浅析长距离输水渠道冬季运行安全措施探讨

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐 830000)

浅析长距离输水渠道冬季运行安全措施探讨

杨宏欣

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐 830000)

结合新疆某大型渠道长距离冬季非冰盖输水发电运行实践，摸清冰情、冰害及对输水产生的影响，分析研究冬季输水存在的问题，探索冰期输水安全措施，确保渠道工程安全和冰期输水安全，为今后的冬季输水管理提供参考。

长距离； 渠道； 冬季输水； 冰情； 措施

1 概 况

该工程包括明渠56.62km、隧洞1.78km，主要渠系建筑物有渠首枢纽闸1座、节制闸4座、分水闸6座、交通桥18座、渡槽4座，渠道水深5.7～5.9m,设计输水流量76m3/s，加大输水流量87m3/s，自渠首枢纽闸引水，通过4号节制闸分水闸向下游电站供水发电。该工程自每年11月～来年3月进入冬季输水运行，工程所属地区冬季寒冷多雪，根据历年气象资料，最高气温在-1.3～1.7℃，最低气温在-27.0～-29℃。

2 冰情分析及其危害

由于该工程沿线跨度大，各类建筑物多，输水流量大，渠道产冰由电站排冰闸排出，冰情较复杂，长距离供水无法形成冰盖，因此采用非冰盖运行，即冰水混合流动输水方式。根据冬季运行观察资料，该工程渠道内受寒潮天气影响将会出现岸冰、冰花、流冰、冰盖、冰塞、冰坝等一系列冰情、冰害，对渠道工程及渠系建筑物造成一定的影响，使得渠道衬砌及渠系建筑物发生冻融破坏。

随气温不断下降，渠道水温越往下游越低，渠道产冰量逐渐增多，流冰趋势由东向西，流冰密度增大，最大流冰量出现在强寒潮期间，渠道局部出现冰阻险情，输排不及时或输排能力不足时，在渠道弯道段、过水建筑物涉水构件(如：交通桥、渡槽、节制闸墩台)、分水口缓流区处极易形成冰塞、冰坝或冰盖，雍高水位，减小输冰流速，降低渠道输冰能力，严重时可能漫堤、断流等。

3 冬季冰期输水存在的问题

3.1 工程存在薄弱环节

该工程沿线自然条件较为恶劣，社会环境、地形地貌、工程地质较复杂，尤其是25.8km的湿陷性水黄土段高填方段尚存在病险因素，渗漏点、裂缝、沉降变形段等险工险段较多，问题频发，对渠道安全运行影响较大。

3.2 安全监测措施落后

该工程存在很大的安全隐患，若渠道失事后对下游危害极大，但重点渠段渗漏、渗压、水位、变形等影响安全的项目巡检监测手段均为人工，较原始，无现代化安全监测措施。

3.3 缺乏排冰设施

由于该工程原设计以农业灌溉为主，无冰期输水任务，后因综合考虑社会效益和经济效益而兼顾冬季发电任务，主要建筑物前未增设拦冰索、排冰闸等设施。

3.4 闸门结冰启闭困难

由于渠道冬季运行期间环境恶劣，运行条件较差，闸门槽容易积冰，启闭难度大，人工除冰困难。

3.5 冰情监测手段单一

冰情监测工作开展项目较少，仅对渠道弯道段、主要建筑物等部位设置监测断面目测冰情，手段单一，缺乏系统性，不能全面掌握冰情、水温、气象资料和冰情的发展变化规律，冰情发生的时间、地点不能准确预测。

3.6 运行初期冬季输水调度出现偏差

在该工程冬季输水运行初期，由于渠道冬季运行输冰流速过低、排冰流量不足且气温持续下降至-29℃， 渠道内流冰密度逐渐增大，局部出现排冰不畅或冰塞、冰坝或冰盖，水位壅高，最终渠道被迫停水。

4 冬季输水安全措施

4.1 工程措施

a.鉴于湿陷性黄土渠段对渠道安全运行影响较大，运行管理人员组织国内专家学者咨询讨论湿陷性黄土渠段除险加固处理技术方案，提出安全可靠的处理方法。在工程岁修期间采取防渗补漏、加高补强等措施加固处理险工险段，采用“洛阳铲”对高填方黄土渠段渠堤取芯探测含水率，分析渠堤内部情况，尽可能消除安全隐患。

b.针对重点渠段渗漏、渗压、水位、变形等影响安全的项目缺乏监测手段，在工程岁修期间对黄土高填方排洪涵和重点险工段处渠底增设渗压计，用于监测渠底回填渗压力变化情况；对渠首枢纽闸、各节制闸闸前后增设水位计，并配备自动化系统定期采集、分析数据，为工程安全提供第一手数据。对渠道渗漏段渠堤外边坡增设贴坡排水，并将渗水引出量水堰等。后续除险加固将进一步开展各沉降渠段变形、浸润水位的监测工作，重点部位逐步实现远程监控。

