本实用新型属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种日调节水电站组合式表孔挡水结构。
背景技术：
在高山峡谷地区建筑的水电站工程，在地形和地质条件允许时，一般优先采用混凝土拱坝或重力坝，对于平原地区水电站工程，则多采用低闸坝。对于上游梯级电站中有年调节库容的龙头水电站，而本身坝前库容又不大的水电站，一般多采用日调节式水电站，正常蓄水位与死水位变幅较小，由表孔的工作弧门挡水发电，此种型式的水电站经济指标较优。以下以某一可研设计阶段的拱坝工程为例(重力坝、闸坝工程等日调节水电站亦同)，论述日调节水电站采用组合式表孔挡水结构及其提前发电的效益。
某一可研设计阶段的工程为拱坝，其表孔多为跨横缝布置，因此，需设置表孔支撑大梁联系表孔两侧坝体，同时还可作为表孔弧形工作门的支撑结构，但表孔支撑大梁不能在施工初期连成整体，需在支撑梁中部设置宽缝，避免在坝体冷确期间对坝体造成约束；根据规范规定，灌区两侧坝块混凝土的龄期宜大于4个月，采取有效措施时，亦不宜小于3个月。坝体上部总体施工程序为：2232m～2241m高程灌区接缝灌浆(表孔高程以下的坝段)→支撑大梁预留宽缝混凝土回填、冷却→两侧坝段的横缝接缝灌浆→表孔工作弧门定位构件安装→蓄水发电。
根据上述要求，第八年3月最低坝段混凝土浇筑至2241m，7月2232m～2241m高程灌区混凝土龄期达到4个月，且已冷却至接缝灌浆温度，控制8月上旬完成2232m～2241m高程灌区接缝灌浆，接缝灌浆完成后开始表孔支撑大梁预留宽槽回填，宽槽深度约14m，分层回填，宽槽回填及冷却历时约45天，控制9月下旬冷却结束。
第八年5月最低坝段混凝土浇筑到2250m高程，9月底2241m～2250m高程灌区混凝土龄期达到4个月，控制9月底完成2241m～2250m高程接缝灌浆。第八年6月坝体混凝土全部浇筑到2259m(坝顶高程)，9月底上部混凝土龄期达到3个月，2250m～2259m灌区接缝灌浆可以考虑灌区混凝土龄期按3个月控制，因此，控制9月底完成2250m～2259m高程灌区接缝灌浆。
拱坝表孔工作闸门一般采用弧形工作闸门，相对于平板闸门，表孔弧形工作闸门有如下优点：弧形工作闸门的底和两侧无凹形门槽，水流流态较好，闸门启闭力较小，闸门采用直支臂球铰弧形工作闸门，支铰轴承采用自润滑球面滑动轴承。闸门操作方式可动水启闭、可局部开启，能够根据来流量控制下泄流量；启闭设备选用双吊点后拉式液压启闭机，一门一机进行操作，启闭机设有两路独立电源，并设有柴油发电机作为备用电源，一旦来洪水时，及时开启闸门的保证率极高。
按以上施工进度安排，第八年10月初，五个表孔的弧形工作闸门及其埋设构件具备安装条件；其中，埋设构件包括侧止水座、底坎止水座、顶止水装置和支铰座等，一般均埋入混凝土相关部位表面以内，起止水严密和承重作用，安装工期最快约3个月，第八年12月底完成表孔弧形工作闸门及启闭机安装调试。所有日调节水电站的正常蓄水位和最低发电死水位相差较小，调节水库库容小，正常蓄水位和最低发电死水位都需要由表孔闸门挡水，且水位需蓄到死水位后，机组才能正常运行发电，日调节式水电站适应用电负荷要求的调节能力较弱，水电站只能根据上游的来流情况在用电低谷时蓄水少发或不发电、在用电高峰时多发电，以满足电力系统对电量调节的要求。因此，该电站在表孔弧形工作闸门挡水后，最早需在第八年12月底才具备发电条件。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可使得日调节水电站能够进行提前发电的组合式表孔挡水结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，包括具有泄洪表孔底板和闸墩的拱坝，所述闸墩至少为三个并间隔分布设置在泄洪表孔底板上，相邻两个闸墩之间的空间为泄洪表孔；所述泄洪表孔两侧所对应的闸墩侧壁上设有检修闸门槽，其中一个泄洪表孔所对应的检修闸门槽中可滑动地设置有表孔检修闸门，其余泄洪表孔所对应的检修闸门槽中可滑动地设置有叠梁门；所述叠梁门主要由至少两节门体从下往上叠合构成，叠梁门与检修闸门槽和泄洪表孔底板之间均设置有止水件，相邻两节门体之间也设置有止水件。
