【文章內(nèi)容簡介】 海水鹽堿重，對農(nóng)作物有害，平時(shí)應(yīng)防止淡水大量流去，故閘門止水設(shè)計(jì)，極為重要。 另外擋潮閘工作閘門，長期處于水下工作，應(yīng)注意閘門的防銹和防寄生物附著的措施。 一般排灌閘工作閘門也有類似擋潮閘的某些特點(diǎn)，如雙向止水和較長期處于水下工作等。而排灌 閘的工作閘門，亦應(yīng)考慮雙向支承等問題。本規(guī)范僅就原則提示，請?jiān)O(shè)計(jì)中予以注意。 本條為原規(guī)范第 30 條部分內(nèi)容的修訂。 據(jù)調(diào)查，原條文的規(guī)定是合適的。 沿用原規(guī)范第 31 條。 據(jù)調(diào)查，原條文的規(guī)定是必要和合適的。 根據(jù)國內(nèi)調(diào)查，廣東鶴地水庫溢洪道弧門、浙江馬山閘弧門、河南白龜山水庫弧門、江蘇三河閘弧門，都處于沿庫、沿海、沿湖有較大風(fēng)浪和涌潮地區(qū)，由于布置上的缺陷，前二者，在上游水位略低于前胸墻時(shí)，胸墻底部和弧門露出水面以上部分，形成一個(gè)封閉的空腔，在較大風(fēng)浪和涌 潮作用下，空氣被壓縮，形成巨大的氣囊沖擊壓力，以致造成閘門支臂失穩(wěn)破壞。如鶴地水庫弧門的布置，如圖 所示。鶴地水庫弧門為 10 － ，在風(fēng)浪作用下形成封頂，造成氣囊沖擊力，致使上支臂失事，破壞時(shí)水位。而在后兩個(gè)工程上，在布置上進(jìn)行了改進(jìn)，如在胸墻中開洞，拆除弧門頂止水等，未形成較大的氣浪沖擊壓力，閘門基本完好。根據(jù)正反兩方面的教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，所以在條文中提請?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)注意，從布置上加以避免。 圖 鶴地水庫弧門的布置簡圖（單位： m) 采取措施一般有： (1)胸墻中開洞，以消除氣浪沖擊壓力的形成。 (2)預(yù)留少許調(diào)壓溝。 (3)設(shè)防沖木，也可以減少閘門沖擊力。 新增加條文。 近十幾年來，我國興建了相當(dāng)數(shù)量的抽水泵站。其金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要關(guān)鍵在于選擇合理的斷流裝置。當(dāng)要求在極短時(shí)間內(nèi)斷流時(shí) (幾秒到十幾秒 )常選用拍門，安裝于泵站出口；當(dāng)要求在 2min 內(nèi)斷流 時(shí)，也可采用平面快速閘門，以保證水泵運(yùn)用安全。 在出口末端，尚要設(shè)一道事故閘門或檢修閘門，以便拍門或事故快速閘門的拆修和保養(yǎng)。拍門一般用油壓啟閉機(jī)操作，并要求有緩沖裝置。進(jìn)口布置和常規(guī)相似，設(shè)攔污柵和檢修閘門。 引水發(fā)電系統(tǒng) 沿用原規(guī)范第 32 條。 據(jù)調(diào)查和研究，原條文的規(guī)定是必要和合適的。 關(guān)于檢修閘門、事故閘門、快速閘門等設(shè)置與否，在什么條件下，如何設(shè)置，主要著眼于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。據(jù)國內(nèi) 14 省的初步調(diào)查，根據(jù)電站開發(fā)方式和總體布置，大致可分為三類： (1)壩后式電站。大多數(shù)都設(shè)有檢修閘門和快速事故閘門 (也有用蝴蝶閥代替 )兩道，運(yùn)行較好。但也有一些電站不設(shè)檢修閘門 (如湖南柘溪電站、雙牌電站等 )。據(jù)調(diào)查，不設(shè)檢修閘門對運(yùn)行檢修甚感不便，因在正常發(fā)電時(shí)，快速閘門吊在孔口，處于戒備狀態(tài)，不能維修，當(dāng)機(jī)組檢修時(shí)，又要用它擋水，也不能檢修。因此要檢修它，只有停機(jī)。所以在條文中作了比較肯定的規(guī)定，認(rèn)為設(shè)檢修閘門仍屬必要。 (2)河床式電站。大多數(shù)為低水頭大流量、轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，一般只設(shè)檢修閘門和事故閘門。