紅花水電站金屬結構優(yōu)化設計

1、1紅花水電站金屬結構優(yōu)化設計紅花水電站金屬結構優(yōu)化設計黎子球（中水珠江規(guī)劃勘測設計公司廣東廣州510610）摘要：根據紅花水電站工程的特點，對金屬結構的選型、結構型式、材料等進行比選優(yōu)化，從而確定較佳方案，使設計的產品安全、可靠、方便、實用。關鍵詞：紅花水電站；金屬結構；優(yōu)化設計一、電站金屬結構總體設置一、電站金屬結構總體設置紅花水電站位于廣西柳江縣，工程總庫容30億立方米，裝機220MW，是一座以發(fā)電、航運為主，兼顧灌溉、旅游、養(yǎng)殖等

2、的綜合性大型Ⅰ等水利工程。紅花水電站金屬結構包括泄水閘、廠房和船閘三部分。泄水閘共18孔，孔口寬度16米，設上游檢修閘門2扇，啟閉設備為壩頂門機；工作閘門18扇，啟閉設備為固定式卷揚機；下游檢修閘門1扇，啟閉設備為手拉葫蘆。廠房部分設進水口前沿浮式攔污排；進水口攔污柵，啟閉設備為耙斗式清污機；進口檢修閘門，啟閉設備為壩頂門機；尾水事故檢修閘門，啟閉設備為臺車。船閘為單線一級1000噸級船閘，船閘凈寬18米，設有上閘首工作閘門和下閘首工作

3、閘門，啟閉設備為液壓啟閉機；上閘首擋洪檢修閘門，啟閉設備為壩頂門機；下閘首檢修閘門，啟閉設備為電動葫蘆；輸水廊道工作閘門，啟閉設備為液壓啟閉機；輸水廊道檢修閘門，啟閉設備為電動葫蘆等。整個電站共計有各種閘門49扇，傾斜式滑動攔污柵12扇，浮式攔污排1條，各種啟閉設備共有26臺?？偣こ塘繛?2320噸。二、金屬結構優(yōu)化設計二、金屬結構優(yōu)化設計紅花水電站總體規(guī)模雖然不是很大，但其金屬結構卻有它獨特的地方，如：21600kN壩頂雙向門機，容量

4、雖然不算很大，但其功能多；軌上揚程大，而軌距卻小。船閘輸水廊道工作閘門，孔口尺寸和設計水頭雖然不大，但工作水頭處于空化臨界狀態(tài)。此外，紅花水電站有不少金屬結構是超大型的，如泄水閘工作閘門，孔口尺寸（寬高）為1618米；廠房進口檢修閘門，孔口尺寸（寬高）為12.1514.21米，設計水頭43.855米。廠房尾水事故閘門，孔口尺寸（寬高）為12.1510.34米，設計水頭41米。廠房進水口前沿攔漂最大跨度（直線距離）275m，設計最大拉力1

5、400kN等。所有這些，設計都有一定32泄水閘工作閘門泄水閘工作閘門紅花水電站泄水閘共18孔，主要起擋、泄水作用，最大泄洪流量達44800m3s。泄水閘工作閘門采用平面定輪鋼閘門，孔口尺寸（寬高設計水頭）為16m18m17.598m，18孔18扇，采用22000kN固定卷揚式啟閉機操作，一門一機布置。（1）泄水閘工作閘門門型選擇。紅花水電站泄水閘工作閘門設計水頭乘孔口尺寸達5068m3，屬于超大型閘門。由于水庫流量調度比較復雜，泄水閘工

6、作閘門局部開啟控泄頻繁，曾考慮采用弧門方案，以改善工作閘門的水流流態(tài)。根據設計規(guī)范規(guī)定：弧門支鉸宜布置在過流時支鉸不受水流及漂浮物沖擊的高程上。由于本工程上、下游泄洪水位高出正常蓄水位較多（上游設計洪水位為86.43m，下游設計洪水位為86.05m，正常蓄水位為77.5m），若要滿足規(guī)范推薦方式布置，必須增大弧門面板曲率半徑，支臂長度將大大增加。因此，弧門方案不管是金屬結構工程量還是土建工程量都比平面門方案高，大大增加工程投資。通過參考

7、國內已建同類工程，在總結分析已建工程實際運行經驗的基礎上，結合本工程具體的工況，設計中采用新技術、新材料，以解決平板閘門的弊端。紅花水電站泄水閘工作閘門門型選定為平面定輪鋼閘門，大大節(jié)省了工程量。（2）門槽型式國內外大量的工程運行經驗表明：平面閘門門槽空化空蝕問題十分嚴重，甚至造成嚴重事故。因此，選擇適當的門槽形式以改善門槽附近的水力學條件，緩解空化空蝕問題非常重要。紅花水電站泄水閘工作閘門門槽采用Ⅱ型門槽。根據設計規(guī)范、已有科研成果及

8、工程實例，Ⅱ型門槽初生空穴數Ki=0.4~0.6，當實際工程中門槽附近的水流空穴數K＞Ki時，門槽一般不至于發(fā)生空蝕。從本工程模型試驗結果可以看出：設計所采用的門槽體型是可行的。在敞開泄洪中門槽水流空穴數高，不會出現空化空蝕問題；而當閘門作局部開啟運行時，工作門門槽在大部分工況下具有一定的抗空化空蝕能力，但少部分小開度閘下自由出流工況下的門槽空化數安全裕度不大。因此，盡量避免在1.5m以下的閘門小開度狀態(tài)下運行可基本保證門槽的運行安全。