大岗山拱坝冷却供水系统规划设计方案

摘　要：大岗山水电站混凝土大坝为抛物线双曲拱坝，拱坝混凝土浇筑必须进行温度控制。温度控制最主要的手段是进行坝体通水冷却，这就需要对拱坝冷却供水系统做出详细规划。本文在充分了解大岗山大坝混凝土施工技术要求及设计院《拱坝混凝土温度控制技术要求》的基础上，就怎样建设大岗山拱坝冷却供水系统做的规划设计方案。

关键词：大岗山拱坝；冷却供水系统；规划设计方案
根据大坝混凝土施工技术要求及设计院《拱坝混凝土温度控制技术要求》，拱坝混凝土浇筑必须进行温度控制。其中包括骨料预冷、仓面养护、表面保护等，但最主要的手段还是进行坝体通水冷却。因此，整个大坝施工过程中，需要根据温控要求建立9℃和14℃两个相互独立的供水冷却系统和一个河床自然水供水系统，以满足一期、中期、二期坝体冷却要求，确保混凝土的整体浇筑质量。
一、大坝冷却水生产设备的配置
　　1、坝体最大通水流量的确定
　　根据大岗山拱坝混凝土温控技术要求及大岗山气象资料确定河水不可利用时段是在2013年2014年1月、7月、8月，二年共计六个月。这六个月由于河水温度高出中期、二期通水温度范围，只能通过冷水设备生产冷却水，供大坝冷却。2012、2013、2014年最大设备供应冷却水理论流量分别是1186m3/h、1367m3/h、1180m3/h。设备配置容量应按照2013年最大供水流量进行配置。即：1367 m3/h÷0.85=1608 m3/h。式中0.85系数考虑的是水泵并联使用效率。
　　2、冷水机组容量的选择
　　根据拱坝地形及冷却水管布置方案，综合考虑设备并联使用条件和设备产品性能，冷水机组容量配置如下：90 m3/h一台；180m3/h三台；360m3/h三台；合计总容量1710m3/h。超出总供水流量102m3/h，约6%。超出原因有两点：一是设备并联组合运行原因；二是考虑两种供水温度设备容量配置不均衡造成的设备容量配置损耗。
　　3、河水利用
　　河水利用在具体操作上要实时监控河水的温度变化，当河水温度在可利用范围，满足9℃或14℃水要求时，应停止冷水机的运行，及时切入河水，输送到相应的冷却水供应系统，满足坝体供水要求。
　　4、冷水机的合理配置原则
　　（1）应选择同一厂家生产的机组，便于实现统一管理、统一配件储备、统一售后服务。
　　（2）便于实现两台、三台、多台机组集中控制，方便运行和故障的正确判断处理管理。
二、冷水机组设备布置
　　根据大岗山工地特点及冷水机组的性能，分三级布置冷水机组。
　　1、9℃、14℃两种水温冷水机组合
　　全部七台冷水机根据不同时段，分别考虑布置在大坝右岸边坡EL.980、El.1040、EL.1100三级马道上。单侧布置有利于冷水机的集中管理和配电。七台机编为两个组合，分别生产9℃、14℃两种水温冷却水。　　　　
　　2、冷水机安装布置及转移
　　（1）第一级冷水站形成
　　2012年6月15日前，将1#~5#冷水机布置在EL.980高程马道上。在此平台形成第一级1170 m3/h冷却水的生产能力供水站。以满足EL.940~ EL.1054高程范围，近114米高度，17个坝段冷却供水。两种供水水温机组组合，9℃、14℃流量分别为540 m3/h、630 m3/h。
　　（2）第二级冷水站形成
　　2013年4月随着大坝浇筑高程升到EL.1040高程，先将14℃供水机组移到EL.1040高程马道，形成540 m3/h供水能力，为夏季7、8月份供水做准备。EL.980高程马道9℃供水机组待EL.980高程以下二期冷却结束后，逐渐转移到EL.1040高程马道，并再增加两台机组。在EL.1040高程马道形成第二级1710 m3/h冷却水供水站。以满足EL.980~ EL.1117高程范围，近137米高度，18个坝段冷却供水。
　　（3）第三级冷水站形成
