淺析長(zhǎng)距離輸水渠道冬季運(yùn)行安全措施探討

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

淺析長(zhǎng)距離輸水渠道冬季運(yùn)行安全措施探討

楊宏欣

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

結(jié)合新疆某大型渠道長(zhǎng)距離冬季非冰蓋輸水發(fā)電運(yùn)行實(shí)踐，摸清冰情、冰害及對(duì)輸水產(chǎn)生的影響，分析研究冬季輸水存在的問(wèn)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(zhǎng)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(jié)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(shè)計(jì)輸水流量76m3/s，加大輸水流量87m3/s，自渠首樞紐閘引水，通過(guò)4號(hào)節(jié)制閘分水閘向下游電站供水發(fā)電。該工程自每年11月～來(lái)年3月進(jìn)入冬季輸水運(yùn)行，工程所屬地區(qū)冬季寒冷多雪，根據(jù)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(lèi)建筑物多，輸水流量大，渠道產(chǎn)冰由電站排冰閘排出，冰情較復(fù)雜，長(zhǎng)距離供水無(wú)法形成冰蓋，因此采用非冰蓋運(yùn)行，即冰水混合流動(dòng)輸水方式。根據(jù)冬季運(yùn)行觀察資料，該工程渠道內(nèi)受寒潮天氣影響將會(huì)出現(xiàn)岸冰、冰花、流冰、冰蓋、冰塞、冰壩等一系列冰情、冰害，對(duì)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(fā)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(chǎn)冰量逐漸增多，流冰趨勢(shì)由東向西，流冰密度增大，最大流冰量出現(xiàn)在強(qiáng)寒潮期間，渠道局部出現(xiàn)冰阻險(xiǎn)情，輸排不及時(shí)或輸排能力不足時(shí)，在渠道彎道段、過(guò)水建筑物涉水構(gòu)件(如：交通橋、渡槽、節(jié)制閘墩臺(tái))、分水口緩流區(qū)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(yán)重時(shí)可能漫堤、斷流等。

3 冬季冰期輸水存在的問(wèn)題

3.1 工程存在薄弱環(huán)節(jié)

該工程沿線自然條件較為惡劣，社會(huì)環(huán)境、地形地貌、工程地質(zhì)較復(fù)雜，尤其是25.8km的濕陷性水黃土段高填方段尚存在病險(xiǎn)因素，滲漏點(diǎn)、裂縫、沉降變形段等險(xiǎn)工險(xiǎn)段較多，問(wèn)題頻發(fā)，對(duì)渠道安全運(yùn)行影響較大。

3.2 安全監(jiān)測(cè)措施落后

該工程存在很大的安全隱患，若渠道失事后對(duì)下游危害極大，但重點(diǎn)渠段滲漏、滲壓、水位、變形等影響安全的項(xiàng)目巡檢監(jiān)測(cè)手段均為人工，較原始，無(wú)現(xiàn)代化安全監(jiān)測(cè)措施。

3.3 缺乏排冰設(shè)施

由于該工程原設(shè)計(jì)以農(nóng)業(yè)灌溉為主，無(wú)冰期輸水任務(wù)，后因綜合考慮社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益而兼顧冬季發(fā)電任務(wù)，主要建筑物前未增設(shè)攔冰索、排冰閘等設(shè)施。

3.4 閘門(mén)結(jié)冰啟閉困難

由于渠道冬季運(yùn)行期間環(huán)境惡劣，運(yùn)行條件較差，閘門(mén)槽容易積冰，啟閉難度大，人工除冰困難。

3.5 冰情監(jiān)測(cè)手段單一

冰情監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展項(xiàng)目較少，僅對(duì)渠道彎道段、主要建筑物等部位設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面目測(cè)冰情，手段單一，缺乏系統(tǒng)性，不能全面掌握冰情、水溫、氣象資料和冰情的發(fā)展變化規(guī)律，冰情發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

3.6 運(yùn)行初期冬季輸水調(diào)度出現(xiàn)偏差

在該工程冬季輸水運(yùn)行初期，由于渠道冬季運(yùn)行輸冰流速過(guò)低、排冰流量不足且氣溫持續(xù)下降至-29℃， 渠道內(nèi)流冰密度逐漸增大，局部出現(xiàn)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(duì)渠道安全運(yùn)行影響較大，運(yùn)行管理人員組織國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者咨詢(xún)討論濕陷性黃土渠段除險(xiǎn)加固處理技術(shù)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(bǔ)漏、加高補(bǔ)強(qiáng)等措施加固處理險(xiǎn)工險(xiǎn)段，采用“洛陽(yáng)鏟”對(duì)高填方黃土渠段渠堤取芯探測(cè)含水率，分析渠堤內(nèi)部情況，盡可能消除安全隱患。

b.針對(duì)重點(diǎn)渠段滲漏、滲壓、水位、變形等影響安全的項(xiàng)目缺乏監(jiān)測(cè)手段，在工程歲修期間對(duì)黃土高填方排洪涵和重點(diǎn)險(xiǎn)工段處渠底增設(shè)滲壓計(jì)，用于監(jiān)測(cè)渠底回填滲壓力變化情況；對(duì)渠首樞紐閘、各節(jié)制閘閘前后增設(shè)水位計(jì)，并配備自動(dòng)化系統(tǒng)定期采集、分析數(shù)據(jù)，為工程安全提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。對(duì)渠道滲漏段渠堤外邊坡增設(shè)貼坡排水，并將滲水引出量水堰等。后續(xù)除險(xiǎn)加固將進(jìn)一步開(kāi)展各沉降渠段變形、浸潤(rùn)水位的監(jiān)測(cè)工作，重點(diǎn)部位逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

