淺析長距離輸水渠道冬季運行安全措施探討

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

淺析長距離輸水渠道冬季運行安全措施探討

楊宏欣

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

結合新疆某大型渠道長距離冬季非冰蓋輸水發電運行實踐，摸清冰情、冰害及對輸水產生的影響，分析研究冬季輸水存在的問題，探索冰期輸水安全措施，確保渠道工程安全和冰期輸水安全，為今后的冬季輸水管理提供參考。

長距離； 渠道； 冬季輸水； 冰情； 措施

1 概 況

該工程包括明渠56.62km、隧洞1.78km，主要渠系建筑物有渠首樞紐閘1座、節制閘4座、分水閘6座、交通橋18座、渡槽4座，渠道水深5.7～5.9m,設計輸水流量76m3/s，加大輸水流量87m3/s，自渠首樞紐閘引水，通過4號節制閘分水閘向下游電站供水發電。該工程自每年11月～來年3月進入冬季輸水運行，工程所屬地區冬季寒冷多雪，根據歷年氣象資料，最高氣溫在-1.3～1.7℃，最低氣溫在-27.0～-29℃。

2 冰情分析及其危害

由于該工程沿線跨度大，各類建筑物多，輸水流量大，渠道產冰由電站排冰閘排出，冰情較復雜，長距離供水無法形成冰蓋，因此采用非冰蓋運行，即冰水混合流動輸水方式。根據冬季運行觀察資料，該工程渠道內受寒潮天氣影響將會出現岸冰、冰花、流冰、冰蓋、冰塞、冰壩等一系列冰情、冰害，對渠道工程及渠系建筑物造成一定的影響，使得渠道襯砌及渠系建筑物發生凍融破壞。

隨氣溫不斷下降，渠道水溫越往下游越低，渠道產冰量逐漸增多，流冰趨勢由東向西，流冰密度增大，最大流冰量出現在強寒潮期間，渠道局部出現冰阻險情，輸排不及時或輸排能力不足時，在渠道彎道段、過水建筑物涉水構件(如：交通橋、渡槽、節制閘墩臺)、分水口緩流區處極易形成冰塞、冰壩或冰蓋，雍高水位，減小輸冰流速，降低渠道輸冰能力，嚴重時可能漫堤、斷流等。

3 冬季冰期輸水存在的問題

3.1 工程存在薄弱環節

該工程沿線自然條件較為惡劣，社會環境、地形地貌、工程地質較復雜，尤其是25.8km的濕陷性水黃土段高填方段尚存在病險因素，滲漏點、裂縫、沉降變形段等險工險段較多，問題頻發，對渠道安全運行影響較大。

3.2 安全監測措施落后

該工程存在很大的安全隱患，若渠道失事后對下游危害極大，但重點渠段滲漏、滲壓、水位、變形等影響安全的項目巡檢監測手段均為人工，較原始，無現代化安全監測措施。

3.3 缺乏排冰設施

由于該工程原設計以農業灌溉為主，無冰期輸水任務，后因綜合考慮社會效益和經濟效益而兼顧冬季發電任務，主要建筑物前未增設攔冰索、排冰閘等設施。

3.4 閘門結冰啟閉困難

由于渠道冬季運行期間環境惡劣，運行條件較差，閘門槽容易積冰，啟閉難度大，人工除冰困難。

3.5 冰情監測手段單一

冰情監測工作開展項目較少，僅對渠道彎道段、主要建筑物等部位設置監測斷面目測冰情，手段單一，缺乏系統性，不能全面掌握冰情、水溫、氣象資料和冰情的發展變化規律，冰情發生的時間、地點不能準確預測。

3.6 運行初期冬季輸水調度出現偏差

在該工程冬季輸水運行初期，由于渠道冬季運行輸冰流速過低、排冰流量不足且氣溫持續下降至-29℃， 渠道內流冰密度逐漸增大，局部出現排冰不暢或冰塞、冰壩或冰蓋，水位壅高，最終渠道被迫停水。

