增设溢流坝顶翻板闸使小水电站增容增效

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发布时间：2021-08-20

资料介绍

在行洪期间自动撤销挡水功能，恢复设计行洪能

力，不增大淹没范围。

根据这个思路，笔者在小水电站设计实践中，

采取在溢流坝顶增设铁制翻板闸，在枯水季节翻板

闸直立挡水，抬高正常蓄水位，提高设计水头；在

行洪期，翻板闸会在一定水压力作用下，自动翻倒

泄洪；当库水位降到一定程度，翻板闸又能在配重

体作用下自动恢复到直立挡水位置。这一做法曾在

4座新建电站上应用，都取得了成功。实现了不增

大淹没范围情况下，使电站增容增效，深受用户欢

迎。

4 板闸的选型

常见的翻板闸是钢筋混凝土结构。这种翻板闸

结构复杂、自重大、造价高、不易维修；更主要的

缺点是闸板厚度大影响泄洪能力，要求溢流坝顶宽

度大，势必造成溢流坝断面肥大，不够经济。而铁

制翻板闸避免了钢筋混凝土翻板闸的所有缺点。因

此笔者在实践中一律采用铁制翻板闸。

5 铁制翻板闸的设计

铁制翻板闸的设计包括翻板闸尺寸的确定；倾

覆计算；复位计算；变形计算和止水设计六方面。

5．1 翻板闸尺寸的确定

翻板闸结构尺寸应考虑钢材定型尺寸及闸门自

重。型钢、板材定型长6m，因此确定闸门长6m，

闸门高度应考虑坝顶行洪水深及两岸耕地允许浸没

深度，计算公式为H —H淹一H浸。

公式中符号意义：

H—— 翻板闸高度m；

H淹——5年一遇洪水位至溢流坝顶高度m；

H程—— 库区岸坡台地上耕地允许浸没深度，

一般取1～1．3m

按上式计算，翻板闸高度一般在l～2．5m，

根据经验，溢流坝顶翻板闸高度1～1．5m 较好。

因为翻板闸高度超过2m，翻倒后可能使电站水头

突然减小，对机组运行不利，另外，翻板闸恢复挡

水位置所需时间较长，造成汛期水资源浪费。

5．2 翻板闸倾覆计算

翻板闸倾覆计算的目的是确定闸门轴的高度，

确保翻板闸顶溢流水深达到预计高度时，在水压力

作用下，翻板闸可以自动翻倒泄洪，不扩大淹没范

围。

计算方法采用试算法。首先初拟闸门轴高度，

约为闸门高的；其次是预定闸门翻转时闸门顶过流

水深。

闸门顶高程加上h值应低于五年一遇洪水位，

一般取h=0．4～0．6m。然后将作用在翻板闸上的

所有荷载对闸门轴中心线取矩，根据力矩方向，分

别汇总倾覆力矩M倾和阻转力矩M阻，再计算转动

系数K转一，当K转< 1时，翻板闸不能翻转，应重

新降低闸门轴高度，再进行翻转计算。

如果K转> 1．2时，闸门可能在没有达到预定

溢流水深时就提前翻倒，应当再提高闸门轴高度，

重新计算，当1．1≤ K转≤ 1．2之间时，认为可以

满足要求。

5．3 翻板闸门复位计算

当翻板闸翻倒泄洪以后，库区水位逐渐下降，

当水位降低到一定程度时，闸门需要自动恢复到挡

水位置，闸门上半部分长，下半部分短，翻倒放平

后，是不能自动恢复到挡水位置的，因此需要进行

配重计算。

首先预定平放的闸门以上溢流水深多高时让闸

门恢复挡水位置，然后将预定状态下作用在闸门上

的所有荷载对闸门轴取矩，分别汇总恢复力矩M复

和阻止恢复力矩Mm。

没有配重前M阻> M复。最小配重力矩M配一

M阻一M复。配重材料和配重块重心可以事先确

定，即配重力矩M配：GL 。

公式中符号意义：

M配— — 配重力矩，kg·m；

G— — 配重块重量，kg；

L—— 配重块重心到闸门轴中线距离，ITI；

按上式可以计算出配重块的重量G：

G 一

按上式可以算出闸门最小配重G，为了确保闸

门按预定状态复位，实际配重G配一1．1G，配重

后，再验算闸门复位系数K复一，当1．1≤ K复≤

1．2时，认为配重合适。

翻板闸配重以后，对倾覆能力又有影响，应当

再验算倾覆系数，直到满足要求为止。

5．4 闸门强度验算

采用材料力学中的公式，按设计情况下，对闸

门支座、门轴、纵梁、横梁、闸门板进行正应力和

剪力计算，计算结果应当满足 ≤ [ ]，r≤ [r]。

一般情况下，闸门板采用8～1gram 厚3号钢

板；纵横梁采用12～14号工字钢；闸门支座采用

· 置

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