一種壩式進水口的分層取水裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種壩式進水口的分層取水裝置，包括設置在壩身上的進水口和設置在所述進水口壩頂的門式起重機，其特征在于，所述的進水口兩側分別設置攔污柵邊墩，進水口中部設置至少一個攔污柵中墩，所述的攔污柵邊墩和攔污柵中墩上設置兩道柵槽，兩道柵槽內分別放置攔污柵和疊梁門，所述的攔污柵設置在疊梁門的上游處，所述的疊梁門包括至少一節單節疊梁門結構，單節疊梁門結構均連接門式起重機，所述的攔污柵連接門式起重機。本實用新型采用疊梁門進行分層取水，根據水庫水溫分布及庫水位變化情況，運用壩頂門式起重機調節疊梁門擋水高度，實現分層取水，攔污柵邊墩和攔污柵中墩的設置可有效減小攔污柵的跨度。
【專利說明】一種壩式進水口的分層取水裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水利水電設備領域，具體地，涉及一種壩式進水口的分層取水裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟的高速發展，對能源的需求越來越大，作為可再生的清潔能源，水能資源的利用在能源開發結構中占的比重越來越高。目前規劃和在建的水電工程都是巨型或大型水電站，電站建設和運行不可避免的帶來一些不利的環境影響。水電站建成，水庫蓄水后，其水位和水面面積均較天然狀況大幅度增加，往往出現水溫分層現象，一般表現為:冬季壩前庫區趨于等溫分布，下泄水溫較天然情況高，春、夏季庫表水溫高，下泄水溫較天然情況低。由于水電站進水口淹沒深度的要求，高壩大庫進水口的位置較低，一般設置在水庫的冷水層(滯溫層)，在水電站高水位運行且表孔泄洪機會很少的情況下，下泄水流溫度較建壩前的天然河道水溫低，特別是梯級電站下泄低溫水疊加累積影響，甚至會比天然河道水溫低6?7°C，對下游河道生態環境如農業灌溉、魚類繁殖等將造成較大影響。
[0003]水溫問題研究是目前大型電站環境影響研究的重點，按照相關法規的規定，要求研究采取有效措施提高下泄水溫，而如何解決下泄低溫水的問題是目前水電工程設計的難點和關鍵技術問題。水電站進水口采用分層取水設施保護河流生態，目前在我國受到高度重視，正成為解決水利水電建設中若干生態問題的重要工程措施。
[0004]目前，分層取水在國內主要用于規模較小、對水溫有要求的灌溉水庫，以保證農作物的生長。這些灌溉水庫的壩高大多低于40m，分層取水建筑物主要分為兩大類:豎井式和斜涵臥管式。豎井式采用進水塔或閘門井，沿垂直方向設若干層閘門，通過啟閉機啟閉閘門以控制流量和水溫，按照閘門形式的不同，豎井式又分為多層平板閘門和翻板門。翻板門檢修不便，易產生振動，多用于小型灌溉水庫，不適用于具有多年調節、水庫水溫分層的大型深水取水建筑物。斜涵臥管式沿梯級斜管在不同高程設置進水口，以蓋板塞作啟閉。一般情況下，斜涵臥管式只能適用于取水深度、流量較小的水庫。
[0005]而進水口為壩式進水口，較岸塔式進水口而言,壩式進水口額定水頭較低，引用流量較大。采用分層取水存在進水前緣較短、過水斷面較小、流速較大、水頭損失較大等問題。
實用新型內容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種壩式進水口的分層取水裝置，具體地，采用如下技術方案:
[0007]一種壩式進水口的分層取水裝置，包括設置在壩身上的進水口和設置在所述進水口壩頂的門式起重機，其特征在于，所述的進水口兩側分別設置攔污柵邊墩，進水口中部設置至少一個攔污柵中墩，所述的攔污柵邊墩和攔污柵中墩上設置兩道柵槽，兩道柵槽內分別放置攔污柵和疊梁門，所述的攔污柵設置在疊梁門的上游處，所述的疊梁門包括至少一節單節疊梁門結構，單節疊梁門結構均連接門式起重機，所述的攔污柵連接門式起重機。[0008]進一步地，所述的進水口靠近邊墻的一側不設置攔污柵邊墩，所述的邊墻上設置兩道分別用于放置攔污柵和疊梁門的柵槽。