c.防止閘門(mén)封凍，保證閘門(mén)靈活啟閉，盡量減少渠道突發(fā)事件造成的損失。?人為改善閘門(mén)運(yùn)行環(huán)境，使閘門(mén)處于閘室封閉狀態(tài)，與室外形成兩種不同溫度的環(huán)境。?增設(shè)閘門(mén)槽防凍措施，嘗試在各節(jié)制閘閘門(mén)槽內(nèi)埋設(shè)電加熱管、加熱電纜等加熱系統(tǒng)，并在冬季運(yùn)行前完成調(diào)試，從而達(dá)到局部加熱融冰、防止閘門(mén)槽結(jié)冰的目的。?根據(jù)氣溫下降變化調(diào)整人工啟閉閘門(mén)頻次。

4.2 管理措施

a.渠道巡檢分級(jí)管理，加強(qiáng)巡檢力度。根據(jù)高填方、滲漏、沉降等險(xiǎn)工險(xiǎn)段對(duì)渠道運(yùn)行安全影響程度的大小劃分等級(jí)、確定巡檢頻次，并根據(jù)巡檢部位變化和天氣變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)整巡檢頻次和等級(jí)。采用重點(diǎn)分級(jí)巡檢與定期全面巡檢、觀測(cè)相結(jié)合的形式作好渠系巡檢工作。及時(shí)掌握氣溫、水情和工程冬季運(yùn)行狀態(tài)變化；加強(qiáng)出水點(diǎn)滲水觀測(cè)，關(guān)注水量水質(zhì)變化，定期測(cè)量渠道沉降段的變形，及時(shí)采集相關(guān)信息并階段性分析，為冬季安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

b.作好冰情巡視監(jiān)測(cè)。重點(diǎn)作好水閘工程、過(guò)水建筑物涉水構(gòu)件(如：橋、渡槽、閘墩臺(tái))、渠道與水閘及渠道彎道段巡檢冰情排查工作，結(jié)合氣溫變化動(dòng)態(tài)調(diào)整冰情重點(diǎn)監(jiān)視部位、頻率和要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程工況、水情、冰情等異?，F(xiàn)象，及時(shí)處理水面結(jié)冰、岸冰、冰凌淤堵等問(wèn)題，必要時(shí)采取機(jī)械與人工協(xié)助輸冰與排冰，確保渠道輸水暢通。

冬季運(yùn)行期間密切關(guān)注天氣變化和寒潮動(dòng)態(tài)，開(kāi)展渠道水溫監(jiān)測(cè)，在渠道彎道段、交通橋處設(shè)置冰凌監(jiān)測(cè)斷面，觀測(cè)氣溫、水位、冰的疏密度、冰流量、表面流速、冰凌產(chǎn)生的起始點(diǎn)、過(guò)水建筑物結(jié)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(fā)展變化規(guī)律，使其用于指導(dǎo)冬季運(yùn)行。

c.加強(qiáng)冬季輸水調(diào)度運(yùn)用?？茖W(xué)計(jì)算，嚴(yán)格管理，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度。在冬季冰期運(yùn)行期間，輸水調(diào)度要遵守減少流量水位變幅、保持流穩(wěn)、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(mǎn)足渠內(nèi)輸冰需求，排冰流量滿(mǎn)足電站排冰閘前無(wú)大量冰凌淤積，必要時(shí)排冰為主，發(fā)電為輔。

4.3 應(yīng)急措施

a.編制冰期輸水應(yīng)急預(yù)案，分級(jí)評(píng)估各類(lèi)冰害險(xiǎn)情發(fā)生的可能性及嚴(yán)重性，明確不同建筑物出現(xiàn)冰塞、冰壩、冰蓋等險(xiǎn)情的應(yīng)對(duì)措施，并不定期在轄區(qū)內(nèi)進(jìn)行針對(duì)性應(yīng)急演練。

b.配備搶險(xiǎn)隊(duì)伍、人工撈冰和破冰機(jī)械設(shè)備，嚴(yán)防冰害發(fā)生。落實(shí)人員準(zhǔn)備、機(jī)械準(zhǔn)備、冰塞清除技術(shù)方案及組織管理，隨時(shí)準(zhǔn)備排除險(xiǎn)情，加強(qiáng)應(yīng)急反應(yīng)速度，將冰害損失降至最低，確保工程安全和輸水安全。

5 結(jié) 語(yǔ)

國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離輸水渠道冬季冰期運(yùn)行技術(shù)仍未成熟，處于摸索階段。該工程冬季非冰蓋輸水發(fā)電運(yùn)行歷經(jīng)兩個(gè)冰期輸水期，采取了多種技術(shù)措施、管理措施，并逐步完善水量調(diào)度方案、冰情監(jiān)測(cè)、應(yīng)急處理、巡檢制度等，減少了工程安全隱患。各項(xiàng)措施是可行的，值得相似工程借鑒，但后續(xù)還需進(jìn)一步開(kāi)展除險(xiǎn)加固、冰情專(zhuān)項(xiàng)觀測(cè)。

[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(chéng)，韓黎明，王術(shù)國(guó).淺議南水北調(diào)中線京石段工程冰期輸水技術(shù)[J].南水北調(diào)與水利科技，2009(05).

[3] 范北林，張細(xì)兵，藺秋生.南水北調(diào)中線工程冰期輸水冰情及措施研究[J].南水北調(diào)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