長(zhǎng)距離輸水渠道冬季運(yùn)行管理淺析

阿力木·許克爾，吾克爾·吾買(mǎi)爾

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835000）

長(zhǎng)距離輸水渠道冬季運(yùn)行管理淺析

阿力木·許克爾，吾克爾·吾買(mǎi)爾

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835000）

在嚴(yán)寒地區(qū)的長(zhǎng)距輸水渠道冬季安全運(yùn)行多依靠經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)的研究，因此對(duì)渠道冬季運(yùn)行管理進(jìn)行總結(jié)和研究，從而確保實(shí)現(xiàn)冬季安全輸水十分重要。目前渠道冬季安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題是防冰和防冰凍問(wèn)題，對(duì)此，文章結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行了探討，供今后類(lèi)似工程借鑒。

長(zhǎng)距離；輸水渠道；冬季運(yùn)行；嚴(yán)寒地區(qū)

1 工程概況

1.1 基本情況

某渠道工程，渠道全長(zhǎng) 168.8 km，其中隧洞長(zhǎng)32.4 km，明渠長(zhǎng) 143.9 km，承擔(dān)灌區(qū) 10.67 hm2的灌溉任務(wù)和兼顧某水電站發(fā)電供水任務(wù)。渠道設(shè)計(jì)輸水流量 76 m3/s，加大輸水流量 87 m3/s，渠道斷面為梯形，屬大（1）型Ⅰ等工程；渠道襯砌方式為現(xiàn)澆混凝土板和預(yù)制混凝土六棱板（板厚 6 cm）加土工膜（2 布 1 膜），膜上鋪設(shè) 3 cm 厚 M 10 水泥砂漿保護(hù)層。

1.2 冬季運(yùn)行管理范圍

此工程冬季運(yùn)行管理范圍：主要包括輸水渠58.4 km，電站引水渠 6.291 km，隧洞 1.78 km，隧洞為馬蹄形斷面，直徑為 6 m，伴行路長(zhǎng) 62.91 km；主要渠系建筑物包括渠首分水樞紐、電站引水閘、1～4 號(hào)節(jié)制退水閘、1～3 號(hào)退水工程、1～4 號(hào)排洪渡槽、1～29 號(hào)排洪涵及 1～21 號(hào)交通橋、排冰閘、攔冰索、前池、溢流堰及電站進(jìn)水口、泄水槽、尾水渠等組成。

1.3 冬季運(yùn)行水情

渠道冬季運(yùn)行流量 70 m3/s時(shí)（含排冰流量），渠道水位保持在 4.10m 左右，流速 1.52 m/s，此流速不宜發(fā)生冰凍，水位穩(wěn)定，距離設(shè)計(jì)水位仍有較大空間。白天利用水情系統(tǒng)適時(shí)采集渠道水位信息，及時(shí)反饋渠道的運(yùn)行狀態(tài)，采用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)觀讀各分水、退水建筑物前后的水尺進(jìn)行復(fù)核，在夜間及其他特殊天氣時(shí)水管人員加強(qiáng)巡檢，及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，確保渠道冬季輸水安全。

2 冬季運(yùn)行目的 任務(wù)及特點(diǎn)

1）渠道樁號(hào) 58.4 km 處引水修建引水式水電站，該工程當(dāng)年的 4 月至 10 月夏季運(yùn)行以外，11 月至翌年的 3月，共 5個(gè)月全面投入了冬季運(yùn)行。因此提高水的年利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

2）冬季運(yùn)行主要任務(wù)是確保工程冬季安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工程冬季運(yùn)行制度化、規(guī)范化管理，確保高效、穩(wěn)定完成某水電站冬季發(fā)電供水任務(wù)。

3）工程作為灌區(qū)開(kāi)發(fā)的骨干輸水渠系，以灌區(qū)灌溉供水為主，兼顧某水電站發(fā)電供水。

3 存在的主要問(wèn)題

1）渠道工程的原始設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮冬季運(yùn)行，所以存在一些設(shè)計(jì)缺陷，不利于冬季安全運(yùn)行，對(duì)冬季運(yùn)行管理帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。

2）渠道彎道段較多，影響渠道輸冰能力。60 余公里渠道共有 6 處有急彎、13 處連續(xù)彎道。很容易使冰塊在彎道上堵塞，形成冰塞、冰壩，嚴(yán)重影響渠道輸冰能力。

3）交叉建筑物較多，影響輸冰和過(guò)流能力。冬季運(yùn)行渠段設(shè)計(jì)渠首分水樞紐閘 1座、節(jié)制退水閘4 座，交通橋 21 座，排洪渡槽 4 座。橋柱和渠道邊坡或閘墩之間形成冰蓋，壅堵水流，縮窄水面寬度，嚴(yán)重時(shí)影響輸冰和過(guò)流能力。

4）工程閘門(mén)槽內(nèi)未設(shè)加熱裝置，冬季運(yùn)行時(shí)閘槽內(nèi)容易結(jié)冰不能正常啟閉閘門(mén)，為冬季運(yùn)行調(diào)度閘門(mén)帶來(lái)了不便。