[0009]進一步地，所述的攔污柵邊墩與攔污柵中墩之間的距離等于兩個攔污柵中墩之間的距離。
[0010]進一步地，所述的攔污柵與疊梁門之間自上而下橫向設置一組橫梁。
[0011]進一步地，所述的疊梁門的背水側自上而下設置一組支撐梁，所述的支撐梁垂直疊梁門設置。
[0012]進一步地，所述的疊梁門的結構型式為平面滑動閘門。
[0013]進一步地，所述的單節疊梁門結構通過機械抓梁與門式起重機連接，所述疊梁門的頂端設置機械抓梁定位銷。
[0014]進一步地，所述的疊梁門的頂端和底端都設置承壓板。
[0015]進一步地，所述的進水口內沿著水流流向依次設置進口檢修閘門和進口工作閘門。
[0016]進一步地，所述的進口工作閘門下游的壩體上設置通氣孔。
[0017]本實用新型采用了不同于之前的技術方案，分層取水設施采用疊梁門進行分層取水，即利用攔污柵備用柵槽設置一道疊梁門，根據水庫水溫分布及庫水位變化情況，運用壩頂門式起重機調節疊梁門擋水高度，實現分層取水，攔污柵邊墩和攔污柵中墩的設置可有效減小攔污柵的跨度。本實用新型操作簡單、方便、可靠，取水高度靈活可調，適用于深水大型取水建筑物，此外，具有水工結構布置簡單，對樞紐布置影響較小，土建工程量增加較少，工程投資相對較省、維護方便等優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本實用新型的剖面圖；
[0019]圖2本實用新型的平面圖。
[0020]附圖中標號說明:1_疊梁門2-攔污柵3-門式起重機4-通氣孔5-進口工作閘門6-進口檢修閘門7-橫梁8-支撐梁9-邊墻10-攔污柵中墩11-攔污柵邊墩。
【具體實施方式】
[0021]電站進水口為壩式進水口，沿著進水口順水流向依次布置有攔污柵段、喇叭口段、閘門段及漸變段。如圖1和圖2所示，本實用新型的一種壩式進水口的分層取水裝置，包括設置在壩身上的進水口和設置在所述進水口壩頂的門式起重機3，所述的進水口攔污柵段沿著水流流向依次設置攔污柵2和疊梁門1，所述的疊梁門I包括至少一節單節疊梁門結構，單節疊梁門結構均連接門式起重機3，所述的攔污柵2連接門式起重機3。由于大壩汛期漂污較多，將擋水疊梁門I布置在攔污柵2后，疊梁門I不易被污物堵塞，不會影響疊梁門I的啟閉，其運行和維護更方便。
[0022]攔污柵2采用直立平面活動式攔污柵，四臺機通倉方式布置。為減小攔污柵2的跨度，所述的進水口兩側分別設置攔污柵邊墩11，進水口中部設置至少一個攔污柵中墩10，所述的攔污柵邊墩11和攔污柵中墩10上設置兩道柵槽，兩道柵槽內分別放置攔污柵2和疊梁門I。進水口靠近邊墻9的一側不設置攔污柵邊墩11，所述的邊墻9上設置兩道分別用于放置攔污柵2和疊梁門I的柵槽。攔污柵邊墩11與攔污柵中墩10之間的距離等于兩個攔污柵中墩10之間的距離。每個機組段進水口攔污柵段以攔污柵中墩10將其分為較小的攔污柵孔，每個柵孔設置有一道工作柵槽和一道備用柵槽，在需要分層取水時，利用調節(增減)放置于備用攔污柵槽的單節疊梁門結構的數量實現分層取水，提高下泄水溫。
[0023]疊梁門I的結構型式為平面滑動閘門，閘門面板、梁系結構材質Q235B。閘門面板布置在進水口下游面，主橫梁為鋼板焊接工字型組合結構，縱隔梁系為T型焊接結構，門體結構正、反向均布置滑塊支承，正、反向支承均為鑄鋼滑塊，閘門結構不設置止水裝置。疊梁門I結構布置雙吊點，單節疊梁門結構通過機械抓梁與門式起重機3連接，疊梁門I頂端設置機械抓梁定位銷。疊梁門I的結構頂端和底端都設置承壓板，滿足疊梁工作或存放需要，每節單節疊梁門結構可互換使用。
