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摘要：石虎塘航电枢纽是江西省赣江中游的一座大型航电枢纽工程，其23孔泄水閘布置在河床中部，采用底流消能，设计挡水高度10.3m。按照工程施工组织进度计划安排，二期工程施工期间，一期已建7孔泄水闸的调度运行方式既要满足施工期的施工导流需要，又要满足施工期通航及已具备发电条件的机组临时发电需要。本文介绍已建的一期泄水闸在二期施工期间的调度方案和运行方式。
关键词：调度 运行方式 水闸 石虎塘 施工期
中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：
Abstract: ShiHu pond navigation-power junction of jiangxi province is a large middle ganjiang avionics hub project, its 23 hole in central river discharge locks layout, low flow can disappear, design block water height 10.3 m. According to the engineering construction project schedule, the second phase of the project construction period, a period already built seven holes of gate scheduling operation mode discharge should not only meet the construction diversion during the need, and to meet the navigation during and already has power of the conditions of the temporary needed to generate power units. This paper introduces the first phase of the already built in the second period discharge gate during the period of construction scheduling solution and operation mode.
Keywords: scheduling operation mode ShiHu gate during the pond
1. 概述
江西省赣江石虎塘航电枢纽工程位于赣江中游泰和县城公路桥下游26km的石虎塘村附近，为赣江赣州以下河段六级开发方案中的第三个梯级，是一座以航运为主，兼顾发电、防洪等综合利用效益的Ⅱ等大（2）型航电枢纽工程。水库正常蓄水位56.50m，校核洪水位61.03m，总库容7.43亿m3；航道及船闸等级为Ⅲ级，电站总装机容量120MW。工程建成后可渠化坝址上游38km航道，使该河段能够通过千吨级船舶。石虎塘航电枢纽坝址控制集水面积43770km2，坝址以上右岸有支流灌苑水汇入，流域面积558km2，坝址上游约60km的赣江干流上设有栋背水文站，集水面积为40231km2。
石虎塘航电枢纽包括1000t级船闸、23孔泄水闸、120MW水电站、鱼道、两岸连接重力坝及土石坝等。泄水闸布置在河床中部，建于岩基上，承担着宣泄洪水及控制上游库水位等任务，是一座典型的低水头水工建筑物，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，最大下泄流量24400m3/s，采用底流消能。
2. 设计水位
石虎塘航电枢纽工程特征水位如下：
正常蓄水位：56.50m（库区最高运行水位为57.0m）；
设计洪水位（P=2%）：59.48m；
校核洪水位（P=0.33%）：61.03m；
检修水位（10月～次年2月，P=20%）：57.0m；
死水位：56.2m；
下游最低尾水位：45.66m；
施工期最低通航水位53.0m。
3. 泄水闸设计
本工程泄水闸布置在河床中部，共23孔，每孔净宽20.0m，挡水高度10.3m，闸墩厚3.0m，前缘总长532.0m。泄水闸采用孔中分缝，共分为22个闸段，从左至右依次编号，边闸段（1#闸段、22#闸段）宽度为36.0m，中闸段（2#～21#闸段）宽度为23.0m。
泄水闸堰型采用宽顶堰，堰顶高程46.7m，闸室顺水流方向长度31.8m，闸顶高程66.0m。泄水闸下游从左至右共分为三区：Ⅰ区（1#～7#孔共7孔）、Ⅲ区（17#～23#孔共7孔）设消力池，消力池长37.5m，Ⅱ区（8#～16#孔共9孔）设护坦，长30.0m。
泄水闸每孔设一道弧形工作闸门，每扇闸门采用一台（套）液压启闭机操作；在工作闸门上游设有检修门槽，23孔共用2扇检修闸门，采用一台（套）厂坝共用双向门机配液压自动抓梁操作。
本工程一期左岸7孔（1#～7#孔）泄水闸已于2011年7月底前完成，且闸门已具备临时启闭条件。根据施工进度要求，工程须在2011年8月底前完成二期截流，二期导流要求在一期已建7孔泄水闸的合理调度下，使上游水位满足施工期船闸临时通航及施工期发电需要。本文主要对一期已建7孔泄水闸在二期工程施工期间的调度运行方式进行研究。
图1：石虎塘航电枢纽工程平面布置示意图
4. 泄水闸调度运行方式
石虎塘航电枢纽工程二期工程施工期间，一期已建7孔泄水闸的调度运行方式既需要满足施工期的施工导流需要，又需要满足施工期通航及已具备发电条件的机组施工期临时发电需要，故一期已建7孔泄水闸在二期工程施工期的调度运行方式主要根据施工时段及工程运行需要进行安排。
4.1调度运行时段划分
根据调度需要，一期已建7孔泄水闸施工期运行可分为如下三个阶段：