c.防止闸门封冻，保证闸门灵活启闭，尽量减少渠道突发事件造成的损失。ⓐ人为改善闸门运行环境，使闸门处于闸室封闭状态，与室外形成两种不同温度的环境。ⓑ增设闸门槽防冻措施，尝试在各节制闸闸门槽内埋设电加热管、加热电缆等加热系统，并在冬季运行前完成调试，从而达到局部加热融冰、防止闸门槽结冰的目的。ⓒ根据气温下降变化调整人工启闭闸门频次。

4.2 管理措施

a.渠道巡检分级管理，加强巡检力度。根据高填方、渗漏、沉降等险工险段对渠道运行安全影响程度的大小划分等级、确定巡检频次，并根据巡检部位变化和天气变化情况动态调整巡检频次和等级。采用重点分级巡检与定期全面巡检、观测相结合的形式作好渠系巡检工作。及时掌握气温、水情和工程冬季运行状态变化；加强出水点渗水观测，关注水量水质变化，定期测量渠道沉降段的变形，及时采集相关信息并阶段性分析，为冬季安全运行提供科学依据。

b.作好冰情巡视监测。重点作好水闸工程、过水建筑物涉水构件(如：桥、渡槽、闸墩台)、渠道与水闸及渠道弯道段巡检冰情排查工作，结合气温变化动态调整冰情重点监视部位、频率和要求，及时发现工程工况、水情、冰情等异常现象，及时处理水面结冰、岸冰、冰凌淤堵等问题，必要时采取机械与人工协助输冰与排冰，确保渠道输水畅通。

冬季运行期间密切关注天气变化和寒潮动态，开展渠道水温监测，在渠道弯道段、交通桥处设置冰凌监测断面，观测气温、水位、冰的疏密度、冰流量、表面流速、冰凌产生的起始点、过水建筑物结冰情况及冰塞、冰坝等，逐步分析研究冰情、水温、气象资料和冰情的发展变化规律，使其用于指导冬季运行。

c.加强冬季输水调度运用。科学计算，严格管理，实现合理调度。在冬季冰期运行期间，输水调度要遵守减少流量水位变幅、保持流稳、慎重减水的原则，保持一定的输冰流速和排冰流量，使水面流速满足渠内输冰需求，排冰流量满足电站排冰闸前无大量冰凌淤积，必要时排冰为主，发电为辅。

4.3 应急措施

a.编制冰期输水应急预案，分级评估各类冰害险情发生的可能性及严重性，明确不同建筑物出现冰塞、冰坝、冰盖等险情的应对措施，并不定期在辖区内进行针对性应急演练。

b.配备抢险队伍、人工捞冰和破冰机械设备，严防冰害发生。落实人员准备、机械准备、冰塞清除技术方案及组织管理，随时准备排除险情，加强应急反应速度，将冰害损失降至最低，确保工程安全和输水安全。

5 结 语

国内长距离输水渠道冬季冰期运行技术仍未成熟，处于摸索阶段。该工程冬季非冰盖输水发电运行历经两个冰期输水期，采取了多种技术措施、管理措施，并逐步完善水量调度方案、冰情监测、应急处理、巡检制度等，减少了工程安全隐患。各项措施是可行的，值得相似工程借鉴，但后续还需进一步开展除险加固、冰情专项观测。

[1] 刘鑫.“引黄入冀”总干渠冰期输水管理措施研究[J].河北水利，2011(11).

[2] 赵嘉诚，韩黎明，王术国.浅议南水北调中线京石段工程冰期输水技术[J].南水北调与水利科技，2009(05).

[3] 范北林，张细兵，蔺秋生.南水北调中线工程冰期输水冰情及措施研究[J].南水北调与水利科技,2008,6(1):66-69.

Analysis of Operation Safety Measures of Long-distance Water Conveyance Channel in Winter

YANG Hong-xin

(Xinjiang Ili River Basin Development and Construction Authority, Urumqi 830000, China)

Power generation operation practice of long-distance water conveyance of one large-scale channel in Xinjiang without icy coverage in winter is used to comprehend ice condition, ice disaster and influence on water conveyance. Problems of water conveyance in winter are analyzed. Safe measures of water conveyance in icy period are explored for ensuring safety of channel project and water conveyance safety in icy period, which provides reference for water conveyance management in winter in the future.

long distance; channel; water conveyance in winter; icy condition; measures

TV512

A

1005-4774(2014)08-0057-03