小型水電站中攔污柵設計探討

　　這篇水利工程師論文發(fā)表了小型水電站中攔污柵設計探討，攔污柵被設置來水電站的進口處，阻攔引入水道內的雜物，水電站攔污清污是一項不容忽視的問題, 攔污柵設計方案的合理與否直接影響水電站運行狀況及經濟效益。

　　關鍵詞:水利工程師職稱論文投稿,小型水電站;攔污柵;布置;結構

　　1工程簡介

　　呼圖壁河渠首站多年平均徑流量4.07億m3，多年平均年輸沙量42.5萬t，青年渠首水電站位于呼圖壁河青年渠首下游處，為低壩徑流引水式電站，壩、廠址相距約750m。青年渠首為雙壩式取水樞紐，整個樞紐由上庫和下庫兩套建筑物系統(tǒng)組成，下庫通過布置在上壩尾部的溢流堰進水，青年渠首電站引水口即位于下庫壩體右岸，青年渠首平面示意圖見圖1。

　　電站主要包括攔河壩(閘)、進水閘、沖沙閘、引水明渠、壓力前池、壓力管道、主副廠房、變電站、尾水渠等部分。引水渠長約750m，設計流量45m3/min，加大流量為50m3/min。進水閘按單管單機設計，共分3孔，設計水頭18.5m，電站單機引水流量10.0m3/min，最大設計引水發(fā)電流量為30m3/min，前池采用側向進水，正向排冰、溢流的布置形式，正向共設置閘口共2孔，1孔設置舌瓣鋼閘門排冰，1孔設置平板鋼閘門沖砂，沖砂閘緊鄰電站進水口布置，壓力前池平面示意圖見圖2。壓力水管采用露天鋼管形式，共三根，直徑均為2.067m，廠房內安裝3臺機組，水輪機采用立式軸流定漿機組，水輪機型號為ZDJP502-HL-120，裝機容量3×1500kW。

　　2攔污柵設計與運行效果

　　青年渠首電站進水口為矩形開敞式，共3孔，孔口寬為2.067m，高6.75m。攔污柵采取一柵一槽設置，垂直置放，每孔共設3節(jié)攔污柵，每節(jié)柵體尺寸B×H(寬×高)=2.367m×2.0m，柵條選用8m×40mm扁鋼，柵條間距6cm，柵體支承框架為雙軸對稱主梁截面，主梁采用焊接H型鋼。電站自2013年運行以來，非汛期運行正常，汛期(6-8月)電站進水口攔污柵進口附著樹枝、雜木及水草等污物較多，導致攔污柵上下游水位差較大，最大達1.6米，約占設計水頭9%，從而電站出力達不到設計值，影響電站的經濟效益。汛期電站運行時，頻繁清理柵前雜物，運行管理上造成很大不便。青年渠首電站攔污柵通過以下兩方面改造:1)在前池增設攔污排，雜物攔至排冰閘溢流沖至下游;降低進水口清污頻率，減少運行成本。2)改造攔污柵柵條間距，由6cm改造為12cm，柵前后水位差由1.6m減少為0.7m，提高了電站出力，改造后經運行取得良好效果。

　　3設計中幾個問題的探討

　　3.1攔污柵的布置型式

　　攔污柵的設置須對河流中所挾帶的雜物、性質、數量及清理方法進行全面考慮，必要時進行多方調查及實驗查出雜物及流態(tài)的運動規(guī)律。根據進水口的形式布置，一般設置一道攔污柵，柵面通常可垂直和傾斜置放，傾斜置放可獲得較大的過水面積。當污物較多時，為取得良好效果，可采取以下幾方面優(yōu)化攔污柵布置:1)可設置兩道攔污柵，對于引水式水電站，可分別在引水口處和前池進水口分別設置攔污柵。2)在進水口設置攔污排，減少進水口污物數量。3)設置機械清污設備，及時清除柵前雜物。青年渠首電站前池除前池進口處設置攔污柵外，未設置其他攔污設施，汛期樹枝、雜木及水草數量較大，通過在前池設置攔污排，較大程度減少雜物數量，減少清污頻率，較大程度滿足電站正常運行。

　　3.2攔污柵的結構

　　攔污柵柵葉結構是由柵面及支承框架兩部分組成。支承框架的結構在布置時，主梁與邊梁通常采用同層布置，主梁的間距考慮柵條的強度及穩(wěn)定，按等荷載設置，主梁的型式通常采用實腹式梁。柵條的間距不宜過大，過大會通過有害雜物，使設備損壞，不宜過小，過小則增加攔污柵的水頭損失并易使攔污柵堵塞，影響電站的正常運行，所以柵條間距應根據水輪機的類型和尺寸以及電站的雜物性質、數量選擇最大允許極限值。

　　攔污柵可通過以下幾方面優(yōu)化其結構:1)主梁采用實腹式梁時，滿足其強度及穩(wěn)定的條件下，采用較窄的翼緣，從而獲取最大的過柵面積。2)根據電站的雜物性質、數量，參考水輪機的尺寸及柵條間距的關系，確定允許最大柵條間距。根據柵條間距與水輪機轉輪直徑的關系，原設計柵條間距為6cm，根據電站的引水方式，汛期電站引水雜物多為樹枝、雜木及水草，柵條間距進行增大至12cm，過柵雜物不會損壞設備。

　　3.3水頭損失及過柵流速

　　水流過攔污柵時都會產生水頭損失，即攔污柵上下游水位差，為減少水頭損失可采用流線型的框架結構。盡可能采取措施增大攔污柵過水面積，降低過柵流速，從而減小水頭損失。運行時，往往由于污物附著、堵塞攔污柵造成柵面上下游水位差過大，及時清除柵面污物也是減少水頭損失的措施之一。

　　4結語

　　文章結合現行《水利水電鋼閘門設計規(guī)范》SL74-2013，以青年渠首電站攔污柵的設計及改造為實例，總結分析攔污柵布置及其結構，調查污物性質及數量，合理設計攔污柵對水電站的安全運行及效益非常重要。

　　參考文獻:

　　[1]劉細龍，陳福榮.閘門與啟閉機[M].北京:中國水利水電出版社，2002:69-76.

　　[2]劉啟釗，胡明.水電站[M].北京:中國水利水電出版社，2010:47-52.

　　作者：朱建利 單位：新疆昌吉方匯水電設計有限公司

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