如浙江的七里垅電站、廣西的西津電站、湖北的葛洲壩樞紐都是如此。據(jù) 調(diào)查，當(dāng)設(shè)有可靠的防飛逸裝置時(shí)，可不必設(shè)快速閘門。 (3)引水式電站。布置形式很多，除了設(shè)快速閘門 (或蝴蝶閥 )以外，在進(jìn)水口處設(shè)事故閘門或檢修閘門的實(shí)例都有。從分析看，當(dāng)引水洞較長時(shí)，設(shè)事故閘門較為有利，比較靈活可靠，一旦洞子出事，有事故閘門作為安全備用閘門。 近年來，采用快速閘門比較普遍 (用于代替蝴蝶閥作為機(jī)組保護(hù)之用 )，其優(yōu)點(diǎn)為造價(jià)低廉，保護(hù)可靠。所以在條文中推薦選用。至于蝴蝶閥，應(yīng)盡量少用，只有在某些特殊情況下 (如當(dāng)一管分叉安數(shù)臺機(jī)時(shí) )，不便于布置快速閘門時(shí)，方采用蝴蝶閥。 沿用原規(guī)范第 33 條。 據(jù)調(diào)查，原條文的規(guī)定是合適的。 對經(jīng)常停放在調(diào)壓井門槽內(nèi)的閘門，由于水位的經(jīng)常波動和導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生較大的涌浪，所以要注意閘門停放和下降的平穩(wěn)性。 據(jù)國內(nèi)調(diào)查，有些電站進(jìn)水口快速閘門設(shè)在調(diào)壓井內(nèi)，曾發(fā)生過停放和快速下降過程中不穩(wěn)定現(xiàn)象，例如福建龍亭電站，曾發(fā)生閘門浮起情況，以致影響正常運(yùn)行；安砂電站在模型試驗(yàn)中，也發(fā)生有相當(dāng)?shù)纳贤辛?。分析其原因，系由于機(jī)組甩負(fù)荷，調(diào)壓井中產(chǎn)生較強(qiáng)烈的涌浪等，影響閘門穩(wěn)定。因此在條文中提出這個(gè)問題，引起注意。必要時(shí)可進(jìn)行專門研究 ，以保證安全運(yùn)行，達(dá)到保護(hù)機(jī)組的目的。 本條為原規(guī)范第 34 條的修訂。 本次修訂時(shí)增加了“應(yīng)配有準(zhǔn)確的開度指示控制器”。 快速閘門經(jīng)常用啟閉機(jī)懸掛于孔口頂部，因此要求有準(zhǔn)確的開度指示控制器，目前較先進(jìn)的為電子數(shù)字顯示指示器。 沿用原規(guī)范第 35 條。 據(jù)調(diào)查，原條文的規(guī)定是合適的。 據(jù)國內(nèi)調(diào)查，有些進(jìn)水口事故、檢修閘門，因?yàn)槌渌黄綁壕筒僮鏖l門，造成拉桿拉斷事故，如北京密云電站、湖北丹江口電站等。因此宜有監(jiān)視平壓設(shè)備，一般可采用水位差計(jì)或水位指示訊號。除 此以外，充水孔要有足夠面積，啟閉機(jī)要設(shè)小行程開關(guān)，已在 中提及。 本條為原規(guī)范第 37 條的修訂。 本次修訂時(shí)，增加了需設(shè)卸污平臺。由于攔污設(shè)施以攔、清、排為主，所以必要的卸污平臺是必不可少的。 新增加條文。 抽水蓄能電站，目前我國剛起步，只有廣州抽水蓄能、十三陵抽水蓄能等電站在建。在設(shè)計(jì)中亦只有浙江天荒坪、東北蒲石河、河北張河灣數(shù)座。但抽水蓄能電站今后必將為一種有發(fā)展前途的電站。關(guān)于抽水蓄能電站引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置和選型，目前僅參照國外建設(shè)經(jīng)驗(yàn)作一些原則規(guī)定 ；有待總結(jié)國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 根據(jù)目前收集到美、英、日本、意、德等國部分抽水蓄能電站引水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)布置情況 [計(jì)有 39座電站，詳見皮仙槎，“抽水蓄能電站水道系統(tǒng)閘門 (柵 )、啟閉機(jī)的合理配置”，水力發(fā)電學(xué)報(bào) 1989 年 2期 ]，大體上可以得出以下結(jié)論： (1)上池進(jìn)口設(shè)攔污柵、檢修閘門或事故閘門。 (2)對短尾水洞，只在尾水洞出口處設(shè)檢修閘門 (或事故閘門 )和攔污柵。 