一种坝式进水口的分层取水装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种坝式进水口的分层取水装置，包括设置在坝身上的进水口和设置在所述进水口坝顶的门式起重机，其特征在于，所述的进水口两侧分别设置拦污栅边墩，进水口中部设置至少一个拦污栅中墩，所述的拦污栅边墩和拦污栅中墩上设置两道栅槽，两道栅槽内分别放置拦污栅和叠梁门，所述的拦污栅设置在叠梁门的上游处，所述的叠梁门包括至少一节单节叠梁门结构，单节叠梁门结构均连接门式起重机，所述的拦污栅连接门式起重机。本实用新型采用叠梁门进行分层取水，根据水库水温分布及库水位变化情况，运用坝顶门式起重机调节叠梁门挡水高度，实现分层取水，拦污栅边墩和拦污栅中墩的设置可有效减小拦污栅的跨度。
【专利说明】一种坝式进水口的分层取水装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水利水电设备领域，具体地，涉及一种坝式进水口的分层取水装置。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的高速发展，对能源的需求越来越大，作为可再生的清洁能源，水能资源的利用在能源开发结构中占的比重越来越高。目前规划和在建的水电工程都是巨型或大型水电站，电站建设和运行不可避免的带来一些不利的环境影响。水电站建成，水库蓄水后，其水位和水面面积均较天然状况大幅度增加，往往出现水温分层现象，一般表现为:冬季坝前库区趋于等温分布，下泄水温较天然情况高，春、夏季库表水温高，下泄水温较天然情况低。由于水电站进水口淹没深度的要求，高坝大库进水口的位置较低，一般设置在水库的冷水层(滞温层)，在水电站高水位运行且表孔泄洪机会很少的情况下，下泄水流温度较建坝前的天然河道水温低，特别是梯级电站下泄低温水叠加累积影响，甚至会比天然河道水温低6?7°C，对下游河道生态环境如农业灌溉、鱼类繁殖等将造成较大影响。
[0003]水温问题研究是目前大型电站环境影响研究的重点，按照相关法规的规定，要求研究采取有效措施提高下泄水温，而如何解决下泄低温水的问题是目前水电工程设计的难点和关键技术问题。水电站进水口采用分层取水设施保护河流生态，目前在我国受到高度重视，正成为解决水利水电建设中若干生态问题的重要工程措施。
[0004]目前，分层取水在国内主要用于规模较小、对水温有要求的灌溉水库，以保证农作物的生长。这些灌溉水库的坝高大多低于40m，分层取水建筑物主要分为两大类:竖井式和斜涵卧管式。竖井式采用进水塔或闸门井，沿垂直方向设若干层闸门，通过启闭机启闭闸门以控制流量和水温，按照闸门形式的不同，竖井式又分为多层平板闸门和翻板门。翻板门检修不便，易产生振动，多用于小型灌溉水库，不适用于具有多年调节、水库水温分层的大型深水取水建筑物。斜涵卧管式沿梯级斜管在不同高程设置进水口，以盖板塞作启闭。一般情况下，斜涵卧管式只能适用于取水深度、流量较小的水库。
[0005]而进水口为坝式进水口，较岸塔式进水口而言,坝式进水口额定水头较低，引用流量较大。采用分层取水存在进水前缘较短、过水断面较小、流速较大、水头损失较大等问题。
实用新型内容
[0006]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种坝式进水口的分层取水装置，具体地，采用如下技术方案:
[0007]一种坝式进水口的分层取水装置，包括设置在坝身上的进水口和设置在所述进水口坝顶的门式起重机，其特征在于，所述的进水口两侧分别设置拦污栅边墩，进水口中部设置至少一个拦污栅中墩，所述的拦污栅边墩和拦污栅中墩上设置两道栅槽，两道栅槽内分别放置拦污栅和叠梁门，所述的拦污栅设置在叠梁门的上游处，所述的叠梁门包括至少一节单节叠梁门结构，单节叠梁门结构均连接门式起重机，所述的拦污栅连接门式起重机。[0008]进一步地，所述的进水口靠近边墙的一侧不设置拦污栅边墩，所述的边墙上设置两道分别用于放置拦污栅和叠梁门的栅槽。
[0009]进一步地，所述的拦污栅边墩与拦污栅中墩之间的距离等于两个拦污栅中墩之间的距离。
[0010]进一步地，所述的拦污栅与叠梁门之间自上而下横向设置一组横梁。
[0011]进一步地，所述的叠梁门的背水侧自上而下设置一组支撑梁，所述的支撑梁垂直叠梁门设置。
[0012]进一步地，所述的叠梁门的结构型式为平面滑动闸门。
[0013]进一步地，所述的单节叠梁门结构通过机械抓梁与门式起重机连接，所述叠梁门的顶端设置机械抓梁定位销。