进一步的是，所述闸墩的数量为六个。
进一步的是，还包括表孔门机，所述表孔门机包括沿拱坝的坝轴向设置在拱坝的坝顶部上的门机轨道、设置在门机轨道上的门机行走装置、设置在门机行走装置上的门机主体以及设置在门机主体上的门机起吊装置。
进一步的是，所述表孔门机还包括设置在门机主体上的门机操控室。
本实用新型的有益效果是：通过在其中一个泄洪表孔所对应的检修闸门槽中可滑动地设置有表孔检修闸门，并在其余泄洪表孔所对应的检修闸门槽中可滑动地设置有叠梁门，即可使得日调节水电站具备基本的蓄水发电功能，无需再等待弧形工作闸门及其埋设构件安装完成就可以进行发电，能够使得日调节水电站提前1～2个月发电，在不采取任何赶工措施的前提下，通过投入较少的费用，即可达到获得较大发电效益的目标。
附图说明
图1是本实用新型的平面布置结构示意图；
图2是沿图1中a-a线的剖视图；
图3是图2中b处的局部放大图；
图中标记为：拱坝10、泄洪表孔底板11、闸墩12、泄洪表孔13、检修闸门槽14、表孔检修闸门15、叠梁门16、弧形工作闸门槽17、弧形工作闸门18、铰支座19、支撑大梁20、表孔门机30、门机轨道31、门机行走装置32、门机主体33、门机起吊装置34、门机操控室35、死水位41、正常蓄水位42；
图1和图2中的箭头方向均表示水流方向。
具体实施方式
本实用新型的阐述及附图均以某一拱坝工程为例，本实用新型同样适用于其他坝型的日调节水电站工程。下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，包括具有泄洪表孔底板11和闸墩12的拱坝10，闸墩12至少为三个并间隔分布设置在泄洪表孔底板11上，相邻两个闸墩12之间的空间为泄洪表孔13；泄洪表孔13两侧所对应的闸墩12侧壁上设有检修闸门槽14，其中一个泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有表孔检修闸门15，其余泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有叠梁门16；叠梁门16主要由至少两节门体从下往上叠合构成，叠梁门16与检修闸门槽14和泄洪表孔底板11之间均设置有止水件，相邻两节门体之间也设置有止水件。
该日调节水电站组合式表孔挡水结构通常在拱坝10的坝顶高程灌区完成接缝灌浆后进行安装设置，此时泄洪表孔13处具备安装弧形工作闸门18及其埋设构件的条件。通过在其中一个泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有表孔检修闸门15，并在其余泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有叠梁门16，即可使得日调节水电站具备基本的蓄水发电功能，无需再等待弧形工作闸门18及其埋设构件安装完成，因此在不采取任何赶工措施的前提下，相对于现有的挡水结构，能够使得日调节水电站提前1～2个月发电，获得较大的发电经济效益。