　　计划2013年10月随着大坝浇筑高程升到EL.1100高程，同二级站转移顺序。先将EL.1040高程马道14℃供水机组移到EL.1100高程马道，形成540 m3/h一期供水能力，为冬季1月份供水做准备。EL.1040高程马道9℃供水机组待EL.1040高程以下二期冷却结束后，逐渐转移到EL.1100高程马道。在EL.1100高程马道形成第三级1170m3/h冷却水供水站。以满足EL.1040~ EL.1135高程范围，近95米高度，20个坝段冷却供水。
三、施工用水、冷却水供水系统管网布置
　　1、供水系统简介
　　大岗山大坝供水网包括：业主供水管网、项目部自采河水管网及闭式冷却水供水管网。三网融合构成大坝生产和冷却用水供水系统。业主供水管网是大坝生产主要供水系统；项目部自采河水管网是大坝辅助用水系统。主要作用是：替代部分大坝冷却用水及大坝施工用水。水源取自大坝上游采水点，自采河水通过沉淀、过滤，采用输送管路沿着右岸边坡，跨过大坝与右岸冷却水管网相接；闭式冷却水生产供应系统由7台冷水机，通过组合构成9℃、14℃两种水温冷却水生产源。其供水管路由主管、干管、支管、分管等组成。
　　主管是采用4根DN400钢管，从EL.960高程沿着右岸边坡敷设到EL.1100高程，各冷水机出水管和回水管均与主管相连接。
　　干管是从主管道引至各坝后临时栈桥和马道供水和回水管路。其上连接有分至各坝段的支管。
　　支管是与各坝段供水和回水连接管道，其上布置有与坝体相连的分水管。
　　分水管直接与坝体引出PVC冷却水管相连，是供水终端管路。
　　2、管径选择
　　管径的选择原则是根据各管道实际栈桥马道高程通水最大流量和管道处压力，结合行业管路通水经济流量标准，选择合理管径。坝后马道及临时栈桥最长的供水距离约270米，供水管直径根据管内通水流量大小，采用三级渐变管布置，以求降低管路成本。
　　3、管路附件布置及选择原则
　　（1） 业主施工供水管路和自供河水供水管路应与各台冷水机补水箱相通，满足冷却水消耗的补充需要。
　　（2）各冷水机冷却水出口要设置闸阀、止回阀、压力表、温度计、流量计；回水管路要设置过滤器、压力表、回水流量计，满足对冷水机水量控制、监察的目的。
　　（3）各路栈桥马道入水口也应设置闸阀、止回阀、压力表、流量计、温度计，满足监控十二条供水干管水流状态要求。
　　（4）各支管供水管路应加装导向闸阀、滤水器、流量计、压力表、温度计等实时监控坝段通水流量状态。
　　（5）各冷却水管（包括自采冷却水）均应进行保温处理。保温材料采购黑色橡塑海绵进行保温，保温控制温度沿途损失1~1.5℃。
　　（6）弯头、变通变化曲率根据现场安装实际条件，依照选大不选小原则进行选择，降低 管路损耗。
四、冷却水供水系统存在的设备改造问题
　　1、冷水机组并联供水
　　为了实现大方量高效率集中供水，由于单台机组最大容量设计的局限性，多台机组并联运行须应满足的条件是：①同扬程；②同性能；③同流量。满足程度越高，效率越高。
　　2、冷水机外供水回路并联控制
　　采购设备必须进行设备性能匹配。对没有设计外供水回路控制的设备，联系供应厂家进行相应改造，实现机组联机自动控制。
五、冷水机组配电
　　为了满足大坝冷水机组设备用电，必须建立稳定的供电站。根据冷水机组分级布置建立1-3#变电站，变电站容量根据实际需要确定。
六、冷却水管网水流状态监控
　　要保证冷却水供水系统正常的运行，必须在管路中设置必要的水流检测装置，时刻监视冷却水的水温、流量、压力、流速等水流状态，以满足温控混凝土调温需要。
　　1、冷水机水流状态检测
　　冷水机组在采购订货时要求供应厂家在冷水机出厂时，在冷水机上设置冷水机出水、回水的流量、温度、压力检测装置。冷水机在保证标定最大流量条件下，满足出、回水温度差5℃。冷水机根据大坝冷却水温度负荷大小，自动开启、停止冷水机，保证稳定水温的水流。
　　2、主管路水流状态检测
　　主水管由于其管径较大，相当于在管路中设置的储水箱，应考虑在2种水温主管路出水、回水管路上，安装温度计和压力计，检测回水、出水温度变化。