第一阶段：右岸二期围堰合龙至围堰完成满足57.0m以下高程挡水条件闭气工作，该时段称为截流时段。
第二阶段：施工期围堰临时挡水至上游最低通航水位53.0m，船闸临时通航，该时段称为临时通航时段。
第三阶段：施工期围堰临时挡水发电，同时满足施工期船闸临时通航，上游围堰正常挡水位为56.5～57.0m，该时段称临时发电时段。
4.2调度运行方式
1）截流时段
该时段前期上、下游水位保持自然雍高情况，泄水闸不挡水。闸门全部提升于闸顶。后期根据围堰防渗墙施工进度情况，在保证下游生态流量情况下（生态流量下泄闸孔宜首选中间的4#闸孔，并两侧对称逐孔开启），择机下闸将水位抬升至上游最低通航水位53.0m。
2）临时通航时段
该时段上游水位保持在53.0m以满足施工期最低通航水位要求，当上游流量Q>3143m3/s时河道水位自然雍高能够满足最低通航水位要求，此时泄水闸不挡水。该时段除满足船闸用水外，其余水量均由左岸一期已建7孔（1#～7#孔）泄水闸下泄，根据上游预报来水量决定闸门开启高度及开启孔数。当坝址来水量Q坝<1981m3/s时，7孔闸门保持局部开启，最大开度不大于2.0m，保持上游水位53.0不变；当坝址来水量1981m3/s3143m3/s时，一期7孔泄水闸全部提升于闸顶，泄水闸进入敞泄状态。泄水闸开启孔数及开度根据上游流量查表1确定。
表1单孔泄水闸开度流量关系（临时通航时段）
3）临时发电时段
该时段受上游淹没回水线及支流灌苑水排水要求控制。根据上游栋背水文站、支流灌苑水及坝址处的来水量决定闸门开启高度及开启孔数。当灌苑水流量Q灌<70m3/s、坝址来水量Q坝<4700m3/s且栋背水文站流量Q栋背<4330m3/s时，上游水位保持在56.5m～57.0m，除满足船闸及电站厂房临时发电用水外，其余水量全部由左岸7孔泄水闸下泄；当坝址来水量Q坝<2200m3/s时，上游水位保持在57.0m；当坝址来水量2200m3/s70m3/s，或坝址来水量Q坝>4700m3/s，或栋背水文站流量Q栋背>4330m3/s时，7孔闸门全部开启敞泄。泄水闸开启孔数及开度根据下泄流量查表2确定。
表2单孔泄水闸开度流量关系（临时发电时段）
4.3泄水闸运行一般规定
1）左岸一期已建泄水闸7个闸孔的闸门均可以局部开启或全部开启，局部开启的第一开度档次为0.5m，此后每次开或关的开度档次为0.5m，当开度大于2.0m（临时通航时段）或3.5m（临时发电时段）时，直接全开；关闸则相反。
2）为尽量使出闸的水流均匀平顺，减轻对下游河床的冲刷，规定7个泄水闸闸孔应先全部完成某一开度后才进行下一个开度的操作，并采用先从4#闸孔开始开启，再往两边隔孔跳开的形式把所有泄水闸全部开启完毕。
例如在启门时需7个闸孔均开启完0.5m的开度后才能进行1.0m开度的启门操作，即各孔是按增加0.5m的开度操作；同样，需7个闸孔均开启完1.0m的开度后才能进行1.5m开度的启门操作，依此类推。
对于同一开度，泄水闸闸孔的启门顺序从4#闸孔开始开启，向左右两侧隔孔陆续开启操作。关门顺序则与开门顺序相反。上述闸孔编号是从左至右依次编排。泄水闸启门与闭门顺序规定见表3。
表3 泄水闸启门与闭门顺序规定表
3）为满足下游通航要求，须保证下游航道的水位时升幅、时降幅控制在1m以内，每小时蓄泄变化的流量见表4。
表4每小时蓄泄变化的流量
5. 结语
石虎塘航电枢纽在二期工程施工期间，要求利用一期已建的7孔泄水闸进行合理调度，以满足施工期导流及临时通航、发电的需要。为了满足上述要求，同时为减轻泄水闸开闸泄水对下游河床的冲刷，一期已建的7孔泄水闸在二期工程施工期间根据不同时段采用预报调度及隔孔开启的方式进行操作，取得了良好的社会效益和经济效益。
注：文章內所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：调度 运行方式 水闸 石虎塘 施工期
中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：
Abstract: ShiHu pond navigation-power junction of jiangxi province is a large middle ganjiang avionics hub project, its 23 hole in central river discharge locks layout, low flow can disappear, design block water height 10.3 m. According to the engineering construction project schedule, the second phase of the project construction period, a period already built seven holes of gate scheduling operation mode discharge should not only meet the construction diversion during the need, and to meet the navigation during and already has power of the conditions of the temporary needed to generate power units. This paper introduces the first phase of the already built in the second period discharge gate during the period of construction scheduling solution and operation mode.
