1概述
壩王河流域是紅水河水系蒙江的一級支流，位于貴州省南部黔南州地區，河流全長162.2km,總落差1246m,流域面積2351km2.小井水電站是壩王河干流梯級開發的第五級，工程任務以發電為主，兼顧灌溉，電站總裝機容量為90MW,主要由小井引水工程和小井水電站工程兩大部分組成。
小井引水工程：小井上游排竹水庫為己建成工程，水庫總庫容為408萬m3,因排竹壩下游巖溶強發育，河谷為懸托河，在天然狀態下河水滲入地下暗河，故在排竹壩處修建1條引水隧洞（排竹隧洞），避開暗河段，途經下游新寨天然河道至小井水庫，設計引用流量22.4m3/s.
小井水電站工程：小井水電站為高水頭的徑流式電站，壩頂高程815m以下庫容為23.5萬m3.由于受下游河道伏流影響，常年洪水因泄流不暢，形成天然雍水水庫，使大壩上下游水位齊平，大壩深潛入水下，故水庫最大庫容為0.42億m3.在小井水庫擺細壩處設置了1條發電引水隧洞（小井隧洞），設計引用流量28.2m3/s.
根據樞紐總體布置的需要，共設置了以下幾項金屬結構設備：一是引水工程排竹隧洞進口事故閘門及工作閘門；二是小井發電引水隧洞進口安全柵、事故閘門及工作閘門；三是前池進水口攔污柵、事故閘門；四是廠房大、小機組尾水閘門?？傆嬮T（柵）體重133t,門（柵）槽埋件重82t,配套啟閉設備選用固定卷揚式啟閉機、臺車式啟閉機及深孔式弧門液壓式啟閉機幾種型式，共10臺。
2引水工程
在排竹隧洞進水口處沿水流方向依次設置了1扇平面事故閘門和1扇弧形工作閘門，事故閘門用于下游工作閘門及隧洞的事故性保護及檢修，工作閘門則用于控制上游引水流量。
2.1事故閘門
孔口尺寸2.5m×3m,設計水頭13m,閘門底檻高程853.80m,門槽頂部高程867.00m,閘門型式采用平面定輪鋼閘門。為使閘門在啟閉過程中運行平穩，在門體上設有4套簡支式側輪，止水裝置設在閘門的下游面，頂側止水為P型橡皮止水，底止水為刀型橡皮止水。閘門主材Q235B,重量7t.閘門運行條件為動閉靜啟，門頂設置充水閥，配置1臺水位差計，用于監測閘門前后的充水平壓情況，閘門閉門時利用水柱閉門。該閘門平時鎖定于門槽頂部的檢修平臺上，當下游工作閘門及隧洞出現事故或需要檢修時，動水閉門（利用水柱加重），檢修完畢后用門頂充水閥充水平壓，當水位差計上顯示閘門前后的水位差≤5m時，再開啟閘門至檢修平臺處鎖定。門槽埋件包括主反軌、門楣及底檻等，其中主軌為鑄鋼件，埋設件安裝在預留的二期混凝土內，其定位是利用一期混凝土內伸出的預埋錨筋與埋件上的拉筋進行調整對位后焊接固定，埋件重量7t.為了滿足閘門后的補氣需要，在靠近閘門的下游胸墻附近設置了1個\ue788700的通氣孔。啟閉機采用1臺固定卷揚式啟閉機，型號為QP-2×160kN-15m,操作方式為手電兩用。閘門門體的檢修可在高程為867.00m的檢修平臺上進行。
2.2工作閘門
孔口尺寸2.5m×2.5m,設計水頭13m,閘門底檻高程853.80m,門體型式采用潛孔式弧形鋼閘門，門葉結構為主橫梁直支臂型式，支鉸軸承采用鋼臂復合材料圓柱軸承，支鉸高度3.75m,弧門半徑5m.止水裝置設在閘門的上游面，側止水采用方頭P形止水，底止水為刀型橡皮止水。為防閘門在啟閉過程中產生門頂射水，頂止水設置為2道，其中一道設于門頂上，另一道設于門楣上。為使閘門啟閉平穩，在門體的2根邊梁上分別設置了2套簡支式側輪。門體主材采用Q235B,重量8t.