[0024]為了減小疊梁門I的變形，平衡疊梁門I迎水側的壓力，為了增加結構剛度，保證整體穩定與結構安全，在攔污柵2與疊梁門I之間自上而下橫向設置一組橫梁7。在疊梁門I的背水側自上而下設置一組支撐梁8，所述的支撐梁8垂直疊梁門I設置。
[0025]疊梁門I的啟閉通過門式起重機3操作，門式起重機3通過機械抓梁連接單節疊梁門結構，根據分層取水需要布置單節疊梁門結構的數量。
[0026]本實用新型的疊梁門I可兼具排漂功能，為了實現這一功能，采用了如下的技術方案:在疊梁門I的第二節單節疊梁門結構的頂部外包鋼板層，并將鋼板層做成順水流的流線型結構型式，所述鋼板上游側為一與水流方向相對的弧面，利用排漂，避免污物在疊梁門I頂處停留；運行時，將頂節單節疊梁門結構提起即可達到排漂的目的。由于排漂時，在疊梁門I下游側氣壓較低，為避免排污時疊梁門I發生振動，在疊梁門I下游兩側的攔污柵邊墩11和攔污柵中墩10上均勻布置一組位于不同高程上的補氣管，該組補氣管另一端與大氣連通，在疊梁門I下游側不同高程為排漂時門后補氣。
[0027]進水口內沿著水流流向依次設置進口檢修閘門6和進口工作閘門5。所述的進口工作閘門5下游的壩體上設置通氣孔4。
[0028]實施例
[0029]某水電站水庫正常蓄水位458m，死水位438m，設計洪水位461.3m,校核洪水位463.07m，總庫容40.67億m3。水庫預留防洪庫容10.6億m3 (非常運用時為14.4億m3)，可灌溉農田292.14萬畝，電站裝機1100MW，通航建筑物為2X500t級。壩型為混凝土重力壩，重力壩壩軸線總長995.4m，壩頂高程465m，最大壩高116m。工程樞紐布置為:河床中間布置8個表孔、5個底孔及消能建筑物，底孔(兼作排砂孔)布置在表孔左側，河床左側布置壩后式電站廠房，河床右側布置垂直升船機，上閘首長42m，兩岸布置非溢流壩段。
[0030]電站廠房型式為重力壩壩后式廠房，總裝機容量1100MW，安裝水輪發電機組4臺，單機容量275麗，單機額定流量為432m3/s，廠房機組段長度為28.0m。電站廠房進水口采用壩式進水口，壩式進水口底部高程418m。攔污柵采用直立平面活動式攔污柵，四臺機通倉方式布置。每臺機進水口均分為4個攔污柵孔，攔污柵底坎高程為415.0Om,直至壩頂465.00m，其孔口尺寸(寬X高X孔數)為5.50X50.0OmX4。電站進水口設檢修閘門及事故閘門各一套，孔口尺寸(寬X高)分別為8.7X10.2m及8.7X9.2m。引水鋼管直徑8.7m，采用壩后背管形式布置。[0031]分層取水設施布置:
[0032]該水電站進水口為壩式進水口，進水口底部高程418.0Om,進水口順水流向長37m，依次布置有攔污柵段、喇叭口段、閘門段及漸變段。攔污柵2采用直立平面活動式攔污柵，四臺機通倉方式布置。為減小攔污柵2的跨度，每臺機各設兩個攔污柵邊墩11和三個攔污柵中墩10，攔污柵邊墩11和攔污柵中墩10的寬度均為1.2m，順水流方向長度均為5.0m,攔污柵2上部由四層橫梁與大壩連接。攔污柵2底坎高程為415.00m，直至壩頂465.0Om,其孔口尺寸(寬X高X孔數)為5.50X50.0OmX 4。攔污柵邊墩11和攔污柵中墩10上共設有兩道柵槽，第一道柵槽放置攔污柵，第二道為備用柵槽，放置疊梁門I，該水電站所在地區汛期漂污較多，將擋水疊梁門I布置在攔污柵2后，疊梁門I不易被污物堵塞，不會影響疊梁門I的啟閉，其運行和維護更方便。