材料为Q235。闸门工作方式为动水启闭，启闭机选用螺杆启闭机QLSD100 kN-4 m。由于有足够时间确保检修，进水闸工作闸门前未设检修闸门。

4 结语

宝鸡峡泔河水库除险加固工程，依据水利水电工程设计规范要求，结合工程多年运行实际，针对金属结构方面存在问题，多方比较优化改造方案，设计精益求精，切实解决水库设施锈蚀、老化、破损、缺失、淤积等问题，消除工程病险状况对抗旱防汛的制约，提高工程使用效能。工程改造完成后运行状况良好，机闸启闭效率提高了5 倍，能满足各种工况条件下的机闸检修需要，泥沙淤积对水库运用不利影响减少60%，保障了灌溉防汛工作安全高效开展，促进了灌区社会经济发展。