利用该日调节水电站组合式表孔挡水结构进行挡水发电时，其挡水发电水位可根据实际蓄水情况确定，选择图2中死水位41(即最低发电水位)至正常蓄水位42之间的任意水位均可。另外，由于厂房发电系统不在拱坝10的施工关键线路上，可以提前实施以满足相应提前发电进度要求。一般而言，对于一台机提前2个月发电，厂房发电系统总体可不提前实施；对于首批两台机提前2个月发电，受安装场地、启吊设备及安装调试人员等因素的限制，两台机需按顺序先后安装和调试，因此厂房发电系统应总体提前约4个月开始实施，厂房发电系统资金需提前4个月投入；总之，厂房发电系统的施工进度应与大坝的施工进度匹配，例如：首批两台机提前2个月发电，要求第八年10月底发电，再考虑20天左右的机组有水调试时间，则要求厂房发电系统两台机的土建、机电设备安装及辅助配套设备应在第八年10月上旬全部完成，而此时大坝土建工程已到顶完工，仅差弧形工作闸门18及其埋设构件的安装。
其中，闸墩12的数量至少为三个，优选为如图所示的六个；叠梁门16为临时挡水构造，其结构可为钢结构叠梁门，也可以为钢筋混凝土叠梁门，但为了便于加工、运输，并且利于表孔门机30吊装，优选采用自重较轻的钢结构叠梁门；表孔检修闸门15和叠梁门16在检修闸门槽14内的可滑动安装方式可以为多种，例如：通过间隙配合安装、通过在表孔检修闸门15和叠梁门16上分别设置滚轮再安装到检修闸门槽14内、通过设置t形或燕尾槽形配合结构进行滑动安装等等；该日调节水电站组合式表孔挡水结构通常还包括支撑大梁20，支撑大梁20横跨设置在所有闸墩12上。
由于表孔检修闸门15和叠梁门16均为临时挡水结构，在临时挡水和/或电站发电过程中，可随时进行弧形工作闸门18及其埋设构件的安装；如图2所示，通常在泄洪表孔13两侧所对应的闸墩12侧壁上开设弧形工作闸门槽17，弧形工作闸门槽17位于检修闸门槽14的下游侧，弧形工作闸门槽17中可滑动地设置有弧形工作闸门18；在支撑大梁20上设置有铰支座19，弧形工作闸门18通过其支臂与铰支座19铰接相连。因为弧形工作闸门18是安装在表孔检修闸门15或叠梁门16下游侧的，因此不受拱坝10的蓄水影响。待弧形工作闸门18全部安装完成后，将表孔检修闸门15放置在拱坝10上开设的表孔检修闸门储门槽内备用，将全部叠梁门16吊运出并进行回收处理。
为了便于将表孔检修闸门15和叠梁门16吊起或放下，结合图1、图2和图3所示，该日调节水电站组合式表孔挡水结构还包括表孔门机30，表孔门机30包括沿拱坝10的坝轴向设置在拱坝10的坝顶部上的门机轨道31、设置在门机轨道31上的门机行走装置32、设置在门机行走装置32上的门机主体33以及设置在门机主体33上的门机起吊装置34。表孔门机30选用现有的表、深孔检修闸门门机即可，在表孔门机30的门机主体33上一般还设置有门机操控室35。
表孔门机30通过门机行走装置32立身于门机轨道31上行走，操作每孔闸门时，先将表孔门机30移动至孔口上正方准确位置，再通过门机起吊装置34启吊或下放表孔检修闸门15或叠梁门16；门机起吊装置34的液压抓梁对表孔检修闸门15或叠梁门16进行抓取，并通过控制下放高度和对位装置与表孔检修闸门15或叠梁门16实现定位，定位后启动抓梁液压销轴，实现销轴与闸门吊耳穿销和退销后，就可正常下放或启吊表孔检修闸门15或叠梁门16了。
日调节水电站提前发电方法，该方法包括下列步骤：
步骤一，当拱坝10的坝顶高程灌区完成接缝灌浆后，在泄洪表孔13处设置任意一种上述的一种日调节水电站组合式表孔挡水结构；在该步骤中，表孔检修闸门15和叠梁门16通常需要在拱坝10挡水前15天安装调试完成；
步骤二，由表孔检修闸门15和叠梁门16临时挡水，待蓄水到死水位以上后，电站开始发电。
优选的，上述的日调节水电站提前发电方法还包括步骤三和步骤四；
步骤三，在临时挡水和/或电站发电过程中，安装弧形工作闸门18及其埋设构件；
步骤四，待弧形工作闸门18及其埋设构件全部安装完成后，将表孔检修闸门15放置在拱坝10上开设的表孔检修闸门储门槽内备用，将全部叠梁门16吊运出并进行回收处理。
实施例