根據水庫運行特性及環保對水溫的要求，同時考慮到盡可能減少水頭損失，保證電站的發電效益，確定疊梁門I的最大擋水高度為443.0Om,在校核洪水位463.07工況下，門頂水頭為20.07m，相應過柵流速小于1.2m/s，滿足規范要求。疊梁門I總高度為28m，分為10節，每節高度為2.8m。疊梁門I與攔污柵2同寬，寬度為5.50m。為改善進水口的水流條件、減小進水口分層取水時疊梁門I后水流的豎向流速、減少水頭損失，將進水口前緣長度由按常規進水口(即單層取水)布置的13m增加至15m，即將攔污柵墩尾至進水口前緣的距離由8m增加至10m。根據進水口水力學數值模型計算成果，進水口前緣長度增加后，水頭損失減小約為5%?12%，對電站發電效益有一定的提高。
[0033]電站進口設進口檢修閘門6及進口工作閘門5各一套，閘門底坎高程為418.0Om,孔口尺寸(寬X高)分別為8.7X10.2m及8.7X9.2m。工作閘門孔口寬高比為1: 1.0?I: 2.0，孔口面積大于后接水道的過水面積，滿足規范要求。工作閘門采用4500kN/1500kN液壓啟閉機操作，壩頂布置一臺2 X 1250kN/650kN門式起重機3，作為攔污柵2提柵清污及進口檢修閘門6和液壓啟閉機檢修用。
[0034]進口為喇叭口形，頂口高程為432.95m，上唇為半徑5.0m的圓弧面，其后以半徑為20.0m的圓弧面與漸變段相聯接，進口下唇以半徑為2.0m的圓弧面與攔污柵底坎相連，進口兩側以4.5m半徑的園弧與壩面相切。喇叭口尺寸16.95mX17.7m，漸變段長度為9.5m,將方形管道漸變至直徑為D=8.70m的圓管，工作閘門后設有D=2m的通氣孔4。
[0035]疊梁門結構設計:
[0036]該水電站安裝4臺單機容量275麗水輪發電機組，水輪發電機組引水采取單機單管方式，每臺機組進水口依次布置有攔污柵段、喇叭口段、檢修門、快速門段及漸變段。每個機組段進水口攔污柵段以3個攔污柵中墩10將其分為4個攔污柵孔，每個柵孔設置有一道工作柵槽和一道備用柵槽，在需要分層取水時，利用調節(增減)放置于備用攔污柵槽的單節疊梁門結構的數量實現分層取水，提高下泄水溫。隔水單節疊梁門結構采用電站廠房壩段進水口壩頂2X1250/1000/100kN門機回轉吊借助機械抓梁操作。
[0037]柵槽底坎高程415.00m，壩頂高程465.00m，孔口尺寸5.50mX 50.0m (寬X高)。
[0038]疊梁門I的結構型式為平面滑動閘門，閘門面板、梁系結構材質Q235B。閘門面板布置在進水口下游面，主橫梁為鋼板焊接工字型組合結構，縱隔梁系為T型焊接結構，門體結構正、反向均布置滑塊支承，正、反向支承均為鑄鋼滑塊，閘門結構不設置止水裝置。根據年份最高取水層要求，疊梁門I設置總高度28.0m。為適應3月?6月灌溉期各自不同的分層取水高度，滿足疊梁門I啟閉設備容量及疊梁門制造、運輸要求，隔水單節疊梁門結構分10節制造、運輸，每節單節疊梁門結構高度2.8m,門體寬度5.9m，支承跨度5.7m，單節疊梁門結構重量約為6.5噸。單節疊梁門結構高度適宜，方便疊梁運輸及安裝，滿足不同高度分層取水要求。疊梁門I結構布置雙吊點，吊點間距2.0m，疊梁門I頂端設置機械抓梁定位銷，定位銷間距4.6m。疊梁門I結構頂端、底端都設置承壓板，滿足疊梁工作或存放需要，每節疊梁可互換使用。
[0039]疊梁門啟閉機設備設計:
[0040]進水口布置有攔污柵2、進口檢修閘門6、快速門等永久金結設備，在壩頂布置一臺2X 1250kN/650kN門式起重機，作為攔污柵提柵清污及檢修閘門和液壓啟閉機檢修用。疊梁門I的啟閉操作亦通過門機操作啟閉，門機通過機械抓梁連接單節疊梁門結構，根據分層取水需要布置疊梁的數量。