Keywords: scheduling operation mode ShiHu gate during the pond
1. 概述
江西省赣江石虎塘航电枢纽工程位于赣江中游泰和县城公路桥下游26km的石虎塘村附近，为赣江赣州以下河段六级开发方案中的第三个梯级，是一座以航运为主，兼顾发电、防洪等综合利用效益的Ⅱ等大（2）型航电枢纽工程。水库正常蓄水位56.50m，校核洪水位61.03m，总库容7.43亿m3；航道及船闸等级为Ⅲ级，电站总装机容量120MW。工程建成后可渠化坝址上游38km航道，使该河段能够通过千吨级船舶。石虎塘航电枢纽坝址控制集水面积43770km2，坝址以上右岸有支流灌苑水汇入，流域面积558km2，坝址上游约60km的赣江干流上设有栋背水文站，集水面积为40231km2。
石虎塘航电枢纽包括1000t级船闸、23孔泄水闸、120MW水电站、鱼道、两岸连接重力坝及土石坝等。泄水闸布置在河床中部，建于岩基上，承担着宣泄洪水及控制上游库水位等任务，是一座典型的低水头水工建筑物，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，最大下泄流量24400m3/s，采用底流消能。
2. 设计水位
石虎塘航电枢纽工程特征水位如下：
正常蓄水位：56.50m（库区最高运行水位为57.0m）；
设计洪水位（P=2%）：59.48m；
校核洪水位（P=0.33%）：61.03m；
检修水位（10月～次年2月，P=20%）：57.0m；
死水位：56.2m；
下游最低尾水位：45.66m；
施工期最低通航水位53.0m。
3. 泄水闸设计
本工程泄水闸布置在河床中部，共23孔，每孔净宽20.0m，挡水高度10.3m，闸墩厚3.0m，前缘总长532.0m。泄水闸采用孔中分缝，共分为22个闸段，从左至右依次编号，边闸段（1#闸段、22#闸段）宽度为36.0m，中闸段（2#～21#闸段）宽度为23.0m。
泄水闸堰型采用宽顶堰，堰顶高程46.7m，闸室顺水流方向长度31.8m，闸顶高程66.0m。泄水闸下游从左至右共分为三区：Ⅰ区（1#～7#孔共7孔）、Ⅲ区（17#～23#孔共7孔）设消力池，消力池长37.5m，Ⅱ区（8#～16#孔共9孔）设护坦，长30.0m。
泄水闸每孔设一道弧形工作闸门，每扇闸门采用一台（套）液压启闭机操作；在工作闸门上游设有检修门槽，23孔共用2扇检修闸门，采用一台（套）厂坝共用双向门机配液压自动抓梁操作。
本工程一期左岸7孔（1#～7#孔）泄水闸已于2011年7月底前完成，且闸门已具备临时启闭条件。根据施工进度要求，工程须在2011年8月底前完成二期截流，二期导流要求在一期已建7孔泄水闸的合理调度下，使上游水位满足施工期船闸临时通航及施工期发电需要。本文主要对一期已建7孔泄水闸在二期工程施工期间的调度运行方式进行研究。
图1：石虎塘航电枢纽工程平面布置示意图
4. 泄水闸调度运行方式
石虎塘航电枢纽工程二期工程施工期间，一期已建7孔泄水闸的调度运行方式既需要满足施工期的施工导流需要，又需要满足施工期通航及已具备发电条件的机组施工期临时发电需要，故一期已建7孔泄水闸在二期工程施工期的调度运行方式主要根据施工时段及工程运行需要进行安排。
4.1调度运行时段划分
根据调度需要，一期已建7孔泄水闸施工期运行可分为如下三个阶段：
