黄河万家寨水利枢纽设计方案

1.表孔泄水系统金属结构设计

表孔系统位于大坝左岸4 号坝段，设1 个表孔，主要担负排泄超标洪水和冬季的部分排冰工作。该孔设1 扇14.0m×10.9m-10.13m（宽×高—设计水头，下同）的露顶式平板定轮工作闸门，总水压力7600kN，底槛969.87m，设计最高挡水位980.00m，闸门为上游侧止水，单吊点启闭。因可利用低于969.869m 水位时对工作闸门及门槽进行检修，故表孔系统未设检修闸门和门槽。工作闸门由坝上3200 kN 双向门机主钩启闭。闸门运行方式为全开和全闭。冬季运行时工作闸门门槽的防冻采用循环热油方式，油泵站设在引黄取水口事故门液压启闭机房内。门前防冰采用压力水射流方式，由设置在两侧闸墩中的深水潜水泵供水。防冰及防冻装置均在引黄取水口事故门液压启闭机房控制。工作闸门提出孔口泄水或排冰时，放在左岸表孔门库内存放。

2.中孔泄水系统金属结构设计

中孔系统位于电站坝段和底孔坝段之间的9 号、10 号坝段，居于河床中央，靠近厂房侧，主要担负汛期排泄漂浮物和泄洪工作。共设4 孔泄水孔，每孔设一扇平板定轮工作闸门，共4 扇，闸门尺寸为4.0m×8.0m-34.0m，总水压力11000kN，底槛945.80m，设计最高挡水水位为980.00m。为防止门槽内泥沙淤积，工作门面板和止水均放置在上游侧，止水采用SF 复合水封。闸门为单吊点启闭，主轮采用滚动轴承支承，以减少摩阻力，降低启门力。为保证门槽内水流流态和提高抗气蚀能力，门槽下游侧采用带斜坡错距的槽型，主轨采用QU120 起重机轨道，以提高主轨承压力，简化主轨结构。为防止闸门动水启闭时门顶射水产生闸门振动，门楣上部设置了高为5m 的钢衬胸墙，顶止水在胸墙上的压缩量为2mm。闸门运行方式为全开和全闭。

为检修工作闸门和门槽，在工作门前设置了一道事故检修门槽，共设两扇事故闸门，该闸门与底孔系统共用。

工作闸门由坝上3200kN 双向门机通过液压自动抓梁启闭。中孔工作门与底孔事故闸门共用一套液压自动抓梁。中孔工作门提出孔口后，由设在中孔闸门井顶部的机械自动锁定装置锁定在坝顶。

3.底孔泄水系统金属结构设计

底孔系统位于大坝5～8 号号坝段，共设8 孔泄水孔，主要承担汛期泄洪任务。每孔泄水孔设一扇弧形工作闸门，闸门尺寸为4.0m×6.0m-65.0m，弧门半径为12.0m，底槛915.00m。(www.xing528.com)

根据水库运用要求，当洪水位超过970.00m 时，底孔承担总泄洪流量的60%～70%，中孔和表孔参与泄洪，当洪水位低于970.00m 时，底孔承担总泄洪流量的70%以上，所以底孔金属结构设备为枢纽主要的泄洪设备。非汛期时，底孔弧门一般情况下不开启，经常处于关闭状态。根据水文泥沙专业提供的资料，底孔工作闸门关闭后，坝前形成的泥沙冲刷漏斗很快会淤满，坝前泥沙淤积最高为949.60m，比底孔孔口顶部高28.6m。模型试验表明，当坝前泥沙淤积高程达到925.60m 时，弧门前的压力段流道即被淤沙淤满。因此在底孔弧门设计时考虑了泥沙淤堵对弧形工作闸门的运行的影响。

弧形工作闸门总水压力为23100kN（含泥沙压力），支臂为工字型直支臂型式，支铰固定在埋入混凝土内的钢结构支承大梁上，支铰为924.00m。为减少泥沙淤堵对闸门启门力的产生的不利影响，弧门圆柱形支铰轴设计成铰链偏心式，偏心距20mm，由此产生的弧门开启时总后移量为12mm，该闸门设两道止水。一道为设在闸门上的P 型止水；另一道设在门楣上，采用铰支转角式，水封为Ω型橡塑复合止水，在水封压板上设铜质限位滑块，以限制顶水封压缩量及防止转角水封支承构架与弧门面板接触。P 型水封用于闸门全关时起封水作用，Ω型止水用于在门开启或局部开启时防止闸门顶部射水。在门楣顶部设与坝顶水池相连的冲淤管道，以备闸门顶部有淤沙时进行冲洗。为降低支铰摩擦系数，弧门支铰采用SF 复合轴套。

弧形工作闸门采用2500kN/500kN（启门力/下压力）双作用液压启闭机启闭，一门一机，共设8 台。启闭机布置在937.00m 的启闭机廊道内，廊道顶部设Φ2.5m 吊物孔，以便液压启闭机提出启闭机廊道进行维修。8 台液压启闭机共同使用1 套油泵站，油泵站设2 套电机油泵组，互为备用，油管路贴墙敷设。启闭机可在现地操作和11 号坝段集中控制室操作，现场控制优先于集中控制。闸门运行方式为单孔和4 孔成组启闭2 种方式，可局部开启。

为检修弧形工作门及门槽，在弧门前设平板事故定轮闸门，该闸门与中孔事故闸门共用，共设2 扇，闸门尺寸为4.0m×7.3m-65m。因中孔事故门孔口尺寸为4.0m×9.4m2，为适应底、中孔孔口尺寸的变化，该门设有2 道顶水封。闸门最大总水压力为20670kN，最大轮压2400kN，门前淤沙按1.5 倍门高考虑。该门作为底孔事故门挡水时，门前淤沙严重，故闸门面板和止水均放置在上游侧。主轮采用青铜滑动轴套支承。闸门为动水下门，充水阀充水平压后静水启门。

为防止底孔事故闸门门槽下游产生负压，门槽下游侧采用了1∶12 的斜坡错距，主轨采用ZG50Mn2 整体铸造，表面无突出物，角部采用大圆弧过渡，从而提高了门槽的抗泥沙冲刷和抗气蚀的能力。

底（中）孔事故闸门由坝上3200kN 双向门机通过液压自动抓梁和加重箱操作，计算最大启门容量为2900kN。底（中）孔事故闸门平时不用时放置在右岸的事故门门库内。