龍頭山前置式攔污柵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

杜楠

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

龍頭山水電站樞紐工程位于江西省豐城市境內(nèi)，是贛江干流的最后一個(gè)梯級(jí)電站，壩址控制流域面積72810km2，壩址多年平均流量1890m3/s，正常蓄水位24.20m，總庫(kù)容6.79億m3，電站裝機(jī)240 MW，航道等級(jí)Ⅲ級(jí)，為Ⅱ等大（Ⅱ）型工程。

根據(jù)樞紐總布置方案，自左至右布置了：魚(yú)道、河床式廠房、左岸連接重力壩、1孔排漂閘、24孔溢流閘壩、右岸連接重力壩、1000t級(jí)船閘、右岸連接土壩等。

龍頭山樞紐裝機(jī)240MW，安裝8臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，為河床式廠房，布置于左岸，采用水平進(jìn)廠方式，主要由主廠房、安裝場(chǎng)、副廠房、GIS樓等組成。主廠房布置順?biāo)鞣较蛴蓴r污柵、進(jìn)水渠、進(jìn)口檢修閘門(mén)、上游防洪墻、主廠房、下游防洪墻、出口檢修閘門(mén)及尾水渠等部分組成，按高程分廊道層、流道層、運(yùn)行層等3層。

主廠房長(zhǎng)174.3m，流道底板總長(zhǎng)度67.80m。攔污柵呈斜線布置于廠房上游，距主廠房上游邊線最近距離為58.8m，與水平向夾角42.5°，采用垂直攔污柵。工程共設(shè)27扇攔污柵，孔口尺寸8.5m×17.5 m，攔污柵底檻高程EL.10.0m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水頭4m，柵體為4節(jié)疊梁型式，采用實(shí)腹式主梁滑塊支承結(jié)構(gòu)。攔污柵檢修采用20t汽車(chē)起吊。攔污柵中隔墩采用上游端帶圓弧直線型式，上游圓弧半徑0.75m，中隔墩頂部高程27.50m，墩長(zhǎng)12.8m，在中隔墩下游設(shè)置6m寬清污橋，閘墩方向與水流方向一致。清污橋與左岸廠區(qū)內(nèi)公路相連通。攔污柵上游設(shè)外接攔污鋼板進(jìn)行清污。

前置式攔污柵的布置不同于傳統(tǒng)攔污柵緊靠上游檢修閘門(mén)，而是脫離主廠房，獨(dú)立于主廠房上游。這種布置可有效地減少主廠房流道尺寸，且不需要專門(mén)設(shè)置浮式攔污排，工程投資較??；另外在低水頭下可減少?gòu)S房水頭損失，增加電站發(fā)電效益。

2 水頭損失計(jì)算

對(duì)于河床式廠房，發(fā)電水頭直接決定著電站的效益及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在結(jié)構(gòu)布置方面若能減小電站的水頭損失，對(duì)于電站意義深遠(yuǎn)。攔污柵布置方案的不同，決定著過(guò)柵水頭損失的差別，本次根據(jù)不同的攔污柵布置計(jì)算前置式攔污柵和傳統(tǒng)攔污柵水頭損失的差別。

根據(jù)樞紐工程布置方案，分別計(jì)算1臺(tái)機(jī)、2臺(tái)機(jī)至8臺(tái)機(jī)滿發(fā)工況下兩種攔污柵布置下的水頭損失。根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL285-2003）中關(guān)于攔污柵水頭損失的計(jì)算，分別計(jì)算前置 攔污柵和傳統(tǒng)攔污柵的水頭損失，計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 攔污柵水頭損失計(jì)算表

式中 β——柵條形狀系數(shù)；

B——柵條間距；

S——柵條寬度；

α——柵面傾角；

ξ2——水頭損失系數(shù)；

V——柵前平均流速。

根據(jù)計(jì)算可知，前置式攔污柵在1臺(tái)機(jī)滿發(fā)工況下，2臺(tái)機(jī)～8臺(tái)機(jī)滿發(fā)工況下水頭損失較傳統(tǒng)攔污柵少0.081m、（0.078～0.014）m，各種流量條件下水頭損失均較傳統(tǒng)攔污柵小，特別是在小流量工況下更為明顯。采用這種布置方式在枯水季節(jié)可有效減少?gòu)S房引水發(fā)電的水頭損失，增加發(fā)電效益。

3 電能計(jì)算

根據(jù)水文資料，查龍頭山壩址天然月平均流量表（表2），計(jì)算兩種方案差額電量，具體計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表2 頭山壩址天然月平均流量表 m3/s

表3 兩種布置方案差額電量計(jì)算表

根據(jù)計(jì)算可知：前置式攔污柵較傳統(tǒng)攔污柵每年多發(fā)電940.11萬(wàn)kW·h，根據(jù)江西省上網(wǎng)電價(jià)0.45元/kW·h，每年增加發(fā)電效益423萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

龍頭山水電站樞紐工程對(duì)前置式攔污柵和傳統(tǒng)攔污柵從工程布置、工程投資、工程效益等方面進(jìn)行比較，具體比較見(jiàn)表4。

根據(jù)比較可知：兩方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，前置式攔污柵可有效減少水頭損失，增加發(fā)電電量，增加發(fā)電效益，且工程總投資較??；傳統(tǒng)攔污柵結(jié)構(gòu)布置緊湊，但水頭損失較大，電量損失較多，且工程總投資較省；經(jīng)綜合比較，前置式攔污柵在減小發(fā)電水頭損失，增加電站發(fā)電效益，工程總投資方面均優(yōu)于傳統(tǒng)攔污柵。

5 結(jié)論及建議

（1）前置式攔污柵只適用于低水頭大流量的貫流式機(jī)組，且機(jī)組臺(tái)數(shù)大于5臺(tái)以上的，這樣其經(jīng)濟(jì)效益才能顯現(xiàn)出來(lái)。

（2）前置式攔污柵可有效減少發(fā)電水頭損失，增加發(fā)電量，提高電站發(fā)電效益。

表4 前置式攔污柵與傳統(tǒng)攔污柵技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

（3）前置式攔污柵因脫離主廠房，需專門(mén)設(shè)置攔污柵閘，但可取消廠房上游攔污排，工程投資較省。