4 冬季運(yùn)行措施及實(shí)踐

4.1 工程巡檢

1）渠道冬季運(yùn)行時(shí)，密切關(guān)注氣象變化，主要做好氣溫、降雪量、渠道冰情記錄，結(jié)合工程實(shí)際合理安排工程運(yùn)行管理工作。

2）渠道工程冬季運(yùn)行日常巡檢工作每日應(yīng)進(jìn)行全線(xiàn)2次，負(fù)責(zé)對(duì)渠道工程及渠系建筑物進(jìn)行全面巡檢。

3）對(duì)于極端惡劣氣候條件下，例如氣溫低于-20 ℃，或大暴雪天氣，安排人員加密巡檢次數(shù)及進(jìn)行夜間巡檢。

4）為了提高水管員的安全意識(shí)，讓新水管員掌握冬季運(yùn)行工作所需的安全知識(shí)和安全操作技能，增強(qiáng)事故預(yù)防和應(yīng)急處理能力，盡可能減少事故的發(fā)生，冬季運(yùn)行之前組織人員進(jìn)行培訓(xùn)。

4.2 數(shù)據(jù)觀測(cè)

目前，主要觀測(cè)項(xiàng)目有渠道水溫觀測(cè)、凍土深度觀測(cè)、氣象觀測(cè)、典型部位的水位和冰情觀測(cè)。整個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)化采集，數(shù)據(jù)采集站設(shè)在水電站管理處。

4.3 輸冰與排冰

1）輸 冰

該渠道設(shè)計(jì)流量為 76 m3/s時(shí)，對(duì)應(yīng)渠道水深為 4.15 m，水面寬度為 20.6 m，平均流速為 1.5 m/s，水面流速約為 1.4m/s；而電站引水渠流量為76 m3/s 時(shí)，對(duì)應(yīng)渠道水深為 3.75 m，水面寬度為19 m，平均流速為 1.8 m/s，水面流速約為 1.7 m/s。如果當(dāng)冬季日最低氣溫低到-35～-30 ℃時(shí)，渠道產(chǎn)冰量最大將達(dá)到 8～10 m3/s時(shí)，此時(shí)該渠道輸冰能力為 5.7～7.1 m3/s，冰凌厚度按照 0.4 m3考慮，冰凌疏密度最大將達(dá)到 69%～86%；而電站引水渠輸冰能力為 4.7～5.9 m3/s，冰凌疏密度將達(dá)到 62%～ 78%，是可以滿(mǎn)足輸冰流速的要求。根據(jù)幾年的冬季運(yùn)行實(shí)踐證明，上述輸冰效果良好。

2）排 冰

渠道工程原設(shè)計(jì)為灌溉渠道，沒(méi)有考慮冬季運(yùn)行問(wèn)題，也沒(méi)有設(shè)置排冰設(shè)施。

水電站排冰閘為舌板門(mén)兩孔，每孔寬 6.5 m，高 1.75 m。當(dāng)最大產(chǎn)冰量為 10 m3/s時(shí)，需要的正常排冰流量為 40 m3/s，舌板門(mén)雙孔全開(kāi)，閘前水深經(jīng)估算為 1.6 m，對(duì)應(yīng)水位為 858.21 m，閘前渠底板高程為 853.80 m，水深達(dá)到 4.41 m，水面寬度為 21.6 m，最小平均流速為 1.34 m/s，水面流速為1.24m/s。電站引水渠最大回水長(zhǎng)度為 3 300m，其引水渠排冰閘前輸冰能力為 6.4～8.1 m3/s，冰凌厚度按照 0.4 m3考慮，冰凌疏密度將達(dá)到 74%～94%。

3）輸冰、排冰效果

該渠道工程冬季運(yùn)行過(guò)程中，日最低氣溫在-20 ℃以上的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)正常輸冰運(yùn)行。當(dāng)日最低氣溫低于-20 ℃時(shí)，特別是出現(xiàn)連續(xù)極端低溫天氣，就應(yīng)該以輸冰、排冰為主，發(fā)電為輔，待低溫天氣過(guò)后恢復(fù)正常發(fā)電。

5 結(jié)語(yǔ)

該渠道工程所在區(qū)域冬季嚴(yán)寒，負(fù)溫歷時(shí)長(zhǎng)，冰害嚴(yán)重，但只要根據(jù)氣象、水溫、冰情、工程條件等，制定符合實(shí)際情況的運(yùn)行管理方案和制度，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，妥善解決冰凍問(wèn)題，對(duì)冬季安全運(yùn)行進(jìn)行了分析、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，嚴(yán)寒地區(qū)渠道和水電站的冬季運(yùn)行是完全有保障的。

［1］SL18-91,渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］蔣小健，蔣新林,等.嚴(yán)寒地區(qū)引水式水電站設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)［J］.小水電，2004（3）.

［3］鄧銘江，王世江，董新光，章曙明,等.新疆水資源既可持續(xù)利用［M］.北京：中國(guó)水利水電出版，2005.

［4］水利部新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.烏魯木齊：新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院出版社，2004.

［5］新疆水利水電科學(xué)研究院.渠道冬季運(yùn)行監(jiān)測(cè)資料分析［M］.烏魯木齊：新疆水利水電科學(xué)研究院出版社，2012.

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