[0014]进一步地，所述的叠梁门的顶端和底端都设置承压板。
[0015]进一步地，所述的进水口内沿着水流流向依次设置进口检修闸门和进口工作闸门。
[0016]进一步地，所述的进口工作闸门下游的坝体上设置通气孔。
[0017]本实用新型采用了不同于之前的技术方案，分层取水设施采用叠梁门进行分层取水，即利用拦污栅备用栅槽设置一道叠梁门，根据水库水温分布及库水位变化情况，运用坝顶门式起重机调节叠梁门挡水高度，实现分层取水，拦污栅边墩和拦污栅中墩的设置可有效减小拦污栅的跨度。本实用新型操作简单、方便、可靠，取水高度灵活可调，适用于深水大型取水建筑物，此外，具有水工结构布置简单，对枢纽布置影响较小，土建工程量增加较少，工程投资相对较省、维护方便等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1本实用新型的剖面图；
[0019]图2本实用新型的平面图。
[0020]附图中标号说明:1_叠梁门2-拦污栅3-门式起重机4-通气孔5-进口工作闸门6-进口检修闸门7-横梁8-支撑梁9-边墙10-拦污栅中墩11-拦污栅边墩。
【具体实施方式】
[0021]电站进水口为坝式进水口，沿着进水口顺水流向依次布置有拦污栅段、喇叭口段、闸门段及渐变段。如图1和图2所示，本实用新型的一种坝式进水口的分层取水装置，包括设置在坝身上的进水口和设置在所述进水口坝顶的门式起重机3，所述的进水口拦污栅段沿着水流流向依次设置拦污栅2和叠梁门1，所述的叠梁门I包括至少一节单节叠梁门结构，单节叠梁门结构均连接门式起重机3，所述的拦污栅2连接门式起重机3。由于大坝汛期漂污较多，将挡水叠梁门I布置在拦污栅2后，叠梁门I不易被污物堵塞，不会影响叠梁门I的启闭，其运行和维护更方便。
[0022]拦污栅2采用直立平面活动式拦污栅，四台机通仓方式布置。为减小拦污栅2的跨度，所述的进水口两侧分别设置拦污栅边墩11，进水口中部设置至少一个拦污栅中墩10，所述的拦污栅边墩11和拦污栅中墩10上设置两道栅槽，两道栅槽内分别放置拦污栅2和叠梁门I。进水口靠近边墙9的一侧不设置拦污栅边墩11，所述的边墙9上设置两道分别用于放置拦污栅2和叠梁门I的栅槽。拦污栅边墩11与拦污栅中墩10之间的距离等于两个拦污栅中墩10之间的距离。每个机组段进水口拦污栅段以拦污栅中墩10将其分为较小的拦污栅孔，每个栅孔设置有一道工作栅槽和一道备用栅槽，在需要分层取水时，利用调节(增减)放置于备用拦污栅槽的单节叠梁门结构的数量实现分层取水，提高下泄水温。
[0023]叠梁门I的结构型式为平面滑动闸门，闸门面板、梁系结构材质Q235B。闸门面板布置在进水口下游面，主横梁为钢板焊接工字型组合结构，纵隔梁系为T型焊接结构，门体结构正、反向均布置滑块支承，正、反向支承均为铸钢滑块，闸门结构不设置止水装置。叠梁门I结构布置双吊点，单节叠梁门结构通过机械抓梁与门式起重机3连接，叠梁门I顶端设置机械抓梁定位销。叠梁门I的结构顶端和底端都设置承压板，满足叠梁工作或存放需要，每节单节叠梁门结构可互换使用。
[0024]为了减小叠梁门I的变形，平衡叠梁门I迎水侧的压力，为了增加结构刚度，保证整体稳定与结构安全，在拦污栅2与叠梁门I之间自上而下横向设置一组横梁7。在叠梁门I的背水侧自上而下设置一组支撑梁8，所述的支撑梁8垂直叠梁门I设置。
[0025]叠梁门I的启闭通过门式起重机3操作，门式起重机3通过机械抓梁连接单节叠梁门结构，根据分层取水需要布置单节叠梁门结构的数量。
[0026]本实用新型的叠梁门I可兼具排漂功能，为了实现这一功能，采用了如下的技术方案:在叠梁门I的第二节单节叠梁门结构的顶部外包钢板层，并将钢板层做成顺水流的流线型结构型式，所述钢板上游侧为一与水流方向相对的弧面，利用排漂，避免污物在叠梁门I顶处停留；运行时，将顶节单节叠梁门结构提起即可达到排漂的目的。由于排漂时，在叠梁门I下游侧气压较低，为避免排污时叠梁门I发生振动，在叠梁门I下游两侧的拦污栅边墩11和拦污栅中墩10上均匀布置一组位于不同高程上的补气管，该组补气管另一端与大气连通，在叠梁门I下游侧不同高程为排漂时门后补气。
[0027]进水口内沿着水流流向依次设置进口检修闸门6和进口工作闸门5。所述的进口工作闸门5下游的坝体上设置通气孔4。
[0028]实施例