對長尾水洞，除于尾水洞出口處設(shè)檢修閘門和攔污柵外，在尾水肘管至尾水調(diào)壓井之間，可設(shè)一道事故閘門 (或檢修閘門 )，其布置可設(shè) 在尾水管廠房內(nèi)，亦可布置于廠房下游尾水廊道中單獨(dú)閘室或設(shè)于尾水調(diào)壓井中。 新增加條文。 關(guān)于貫流式機(jī)組電站，近十幾年來國內(nèi)亦陸續(xù)興建，其特點(diǎn)多屬低 (或超低 )水頭河床式電站。其機(jī)組本身對防飛逸裝置較可靠；對攔污柵要求較高，除滿足強(qiáng)度、剛度外，尚需研究機(jī)組在運(yùn)行中的振動對攔污柵的影響；對波浪控制要求較高等。 根據(jù)國內(nèi)外 22個(gè)座貫流式機(jī)組電站的調(diào)查 (詳見李從眾，“燈泡式機(jī)組電站金屬結(jié)構(gòu)的布置，設(shè)計(jì)規(guī)范修訂專題總結(jié)” )，其金屬結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的布置大體為： 進(jìn)水口布置有攔污柵、檢修閘門 或事故閘門，必要時(shí)，設(shè)清污機(jī)。 攔污柵設(shè)于最前面，一般選用傾斜式布置。攔污柵后面以設(shè)檢修閘門為好，亦可設(shè)事故閘門，事故閘門亦可考慮按部分水壓差關(guān)門 (如湖南馬跡塘電站考慮 3/16Qr)。 尾水管出口一般設(shè)尾水事故閘門或檢修閘門。但以事故閘門為好。 (用以代替進(jìn)口處的事故閘門，其優(yōu)點(diǎn)是孔口尺寸小，較經(jīng)濟(jì)；事故下門過程中，對機(jī)組的水力作用較為穩(wěn)定等 )。 貫流式機(jī)組，電站水頭十分寶貴，所以對柵條型式、清污問題，都要十分仔細(xì)研究。 3 荷載 沿用原規(guī)范第 38 條。 原條文所規(guī)定的荷載劃分為兩類，是適合閘門工況的。 本條為原規(guī)范第 39 條的修訂。 本次修訂時(shí)，增加了“水錘壓力和地震動水壓力”兩項(xiàng)。 (1)作用在閘門上的水錘壓力，只有在水工特殊布置和特定條件下才有水錘作用在閘門上，一旦有水錘壓力作用在閘門上，設(shè)計(jì)荷載和校核荷載都要考慮，因此原規(guī)范只在校核荷載條件下列水錘壓力是不合適的。 (2)增加地震動水壓力。 地震力對閘門結(jié)構(gòu)起作用的力為地震動水壓力，對下游無水的淺孔式閘門，經(jīng)計(jì)算地震動水壓力占靜水壓力的比值： 設(shè)計(jì)烈度 7 度 % 設(shè)計(jì)烈度 8 度 % 設(shè)計(jì)烈度 9 度 % 對下游有水且為門高的一半，地震動水壓力占靜水壓力的比值： 設(shè)計(jì)烈度 7 度 % 設(shè)計(jì)烈度 8 度 % 設(shè)計(jì)烈度 9 度 % 深孔閘門相對于淺孔閘門來說，各設(shè)計(jì)烈度地震動水壓力占靜水壓力的比值要小些。 根據(jù)國家地震基本烈度分布圖分析，受地震影響有一定的范圍，地震動水壓力特別是對露頂式弧門支腿影響較大，故設(shè)計(jì)時(shí)不容忽視。 本條為原規(guī)范第 40 條的修訂。 本次修訂時(shí)，增加 了“在校核水頭下的地震動水壓力”荷載，其理由如上條所述。 本條為原規(guī)范第 41 條的修訂。 本次修訂時(shí)，刪去了“地震動水壓力”荷載，而將它列入 和 中去。 沿用原規(guī)范第 42 條的原則，在文意上更加明確。 經(jīng)調(diào)查和研究原條文的規(guī)定是合適的。但對閘門滾輪、吊耳等部件，因考慮了不均勻或超載系數(shù)，不再考慮動力系數(shù)。 (1)工程實(shí)踐證明，閘門在動水操作中由于水流的作用，都有不同程度的振動。在特定條件下，某些閘門曾產(chǎn)生較強(qiáng)烈的振動，少數(shù)閘門甚至有產(chǎn)生共振或動 力夾穩(wěn)的現(xiàn)象 (如河南三義寨人民躍進(jìn)渠 12 8－7m 弧形門、江蘇樟山閘 10 － ，甘肅劉家峽泄水道 3 8－ 70m 平面工作門等 )。因此，本規(guī)范原則上把動力系數(shù)列入條文中，以便在設(shè)計(jì)中考慮閘門振動的因素。 (2)由于閘門的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水流動力作用的性質(zhì)尚未完全摸清，流體與閘門結(jié)構(gòu)的相互作用不夠明確。當(dāng)前國內(nèi)外對閘門振動的問題研究仍屬初步階段，因而尚不能具體制定出一套完整的動力計(jì)算方法，并提供各種閘門的動力系數(shù)。因此，規(guī)范中對各種閘門的動力系數(shù)暫規(guī)定同一數(shù)值范圍。但可根據(jù)水流條件、閘門型式， 對不同部件有一變動范圍來選取。 (3)這次修訂規(guī)范時(shí)，對我國自 1958 年以來閘門振動問題進(jìn)行的大量原型觀測資料以及模型試驗(yàn)和理論研究成果，進(jìn)行了綜合分析和調(diào)查研究。經(jīng)過專題會議討論，認(rèn)為工程中發(fā)現(xiàn)的閘門振動現(xiàn)象，就其性質(zhì)而論，基本上屬于兩類：一類屬于自激振動 (如止水漏水引起的振動，低水頭弧形閘門小開度的振動等 )；另一類屬于強(qiáng)迫振動。前者只在某些特定條件下產(chǎn)生，不應(yīng)包括在動力系數(shù)所考慮的范圍以內(nèi)。規(guī)范中的動力系數(shù)系指閘門可能承受的某些直接作用于門體并且作用時(shí)間較長的動力荷載，例如水流及波浪對閘門的沖擊 ，水躍、漩滾對閘門的脈動作用，以及在動水操作中閘門槽的漩渦、止水漏水等其他不可預(yù)計(jì)的動水脈動作用力的影響，這些荷載對閘門的動力影響，其性質(zhì)均屬于強(qiáng)迫振動。因此，規(guī)范具體指明只對經(jīng)常進(jìn)行動水操作的高水頭工作閘門以及經(jīng)常進(jìn)行局部開啟的工作閘門，才有必要在設(shè)計(jì)中采用動力系數(shù)。 (4)原規(guī)范對動力系數(shù)取值規(guī)定 ～ 。這次對現(xiàn)有研究成果的綜合分析表明，上述取值是合適的，規(guī)范的動力系數(shù)仍采用 ～ 。其理由如下： 1)密云水庫潮河輸水洞出口 － 30m弧形門及西津溢流壩 14 12－ 12m平面工作門動力系數(shù)的原型觀測資料如下： ①密云水庫潮河輸水洞出口弧形閘門的動力系數(shù)原型觀測資料，見表 。 表 密云水庫潮河輸水洞出口弧形閘門動力系數(shù)原型觀測資料 部件 閘門相對開度 最大動力系數(shù) 拉桿 支臂 (徑向 ) 支臂 (側(cè)向 ) 面板 (徑向 ) 面板 (側(cè)向 ) ②西津溢流壩工作門原型觀測資料，見表 。 表 西津溢流壩工作門原型觀測資料 閘門編號 閘門相對開度 K－ 1 1～ 1 1～ 3 1～ 5 板梁式 — 板梁式 — — 桁架式 — — 其中密云觀測資料系原規(guī)范制定動力系數(shù)的主要依據(jù)之一。 由上述兩項(xiàng)原型觀測資料可見，除個(gè)別部件外，閘門的梁系等主 要構(gòu)件的動力系數(shù)均不超過 。因此，籠統(tǒng)地把拉桿的動力系數(shù)規(guī)定為其上限，似欠妥當(dāng)。 應(yīng)該指出，上述觀測的動力系數(shù)是某一閘門相對開度下的動應(yīng)力與其靜應(yīng)力之比，亦即等價(jià)于在該相對開度下的脈動壓力 (激振荷載 )和時(shí)均動水壓力 (靜荷載 )之比。在某一開度下的靜荷載加上動荷載甚至小于設(shè)計(jì)條件下 (閘門全關(guān) )的靜荷載，而規(guī)范中對動力系數(shù)的取值，并不特定指明動水操作的相對開度，而是將動力系數(shù)乘以設(shè)計(jì)條件下的靜水壓力，因而對動力系數(shù)不宜規(guī)定過大。 2)對強(qiáng)紊動水流 (如水躍區(qū) )的動水壓力脈動的研究表明，固體邊界上 的動水壓力脈動的強(qiáng)度為： 式中 —— 動力壓力脈動值的均方差，即其強(qiáng)度； —— 泄流條件下的流速水頭； K＇ —— 壓力脈動系數(shù)，一般為 ～ ； —— 水的容重。 壓力脈動的空間尺度 AR在水躍區(qū)約為水下固體邊界面積的 1/2。因此作用于固體邊界的總動水壓力脈動的 強(qiáng)度為： 式中 —— 閘門在動水中的面積。 由于 式中 H0—— 泄水條件下的閘門工作水頭。 所以 由此可見，動力系數(shù)的上限取用 是合適的。 至于其他如紊流邊界層、局部擾動等產(chǎn)生的動水壓力脈動，均大大小于強(qiáng)紊流區(qū)的脈動。 3