马来西亚巴贡水电站工程大型拦木排设计与研究杨凡(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院,西安710065)摘要:马来西亚巴贡水电站拦木排历经1a多设计工作,其间经过多次方案修改,从拦木排的布置到结构设计,以及计算方法都经过多次推敲。巴贡水电站拦木排水位变幅大,拦木排设计总长度达780m,据不完全统计目前为世界最长拦木排,设计成果得到咨询工程师的高度评价。关键词:马来西亚;巴贡水电站;拦木排;设计;研究:TV732.2文献标识码:ADesignandresearchoflargelogboominBakunhydropowerprojectYANGFan(NorthwestHydroConsultingEngineers,CHECC,Xi’an710065,China)Abstract:ThelargelogboomhasbeendesignedformorethanoneyearforBakunhydropowerprojectinMalaysia,duringwhichtheal2ternativesweremodifiedrepeatedlyandthecalculationmethodwasdeliberatedcarefully.Thewaterleveloflogboomfluctuatedgreatly.Thetotallengthoflogboomisdesignedfor780m,whichisthelongestoneintheworldaccordingtoincompletestatistics.Thedesignresultishighlyappraisedbyconsultingengineers.道堰顶高程209.00m,电站发电最低运行水位195.00m。2拦木排设置的必要性拦木排是一道设置在河道建筑物上游的漂浮缆索装置,主要目的是为了拦截河流上的漂流原木和灌木等植被,以避免其对下游造成污染或对大坝和电站建筑物造成破坏,影响电站的正常发电运行。巴贡水电站工程地处热带雨林地区原始森林深处,植被茂密、人烟稀少。这里也是世界重要原木产地之一,电站上游分布着数个伐木场,在距电站上游数10km处建有大型原木集散场。伐木场将大量不成材原木遗弃,工程建设期间已有大量原木漂流到工程导流洞,曾经发生过将3孔导流洞前的6个闸门进口堵死的现象。图1为汛期过后1号导流洞前残留的原木情况,而绝大部分原木通过导流洞被排到下游,从图2,3可以看到导流洞出口和电站下游漂浮原木情况。1工程概况马来西亚巴贡水电站位于马来西亚沙捞越洲中部的Rajanj江支流Bului河上,距下游Belaga镇约37km,距港口城市Bintulu约180km。工程区多年平均气温25℃,多年平均降雨量4500mm,巴贡(Bului)河多年平均流量1314m3/s。电站总装机容量2400MW(8×300MW),水库总库容约440×108m3。巴贡水电站枢纽主要建筑物包括:高205m的混凝土面板堆石坝(CFRD);4孔开敞式溢洪道收稿日期:2008209227作者简介:杨凡(1964-),男,湖北省天门市人,高级工程师,从事金属结构设计工作.杨凡.马来西亚巴贡水电站工程大型拦木排设计与研究8理库区植被。因此,除了伐木场飘流下来的原木,大量库区植被也将随着库水位的升高和覆盖层的剥落而浮出水面。根据现场测量,这些原木最大直径达到80cm,长度达到15m,对电站及泄洪建筑物安全将造成威胁,同样威胁到电站的安全运行,威胁到溢洪道金属结构设备的安全。因此,在电站和溢洪道进口上游设置一道拦木排对电站进水口和溢洪道建3拦木排设计研究3.1拦木排种类拦木排按结构型式可分为钢缆式和铰链式,钢缆式是用钢缆将浮筒串联,载荷主要由钢缆承担,浮筒提供浮力,并承担拦截漂浮物任务;铰链式拦木排则是由各自独立的浮筒铰接在一起,既承担拖曳力,同时提供浮力、拦截漂浮物。浮体可以由单桶或并排双筒组成。拦木排一般都具有一定的随水位变化而自动调节能力。3.2拦木排设计计算理论目前拦木排设计没有现成的计算理论,而该工程拦木排的布置非常独特,现有中国国内水电工程拦污排的计算方法均不适合。因此,该设计中除采用美国钢结构学会钢结构规范(AISC)以及业主指定的其它规范或标准外,主要计算理论来自文献[2]和文献[3]。图1导流洞进口堆积的原木2FP=CdωυA2g式中:FP为由于风或水流产生的拖曳力,N;A为污物在垂直于风或水流方向上的投影面积,m2;ω为空气或水的容重,N/m3;g为重力常数,m/s2;υ为风速或水流速,m/s;Cd为拖曳系数,N。通常,拦木排设计中所遇到的形状系数如表1[3]。图2导流洞出口聚集的原木表1拦木排设计中所遇到的形状系数表物体形状雷诺数L/DCd520∞1.21.51.95>103矩形520∞0.740.91.2<105圆柱体注:L为物体长度,m;D为物体厚度,m。对于大面积污物,Cd=1.0。(2)摩擦力引起的拖曳力(Frictiondrag)风摩擦拖曳力:图3电站下游水面漂...