[0029]某水电站水库正常蓄水位458m，死水位438m，设计洪水位461.3m,校核洪水位463.07m，总库容40.67亿m3。水库预留防洪库容10.6亿m3 (非常运用时为14.4亿m3)，可灌溉农田292.14万亩，电站装机1100MW，通航建筑物为2X500t级。坝型为混凝土重力坝，重力坝坝轴线总长995.4m，坝顶高程465m，最大坝高116m。工程枢纽布置为:河床中间布置8个表孔、5个底孔及消能建筑物，底孔(兼作排砂孔)布置在表孔左侧，河床左侧布置坝后式电站厂房，河床右侧布置垂直升船机，上闸首长42m，两岸布置非溢流坝段。
[0030]电站厂房型式为重力坝坝后式厂房，总装机容量1100MW，安装水轮发电机组4台，单机容量275丽，单机额定流量为432m3/s，厂房机组段长度为28.0m。电站厂房进水口采用坝式进水口，坝式进水口底部高程418m。拦污栅采用直立平面活动式拦污栅，四台机通仓方式布置。每台机进水口均分为4个拦污栅孔，拦污栅底坎高程为415.0Om,直至坝顶465.00m，其孔口尺寸(宽X高X孔数)为5.50X50.0OmX4。电站进水口设检修闸门及事故闸门各一套，孔口尺寸(宽X高)分别为8.7X10.2m及8.7X9.2m。引水钢管直径8.7m，采用坝后背管形式布置。[0031]分层取水设施布置:
[0032]该水电站进水口为坝式进水口，进水口底部高程418.0Om,进水口顺水流向长37m，依次布置有拦污栅段、喇叭口段、闸门段及渐变段。拦污栅2采用直立平面活动式拦污栅，四台机通仓方式布置。为减小拦污栅2的跨度，每台机各设两个拦污栅边墩11和三个拦污栅中墩10，拦污栅边墩11和拦污栅中墩10的宽度均为1.2m，顺水流方向长度均为5.0m,拦污栅2上部由四层横梁与大坝连接。拦污栅2底坎高程为415.00m，直至坝顶465.0Om,其孔口尺寸(宽X高X孔数)为5.50X50.0OmX 4。拦污栅边墩11和拦污栅中墩10上共设有两道栅槽，第一道栅槽放置拦污栅，第二道为备用栅槽，放置叠梁门I，该水电站所在地区汛期漂污较多，将挡水叠梁门I布置在拦污栅2后，叠梁门I不易被污物堵塞，不会影响叠梁门I的启闭，其运行和维护更方便。根据水库运行特性及环保对水温的要求，同时考虑到尽可能减少水头损失，保证电站的发电效益，确定叠梁门I的最大挡水高度为443.0Om,在校核洪水位463.07工况下，门顶水头为20.07m，相应过栅流速小于1.2m/s，满足规范要求。叠梁门I总高度为28m，分为10节，每节高度为2.8m。叠梁门I与拦污栅2同宽，宽度为5.50m。为改善进水口的水流条件、减小进水口分层取水时叠梁门I后水流的竖向流速、减少水头损失，将进水口前缘长度由按常规进水口(即单层取水)布置的13m增加至15m，即将拦污栅墩尾至进水口前缘的距离由8m增加至10m。根据进水口水力学数值模型计算成果，进水口前缘长度增加后，水头损失减小约为5%?12%，对电站发电效益有一定的提高。
[0033]电站进口设进口检修闸门6及进口工作闸门5各一套，闸门底坎高程为418.0Om,孔口尺寸(宽X高)分别为8.7X10.2m及8.7X9.2m。工作闸门孔口宽高比为1: 1.0?I: 2.0，孔口面积大于后接水道的过水面积，满足规范要求。工作闸门采用4500kN/1500kN液压启闭机操作，坝顶布置一台2 X 1250kN/650kN门式起重机3，作为拦污栅2提栅清污及进口检修闸门6和液压启闭机检修用。
[0034]进口为喇叭口形，顶口高程为432.95m，上唇为半径5.0m的圆弧面，其后以半径为20.0m的圆弧面与渐变段相联接，进口下唇以半径为2.0m的圆弧面与拦污栅底坎相连，进口两侧以4.5m半径的园弧与坝面相切。喇叭口尺寸16.95mX17.7m，渐变段长度为9.5m,将方形管道渐变至直径为D=8.70m的圆管，工作闸门后设有D=2m的通气孔4。
[0035]叠梁门结构设计:
[0036]该水电站安装4台单机容量275丽水轮发电机组，水轮发电机组引水采取单机单管方式，每台机组进水口依次布置有拦污栅段、喇叭口段、检修门、快速门段及渐变段。每个机组段进水口拦污栅段以3个拦污栅中墩10将其分为4个拦污栅孔，每个栅孔设置有一道工作栅槽和一道备用栅槽，在需要分层取水时，利用调节(增减)放置于备用拦污栅槽的单节叠梁门结构的数量实现分层取水，提高下泄水温。隔水单节叠梁门结构采用电站厂房坝段进水口坝顶2X1250/1000/100kN门机回转吊借助机械抓梁操作。
[0037]栅槽底坎高程415.00m，坝顶高程465.00m，孔口尺寸5.50mX 50.0m (宽X高)。
