小型挖冰機(jī)清除輸水渠道冰害初探

阮文剛

1 清除冰害的必要性

在北方的自流灌區(qū)，冬季和早春灌溉渠道輸供水生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)冰害，冰害是由于在嚴(yán)寒氣溫下水結(jié)成冰塊，冰塊由水力推動(dòng)，在建筑物（橋閘）前渠道窄處，形成冰堆、冰閘，攔住過水?dāng)嗝?，抬高上游水位，使水從渠堰上溢出，形成決口，對(duì)工程設(shè)施及人員有較大的危害。同時(shí)導(dǎo)致渠道停水，嚴(yán)重影響輸水水程，打亂用水計(jì)劃安排，最后可能形成冰壓力，給建筑物帶來安全隱患。清除這些冰塊，通常都是用人工鐵桿，鐵錘打撈，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性大，盡管也采用其他人工、炸藥等多種清除辦法，卻始終沒有找到令人滿意的方法。經(jīng)過3年的時(shí)間，技術(shù)人員通過設(shè)想與實(shí)踐，將現(xiàn)有的小型挖土機(jī)改裝成一種新型的挖冰機(jī)。

2 挖冰過程和效果

試驗(yàn)地選在汾河三壩灌區(qū)，灌溉渠道的水力因素為：總干流量20m3/s，流速0.7m/s，底寬8m，標(biāo)高為2.5m，設(shè)計(jì)水深 2m，縱坡 1∶2500，內(nèi)坡 1.5，渠頂寬4～6m，支渠流量 4m3/s，流速 0.7m/s，底寬 3m，標(biāo)高2.2m，設(shè)計(jì)水深 1.6m，縱坡 1∶2500，內(nèi)坡 1.5，渠堰頂寬3～5m，這就是說干、支、斗渠都可以方便地安設(shè)清冰機(jī)。

冰塊是由冬季渠內(nèi)閘板漏水或冬澆時(shí)所積冰。在行水中移動(dòng)，卡在閘板和渠道窄處，其大小不一，厚度達(dá)0.01～0.8m，長(zhǎng)度20m左右，寬度0.1～5m，由于水的沖力，在建筑物處形成冰堆，使渠道上游水位增高、下游水位降低，在較短的時(shí)間內(nèi)，形成渠道堵水，渠堰上游溢水，使輸供水停止，情況緊急時(shí)被迫將閘板破壞，以加速排冰排水。

清冰一般分橋前，渠中，閘前三種情況。

橋前冰害處理是將清冰機(jī)安裝在橋上，操作員從上游撈出冰的小塊，從一邊把小塊撈出或利用水力放到下游，將大塊拉動(dòng)漂在水面，利用水的推力從一邊將冰塊清除，開個(gè)口子邊放水、邊清冰。

閘前冰塊處理是將清水機(jī)安裝在翼墻上，把閘門全部大吊，操作員從上游逐步撈小塊冰，將大塊漂在水面。然后將機(jī)器安在閘板前，采用邊拉邊撈的辦法，逐步將冰塊撈起或?qū)⑿∮陂l門寬的冰塊放到下游，達(dá)到水流暢通的目的。

渠中冰塊處理是把清冰機(jī)安在渠堰上，操作是從冰堆的下游，水位最低處，用鏟斗一一將冰塊撈起，最好靠住一邊，先開一個(gè)小口，在水力的沖擊下，逐步解除斜插的冰塊，使其從上游向下游暢流，大塊漂走，小塊撈起，使上下水位基本一致。也可從上游清冰，具體情況視冰害而定。

3 應(yīng)用效果分析

解決渠道中冰害三種主要辦法：一是人工用鐵鏟、鐵錘、桿子，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，同時(shí)人在冰上作業(yè)很不安全，并且只能解決剛成堆時(shí)的冰塊和小冰塊，對(duì)于已經(jīng)斜插入大閘的大塊冰，無法妥善解決，只有停止輸供水，使用炸藥解決，雖然可以很迅速地炸開口子疏通水流，但無法保證安全，建筑物附近又無法使用，小冰塊也無法撈上來。而使用挖冰機(jī)則不存在以上問題，由于冰塊在閘前形成堆積后要馬上解決，而拖拉機(jī)速度一般40km/h，可以起到急事急辦的作用，打撈時(shí)，可以在半小時(shí)內(nèi)挖開一個(gè)口子，疏通渠道，避免決口，安全性高，機(jī)器安在渠堰上，很快就可以把冰塊推開或挖走，安全性高，費(fèi)用低，以每個(gè)臺(tái)班80元計(jì)算，一般渠內(nèi)冰閘需要2個(gè)臺(tái)班160元，建筑物前積冰需要4個(gè)臺(tái)班320元，初步估算見表1。

表1 不同型式除冰比較表

4 關(guān)鍵技術(shù)及新型處

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

利用小型拖拉機(jī)作為動(dòng)力，可以快速到達(dá)冰害地點(diǎn)。運(yùn)用了手臂活動(dòng)的機(jī)械原理，用四套液壓裝置進(jìn)行操作，采用了開機(jī)轉(zhuǎn)盤，使撈起的冰塊旋轉(zhuǎn)取走，實(shí)現(xiàn)了能挖、能拉、能運(yùn)。具有造價(jià)低廉，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 新型處

第一，由人力變?yōu)闄C(jī)械，提高了工作效率，解決了人力無法解決的問題，不用停水，絕口，損失水資源。

第二，由人工危險(xiǎn)打冰變?yōu)闄C(jī)械的安全操作。

第三，由停水變?yōu)樾兴Ｇ垒斔钆峦Ｋ?，一停水，除了損失增加，用水戶不滿，浪費(fèi)水，浪費(fèi)工，打亂用水計(jì)劃，還容易造成新的冰害。尤其是汾河三壩庫(kù)容小，蓄水能力少，迫使棄水，停水停業(yè)。采用挖冰機(jī)，疏通了渠道，保證了水的利用，提高了用水效率。

實(shí)踐表明，挖冰機(jī)適用范圍廣，即可用于閘前或橋前，以及不同干支渠的積冰成閘成堆問題，也可用于較大的河流、冰凌、冰積。同時(shí)，設(shè)備造價(jià)低廉，給灌溉管理帶來方便，節(jié)省了開支，使用戶可以自覺利用，自覺配備。