埋件包含主側反軌、門楣、止水座及底檻等，安裝在預留的二期混凝土內，其定位是利用一期混凝土內伸出的預埋錨筋與埋件上的拉筋調整對位后焊接固定，埋件重量3t.閘門運行條件為動水啟閉，與閘門配套的啟閉機采用1臺深孔式弧形閘門液壓啟閉機，型號為QHSY-250kN/150kN-3.97m,其附屬設備液壓泵站及電氣操作柜等放置于閘門上方的啟閉機室內。配置1臺開度儀，用于閘門的開度控制。工作閘門若需檢修，動水關閉其上游的進口事故閘門即可。
3引水隧洞工程
在小井隧洞進口處沿水流方向依次設置了1扇安全柵、1扇事故閘門和1扇工作閘門，安全柵用于攔截水庫上游的大塊污物，以免進入洞內，事故閘門用于下游工作閘門及隧洞的事故性保護及檢修，工作閘門則用于調節控制發電引水流量。
3.1安全柵
孔口尺寸7m×7m,設計水頭4m,底檻高程為808.336m,柵體形式為平面直立活動式，安全柵為粗格設置，柵體主材Q235B,重量18t（含吊桿），埋件主材同柵體，重量8t.啟閉機采用1臺固定卷揚式啟閉機，型號為QP-2×160kN-8m,操作方式為手電兩用。設置1臺水位差計用于監測柵體前后的水位差，該水位差不得>4m.攔污柵清污方式為人工清污，柵體的檢修可在高程為840.00m的檢修平臺上進行。
3.2事故閘門
孔口尺寸4m×5m,設計水頭25m,校核水頭32m,閘門底檻高程808.336m,門槽頂部高程840.00m,閘門型式采用平面定輪鋼閘門。為使閘門在啟閉過程中運行平穩，在門體上設有4套簡支式側輪，止水裝置設在閘門的下游面，頂側止水為P型橡皮止水，底止水為刀型橡皮止水。閘門主材Q235B,重量29t.閘門運行條件為動閉靜啟，門頂設置充水閥，配置1臺水位差計，用于監測閘門前后的充水平壓情況，閘門閉門時利用水柱閉門。
該閘門平時鎖定于門槽頂部的檢修平臺上，當下游工作閘門及隧洞出現事故或需要檢修時，動水閉門（利用水柱加重），檢修完畢后用門頂充水閥充水平壓，當水位差計上顯示閘門前后的水位差≤5m時，再開啟閘門至檢修平臺處鎖定。門槽埋件主材Q235B（其中主軌為鑄鋼），重量28t.為了滿足閘門后的補氣需要，在靠近閘門的下游胸墻附近設置了1個\ue7881100的通氣孔。由于閘門從關閉位置到檢修平臺的啟吊高度較大，啟閉機采用1臺固定卷揚式高揚程啟閉機，型號為QPG-1600kN-33m,操作方式為電動。閘門門體的檢修可在高程為840.00m的檢修平臺上進行。
3.3工作閘門
孔口尺寸4m×4m,閘門底檻高程808.336m,設計水頭25m,校核水頭32m,門體型式采用潛孔式弧形鋼閘門，門葉結構為主橫梁直支臂型式，支鉸軸承采用自潤滑圓柱鉸軸承，支鉸高度6m,弧門半徑8m.止水裝置設在閘門的上游面，側止水采用方頭P形止水，底止水為刀型橡皮止水。為防閘門在啟閉過程中產生門頂射水，頂止水設置為2道，其中一道設于門頂上，另一道設于胸墻上。為使閘門啟閉平穩，在門體的2根邊梁上分別設置了2套簡支式側輪，門體主材采用Q235B,重量28t.門槽埋件主材Q235B,重量6t.