[0038]叠梁门I的结构型式为平面滑动闸门，闸门面板、梁系结构材质Q235B。闸门面板布置在进水口下游面，主横梁为钢板焊接工字型组合结构，纵隔梁系为T型焊接结构，门体结构正、反向均布置滑块支承，正、反向支承均为铸钢滑块，闸门结构不设置止水装置。根据年份最高取水层要求，叠梁门I设置总高度28.0m。为适应3月?6月灌溉期各自不同的分层取水高度，满足叠梁门I启闭设备容量及叠梁门制造、运输要求，隔水单节叠梁门结构分10节制造、运输，每节单节叠梁门结构高度2.8m,门体宽度5.9m，支承跨度5.7m，单节叠梁门结构重量约为6.5吨。单节叠梁门结构高度适宜，方便叠梁运输及安装，满足不同高度分层取水要求。叠梁门I结构布置双吊点，吊点间距2.0m，叠梁门I顶端设置机械抓梁定位销，定位销间距4.6m。叠梁门I结构顶端、底端都设置承压板，满足叠梁工作或存放需要，每节叠梁可互换使用。
[0039]叠梁门启闭机设备设计:
[0040]进水口布置有拦污栅2、进口检修闸门6、快速门等永久金结设备，在坝顶布置一台2X 1250kN/650kN门式起重机，作为拦污栅提栅清污及检修闸门和液压启闭机检修用。叠梁门I的启闭操作亦通过门机操作启闭，门机通过机械抓梁连接单节叠梁门结构，根据分层取水需要布置叠梁的数量。
[0041]根据进水口分层取水水力学模型试验及流态分析结果，结合同类工程隔水叠梁设计经验，进水口分层取水时，叠梁按8.0m水头差设计，单节叠梁承受总水压力1240.9kN。隔水叠梁启门及闭门过程均应在静水状态下完成，考虑启闭安全系数，单节叠梁门最大启门力315kN，坝顶门机容量满足叠梁门起升要求。
[0042]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。
【权利要求】
1.一种坝式进水口的分层取水装置，包括设置在坝身上的进水口和设置在所述进水口坝顶的门式起重机(3)，其特征在于，所述的进水口两侧分别设置拦污栅边墩(11)，进水口中部设置至少一个拦污栅中墩(10)，所述的拦污栅边墩(11)和拦污栅中墩(10)上设置两道栅槽，两道栅槽内分别放置拦污栅(2 )和叠梁门(I)，所述的拦污栅(2 )设置在叠梁门(I)的上游处，所述的叠梁门(I)包括至少一节单节叠梁门结构，单节叠梁门结构均连接门式起重机(3 )，所述的拦污栅(2 )连接门式起重机(3 )。
2.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的进水口靠近边墙(9)的一侧不设置拦污栅边墩(11)，所述的边墙(9)上设置两道分别用于放置拦污栅(2)和叠梁门(I)的栅槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的拦污栅边墩(11)与拦污栅中墩(10)之间的距离等于两个拦污栅中墩(10)之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的拦污栅(2)与叠梁门(I)之间自上而下横向设置一组横梁(7)。
5.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的叠梁门(I)的背水侧自上而下设置一组支撑梁(8)，所述的支撑梁(8)垂直叠梁门(I)设置。
6.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的叠梁门(I)的结构型式为平面滑动闸门。
7.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的单节叠梁门结构通过机械抓梁与门式起重机(3)连接，所述叠梁门(I)的顶端设置机械抓梁定位销。
8.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的叠梁门(I)的顶端和底端都设置承压板。
9.根据权利要求1所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的进水口内沿着水流流向依次设置进口检修闸门(6 )和进口工作闸门(5 )。
10.根据权利要求9所述的一种坝式进水口的分层取水装置，其特征在于，所述的进口工作闸门(5)下游的坝体上设置通气孔(4)。
【文档编号】E02B8/04GK203559454SQ201320703933
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】潘明, 熊雄, 张小春, 林学峰, 邵年, 廖志远 申请人:嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司