[0041]根據進水口分層取水水力學模型試驗及流態分析結果，結合同類工程隔水疊梁設計經驗，進水口分層取水時，疊梁按8.0m水頭差設計，單節疊梁承受總水壓力1240.9kN。隔水疊梁啟門及閉門過程均應在靜水狀態下完成，考慮啟閉安全系數，單節疊梁門最大啟門力315kN，壩頂門機容量滿足疊梁門起升要求。
[0042]以上所述僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專利的技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述提示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種壩式進水口的分層取水裝置，包括設置在壩身上的進水口和設置在所述進水口壩頂的門式起重機(3)，其特征在于，所述的進水口兩側分別設置攔污柵邊墩(11)，進水口中部設置至少一個攔污柵中墩(10)，所述的攔污柵邊墩(11)和攔污柵中墩(10)上設置兩道柵槽，兩道柵槽內分別放置攔污柵(2 )和疊梁門(I)，所述的攔污柵(2 )設置在疊梁門(I)的上游處，所述的疊梁門(I)包括至少一節單節疊梁門結構，單節疊梁門結構均連接門式起重機(3 )，所述的攔污柵(2 )連接門式起重機(3 )。
2.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的進水口靠近邊墻(9)的一側不設置攔污柵邊墩(11)，所述的邊墻(9)上設置兩道分別用于放置攔污柵(2)和疊梁門(I)的柵槽。
3.根據權利要求1或2所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的攔污柵邊墩(11)與攔污柵中墩(10)之間的距離等于兩個攔污柵中墩(10)之間的距離。
4.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的攔污柵(2)與疊梁門(I)之間自上而下橫向設置一組橫梁(7)。
5.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的疊梁門(I)的背水側自上而下設置一組支撐梁(8)，所述的支撐梁(8)垂直疊梁門(I)設置。
6.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的疊梁門(I)的結構型式為平面滑動閘門。
7.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的單節疊梁門結構通過機械抓梁與門式起重機(3)連接，所述疊梁門(I)的頂端設置機械抓梁定位銷。
8.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的疊梁門(I)的頂端和底端都設置承壓板。
9.根據權利要求1所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的進水口內沿著水流流向依次設置進口檢修閘門(6 )和進口工作閘門(5 )。
10.根據權利要求9所述的一種壩式進水口的分層取水裝置，其特征在于，所述的進口工作閘門(5)下游的壩體上設置通氣孔(4)。
【文檔編號】E02B8/04GK203559454SQ201320703933
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】潘明, 熊雄, 張小春, 林學峰, 邵年, 廖志遠 申請人:嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司