閘門運行條件為動水啟閉，與閘門配套的啟閉機采用1臺深孔式弧形閘門液壓啟閉機，型號為QH-SY-800kN/300kN-5.9m,其附屬設備液壓泵站及電氣操作柜等放置于閘門上方的啟閉機室內。配置1臺開度儀，用于閘門的開度控制。工作閘門若需檢修，動水關閉其上游的進口事故閘門即可。
4前池進水口攔污柵、事故閘門
在壓力前池取水口處按水流方向依次設置有1扇攔污柵和1扇事故閘門，分別用于攔截水庫的污物及作為下游蝶閥與電站廠房等建筑物的事故性保護。
4.1攔污柵
孔口尺寸7.6m×6m,設計水頭4m,底檻高程為792.50m,柵體形式為平面直立活動式，柵體主材Q235B,重量16t（含吊桿），埋件主材同柵體，重量6t.啟閉機采用1臺固定卷揚式啟閉機，型號為QP-2×160kN-8m,操作方式為手電兩用。設置1臺水位差計用于監測柵體前后的水位差，該水位差不得>4m.攔污柵清污方式為人工清污。門體的檢修可在高程為804.00m的檢修平臺上進行。
4.2事故閘門
孔口尺寸為2.6m×2.6m,設計水頭11m,閘門底檻高程792.50m,門槽頂部高程804.00m,閘門型式采用平面定輪鋼閘門，為使閘門在啟閉過程中運行平穩，在門體上設有4套簡支式側輪，止水裝置設在閘門的下游面，頂側止水為P型橡皮止水，底止水為刀型橡皮止水。閘門主材Q235B,重量6t.閘門運行條件為動閉靜啟，平壓方式采用小開度提門充水平壓，配置1臺水位差儀，用于監測閘門前后的充水平壓情況，閘門閉門時利用水柱閉門。該閘門平時鎖定于門槽頂部的檢修平臺上，當下游廠房等出現事故或需要檢修時，動水閉門（利用水柱加重），檢修完畢再小開度提門充水平壓，當水位差計上顯示閘門前后的水位差≤5m時，再開啟閘門至檢修平臺處鎖定。門槽埋件主材Q235B,重量6t.為了滿足閘門后的補氣需要，在靠近閘門的下游胸墻附近設置了1個\ue788600的通氣孔。啟閉機采用1臺固定卷揚式啟閉機，型號為QPG-250kN-13m,操作方式為電動。門體的檢修可在高程為804.00m的檢修平臺上進行。
5廠房尾水檢修閘門
電站共設有3臺機組，其中有2臺為大機組，1臺為小機組，在每臺機組的尾水管出口均設有1扇尾水閘門，用于電站水輪機組的檢修。
大機組尾水閘門孔口尺寸為2.76m×2.76m,小機組尾水閘門孔口尺寸為1.74m×1.74m,設計水頭分別為10、8m,底檻高程分別為416.099、418.50m.閘門型式均采用平面滑動鋼閘門，主支承為4個鋼滑塊。為使閘門啟閉平穩，在門體上設有4個懸臂側輪和4個彈性反輪，止水設在背水面，頂側止水為P型橡皮止水，底止水為刀形橡皮止水，門體主材Q235B,大機組尾水閘門單扇重8t,小機組尾水閘門單扇重5t.門槽埋件包括主反軌、門楣及底檻等，主材Q235B,大機組尾水閘門單孔埋件重7t,小機組尾水閘門單孔埋件重4t,閘門運行條件均為靜水啟閉。與大機組尾水閘門配套的啟閉機采用固定卷揚式啟閉機，型號為QPQ-250kN-13m,1門1機布置，數量共2臺，操作方式為手電兩用。與小機組尾水閘門配套的啟閉機采用1臺固定卷揚式啟閉機，型號為QPQ-160kN-11m,操作方式為手電兩用。每扇閘門均配有1臺水位差計，用于監測閘門在啟門前的充水平壓情況，閘門的充水方式為利用水輪機的排水管從下游充水平壓，當水位差計上顯示閘前閘后的水位差<1m時，才提升閘門至檢修平臺處鎖定。閘門門體的檢修可在高程為432.25m的檢修平臺上進行。
6結語
綜上所述，引水式電站金屬結構設計具有一定的特殊性，其設計是一項復雜而又系統的工作，需要設計人員在綜合全面考察和了解的基礎上，選定出最優的設計方案。另外，具體的金屬設備選擇也需要根據工程建設地區的特點以及運行特點進行，這樣才能保證設備的適用性。
參考文獻：
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