4 冬季輸水安全措施

4.1 工程措施

a.鑒于濕陷性黃土渠段對渠道安全運行影響較大，運行管理人員組織國內專家學者咨詢討論濕陷性黃土渠段除險加固處理技術方案，提出安全可靠的處理方法。在工程歲修期間采取防滲補漏、加高補強等措施加固處理險工險段，采用“洛陽鏟”對高填方黃土渠段渠堤取芯探測含水率，分析渠堤內部情況，盡可能消除安全隱患。

b.針對重點渠段滲漏、滲壓、水位、變形等影響安全的項目缺乏監測手段，在工程歲修期間對黃土高填方排洪涵和重點險工段處渠底增設滲壓計，用于監測渠底回填滲壓力變化情況；對渠首樞紐閘、各節制閘閘前后增設水位計，并配備自動化系統定期采集、分析數據，為工程安全提供第一手數據。對渠道滲漏段渠堤外邊坡增設貼坡排水，并將滲水引出量水堰等。后續除險加固將進一步開展各沉降渠段變形、浸潤水位的監測工作，重點部位逐步實現遠程監控。

c.防止閘門封凍，保證閘門靈活啟閉，盡量減少渠道突發事件造成的損失。?人為改善閘門運行環境，使閘門處于閘室封閉狀態，與室外形成兩種不同溫度的環境。?增設閘門槽防凍措施，嘗試在各節制閘閘門槽內埋設電加熱管、加熱電纜等加熱系統，并在冬季運行前完成調試，從而達到局部加熱融冰、防止閘門槽結冰的目的。?根據氣溫下降變化調整人工啟閉閘門頻次。

4.2 管理措施

a.渠道巡檢分級管理，加強巡檢力度。根據高填方、滲漏、沉降等險工險段對渠道運行安全影響程度的大小劃分等級、確定巡檢頻次，并根據巡檢部位變化和天氣變化情況動態調整巡檢頻次和等級。采用重點分級巡檢與定期全面巡檢、觀測相結合的形式作好渠系巡檢工作。及時掌握氣溫、水情和工程冬季運行狀態變化；加強出水點滲水觀測，關注水量水質變化，定期測量渠道沉降段的變形，及時采集相關信息并階段性分析，為冬季安全運行提供科學依據。

b.作好冰情巡視監測。重點作好水閘工程、過水建筑物涉水構件(如：橋、渡槽、閘墩臺)、渠道與水閘及渠道彎道段巡檢冰情排查工作，結合氣溫變化動態調整冰情重點監視部位、頻率和要求，及時發現工程工況、水情、冰情等異常現象，及時處理水面結冰、岸冰、冰凌淤堵等問題，必要時采取機械與人工協助輸冰與排冰，確保渠道輸水暢通。

冬季運行期間密切關注天氣變化和寒潮動態，開展渠道水溫監測，在渠道彎道段、交通橋處設置冰凌監測斷面，觀測氣溫、水位、冰的疏密度、冰流量、表面流速、冰凌產生的起始點、過水建筑物結冰情況及冰塞、冰壩等，逐步分析研究冰情、水溫、氣象資料和冰情的發展變化規律，使其用于指導冬季運行。

c.加強冬季輸水調度運用。科學計算，嚴格管理，實現合理調度。在冬季冰期運行期間，輸水調度要遵守減少流量水位變幅、保持流穩、慎重減水的原則，保持一定的輸冰流速和排冰流量，使水面流速滿足渠內輸冰需求，排冰流量滿足電站排冰閘前無大量冰凌淤積，必要時排冰為主，發電為輔。

4.3 應急措施

a.編制冰期輸水應急預案，分級評估各類冰害險情發生的可能性及嚴重性，明確不同建筑物出現冰塞、冰壩、冰蓋等險情的應對措施，并不定期在轄區內進行針對性應急演練。

b.配備搶險隊伍、人工撈冰和破冰機械設備，嚴防冰害發生。落實人員準備、機械準備、冰塞清除技術方案及組織管理，隨時準備排除險情，加強應急反應速度，將冰害損失降至最低，確保工程安全和輸水安全。

5 結 語

國內長距離輸水渠道冬季冰期運行技術仍未成熟，處于摸索階段。該工程冬季非冰蓋輸水發電運行歷經兩個冰期輸水期，采取了多種技術措施、管理措施，并逐步完善水量調度方案、冰情監測、應急處理、巡檢制度等，減少了工程安全隱患。各項措施是可行的，值得相似工程借鑒，但后續還需進一步開展除險加固、冰情專項觀測。

[1] 劉鑫.“引黃入冀”總干渠冰期輸水管理措施研究[J].河北水利，2011(11).

[2] 趙嘉誠，韓黎明，王術國.淺議南水北調中線京石段工程冰期輸水技術[J].南水北調與水利科技，2009(05).

[3] 范北林，張細兵，藺秋生.南水北調中線工程冰期輸水冰情及措施研究[J].南水北調與水利科技,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