第一阶段：右岸二期围堰合龙至围堰完成满足57.0m以下高程挡水条件闭气工作，该时段称为截流时段。
第二阶段：施工期围堰临时挡水至上游最低通航水位53.0m，船闸临时通航，该时段称为临时通航时段。
第三阶段：施工期围堰临时挡水发电，同时满足施工期船闸临时通航，上游围堰正常挡水位为56.5～57.0m，该时段称临时发电时段。
4.2调度运行方式
1）截流时段
该时段前期上、下游水位保持自然雍高情况，泄水闸不挡水。闸门全部提升于闸顶。后期根据围堰防渗墙施工进度情况，在保证下游生态流量情况下（生态流量下泄闸孔宜首选中间的4#闸孔，并两侧对称逐孔开启），择机下闸将水位抬升至上游最低通航水位53.0m。
2）临时通航时段
该时段上游水位保持在53.0m以满足施工期最低通航水位要求，当上游流量Q>3143m3/s时河道水位自然雍高能够满足最低通航水位要求，此时泄水闸不挡水。该时段除满足船闸用水外，其余水量均由左岸一期已建7孔（1#～7#孔）泄水闸下泄，根据上游预报来水量决定闸门开启高度及开启孔数。当坝址来水量Q坝<1981m3/s时，7孔闸门保持局部开启，最大开度不大于2.0m，保持上游水位53.0不变；当坝址来水量1981m3/s
表1单孔泄水闸开度流量关系（临时通航时段）
3）临时发电时段
该时段受上游淹没回水线及支流灌苑水排水要求控制。根据上游栋背水文站、支流灌苑水及坝址处的来水量决定闸门开启高度及开启孔数。当灌苑水流量Q灌<70m3/s、坝址来水量Q坝<4700m3/s且栋背水文站流量Q栋背<4330m3/s时，上游水位保持在56.5m～57.0m，除满足船闸及电站厂房临时发电用水外，其余水量全部由左岸7孔泄水闸下泄；当坝址来水量Q坝<2200m3/s时，上游水位保持在57.0m；当坝址来水量2200m3/s
表2单孔泄水闸开度流量关系（临时发电时段）
4.3泄水闸运行一般规定
1）左岸一期已建泄水闸7个闸孔的闸门均可以局部开启或全部开启，局部开启的第一开度档次为0.5m，此后每次开或关的开度档次为0.5m，当开度大于2.0m（临时通航时段）或3.5m（临时发电时段）时，直接全开；关闸则相反。
2）为尽量使出闸的水流均匀平顺，减轻对下游河床的冲刷，规定7个泄水闸闸孔应先全部完成某一开度后才进行下一个开度的操作，并采用先从4#闸孔开始开启，再往两边隔孔跳开的形式把所有泄水闸全部开启完毕。
例如在启门时需7个闸孔均开启完0.5m的开度后才能进行1.0m开度的启门操作，即各孔是按增加0.5m的开度操作；同样，需7个闸孔均开启完1.0m的开度后才能进行1.5m开度的启门操作，依此类推。
对于同一开度，泄水闸闸孔的启门顺序从4#闸孔开始开启，向左右两侧隔孔陆续开启操作。关门顺序则与开门顺序相反。上述闸孔编号是从左至右依次编排。泄水闸启门与闭门顺序规定见表3。
表3 泄水闸启门与闭门顺序规定表
3）为满足下游通航要求，须保证下游航道的水位时升幅、时降幅控制在1m以内，每小时蓄泄变化的流量见表4。
表4每小时蓄泄变化的流量
5. 结语
石虎塘航电枢纽在二期工程施工期间，要求利用一期已建的7孔泄水闸进行合理调度，以满足施工期导流及临时通航、发电的需要。为了满足上述要求，同时为减轻泄水闸开闸泄水对下游河床的冲刷，一期已建的7孔泄水闸在二期工程施工期间根据不同时段采用预报调度及隔孔开启的方式进行操作，取得了良好的社会效益和经济效益。
注：文章內所有公式及图表请以PDF形式查看。