某一拱坝日调节水电站工程，其坝体上部总体施工程序为：第八年3月2232m～2241m高程灌区接缝灌浆→支撑大梁预留宽缝混凝土回填、冷却→两侧坝段的横缝接缝灌浆→表孔检修闸门15和叠梁门16安装→蓄水发电→弧形工作闸门18及其埋设构件安装。
根据上述要求，第八年3月最低坝段混凝土浇筑至2241m，即第n区的坝体混凝土浇筑完成，第八年7月第n区的坝体混凝土龄期达4个月，且已冷却至接缝灌浆温度，控制第八年8月上旬完成第n区的接缝灌浆，接缝灌浆完成后开始表孔支撑大梁预留宽槽的回填，宽槽深度约14m，分层回填，宽槽回填及冷却历时约45天，即第八年9月下旬冷却结束。
第八年5月第n 1区的坝体混凝土浇筑完成，第八年9月底第n 1区的坝体混凝土龄期达4个月，控制第八年9月底完成第n 1区的接缝灌浆。第八年6月坝体混凝土全部浇筑到坝顶高程，第八年9月底第n 2区的坝体混凝土龄期达3个月，第n 2区的接缝灌浆可以考虑灌区混凝土龄期按3个月控制，因此，控制第八年9月底完成第n 2区的接缝灌浆，考虑灌浆等强，第八年10月底前，坝体具备蓄死水位41至正常蓄水位42之间的任意水位。
其中，坝体混凝土及接缝灌浆第n区、第n 1区、第n 2区的高差一般在9m～12m，按正常建设程序，第八年10月弧形工作闸门18及其埋设构件具备安装条件，此时在其中一个泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有表孔检修闸门15，其余泄洪表孔13所对应的检修闸门槽14中可滑动地设置有叠梁门16，形成临时挡水构造，这样弧形工作闸门18及其埋设构件的安装工期就不再控制蓄水、机组调试及发电时间，可使水电站提前1～2个月发电。
该日调节水电站共装机组4台，单机60万kw，以一台机提前2个月发电计算，厂房发电系统按原计划正常施工，仅增加四扇叠梁门16，约需钢材180t，增加制作安装费用约为256万元，而按临时挡水最低发电水位、一台机提前2个月发电计算，可提前多发8.76亿kwh的电量，按上网电价0.29元/kwh计算，增加效益约2.54亿元，如两台机提前2个月发电，即便考虑厂房发电系统资金需提前3个月投入，其经济效益比一台机提前发电更优，以此类推，本实用新型的经济效益显著。
1.一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，包括具有泄洪表孔底板(11)和闸墩(12)的拱坝(10)，所述闸墩(12)至少为三个并间隔分布设置在泄洪表孔底板(11)上，相邻两个闸墩(12)之间的空间为泄洪表孔(13)；其特征在于：所述泄洪表孔(13)两侧所对应的闸墩(12)侧壁上设有检修闸门槽(14)，其中一个泄洪表孔(13)所对应的检修闸门槽(14)中可滑动地设置有表孔检修闸门(15)，其余泄洪表孔(13)所对应的检修闸门槽(14)中可滑动地设置有叠梁门(16)；所述叠梁门(16)主要由至少两节门体从下往上叠合构成，叠梁门(16)与检修闸门槽(14)和泄洪表孔底板(11)之间均设置有止水件，相邻两节门体之间也设置有止水件。
2.如权利要求1所述的一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，其特征在于：所述闸墩(12)的数量为六个。
3.如权利要求1或2所述的一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，其特征在于：还包括表孔门机(30)，所述表孔门机(30)包括沿拱坝(10)的坝轴向设置在拱坝(10)的坝顶部上的门机轨道(31)、设置在门机轨道(31)上的门机行走装置(32)、设置在门机行走装置(32)上的门机主体(33)以及设置在门机主体(33)上的门机起吊装置(34)。
4.如权利要求3所述的一种日调节水电站组合式表孔挡水结构，其特征在于：所述表孔门机(30)还包括设置在门机主体(33)上的门机操控室(35)。
技术总结