南水北調(diào)中線總干渠冰期調(diào)度策略及冰害防治措施

□趙永生

南水北調(diào)中線總干渠冰期調(diào)度策略及冰害防治措施

□趙永生

通過介紹南水北調(diào)中線總干渠2011年以來的冰情，分析渠道出現(xiàn)冰情對輸水工作及工程的影響，在總結(jié)冰期運行工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出冰期輸水調(diào)度策略，以及冰害防治措施。

南水北調(diào)中線；冰期；調(diào)度；防治

南水北調(diào)中線工程輸水線路明渠全長1198km，平冬年份安陽以北近500km渠道存在不同程度冰情，其中以總干渠最北端的北京—石家莊段冰情最為嚴(yán)重。水體結(jié)冰不僅影響對北京、天津正常供水，甚至威脅總干渠冬季安全輸水。因此，總結(jié)南水北調(diào)中線干線冰期運行經(jīng)驗，提出冰期調(diào)度策略及冰害防治措施，供今后冰期有關(guān)工作參考。

1.南水北調(diào)中線總干渠通水以來主要冰情現(xiàn)象

2015～2016年冬季輸水流量較往年提高，且受罕見寒潮疊加影響，出現(xiàn)嚴(yán)重冰情，渠道主要冰情現(xiàn)象包括流冰花、冰花團(tuán)、表面流冰層、岸冰、冰花下潛、冰塞、冰壩、冰堆、封凍冰蓋和岸冰脫落（尺寸較大，長可達(dá)20～30m，寬約2m，厚約10～20cm）等，多處渠段形成冰塞險情，局部水位壅高0.4m；2016～2017年度冬季由于氣溫較常年偏高，渠道冰情主要以無冰和岸冰為主。封凍形式為平封、立封，開河形式以文開河為主。

2.渠道冰期運行方式及調(diào)度策略

據(jù)以往南水北調(diào)中線工程的運行經(jīng)驗，南水北調(diào)中線工程冰期輸水的時間段為12月上旬至次年3月上旬，在冰期來臨之前，應(yīng)將節(jié)制閘的閘前水位調(diào)整至目標(biāo)水位，控制各分水口的流量和節(jié)制閘的過閘流量，減小水流弗汝德數(shù)，以滿足冰期安全輸水的需求。

南水北調(diào)中線工程冰期輸水過程中，各節(jié)制閘和分水口的過閘流量在冰期運行過程中應(yīng)盡可能保持不變，各節(jié)制閘的閘前水位應(yīng)保持穩(wěn)定，正常輸水期間，各節(jié)制閘的閘前水位變化幅度不應(yīng)超過0.3m/d和0.15m/h，冰期運行過程中，各節(jié)制閘的閘前水位變化升幅不宜超過0.1m/d，降幅不宜超過0.05m/d，當(dāng)確有必要改變分水口流量時，所引起的每日水位變幅不應(yīng)大于0.2m。

冰期運行過程中，主要運行要求如下：一是當(dāng)日平均氣溫在1℃以下，日最低氣溫在-2℃以下時，渠道沿線應(yīng)加強巡查和監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)冰塊或冰屑集中時及時排除。二是當(dāng)天氣預(yù)報有寒潮來臨時，提前通報各分水閘未來一段時間不得變化分水流量。三是當(dāng)水位變幅過大，冰蓋有破裂危險時應(yīng)停止流量增加，待冰蓋破裂部位自愈后再緩慢加大輸水流量，直到冰蓋輸水流量的目標(biāo)值。四是運行管理人員應(yīng)加強冰蓋輸水期間閘前閘后水位變化情況監(jiān)視，通過閘門的適當(dāng)調(diào)節(jié)，保持上游水位和過閘流量基本穩(wěn)定。五是冰期輸水前防冰凍設(shè)施應(yīng)完成調(diào)試，具備正常運用條件。六是在沿線倒虹吸、涵洞、渡槽等建筑物進(jìn)口適當(dāng)位置應(yīng)設(shè)置攔冰索，并配備一定數(shù)量的破冰、排冰機械設(shè)備。七是在攔冰索與建筑物進(jìn)口之間應(yīng)配置撈冰設(shè)備和人員，及時排除越過攔冰索的冰塊進(jìn)入建筑輸水通道。八是應(yīng)合理安排相應(yīng)的排冰通道，臨時存冰場地、融冰水流通道等。九是為了保證冰蓋的穩(wěn)定，惠南莊泵站在夜間可降頻運行或調(diào)整流量，以保證北拒馬河節(jié)制閘閘前水位的穩(wěn)定。

3.冰害防治措施

基于原型觀測，結(jié)合對總干渠冰情生消演變過程、渠道布置、氣象條件、冬季調(diào)度方式、以及攔冰索等現(xiàn)有條件的認(rèn)識，總干渠冬季防冰害措施宜以防為主，攔、撈、排等方法結(jié)合，避免出現(xiàn)安全事故。首先要以防為主，應(yīng)充分發(fā)揮調(diào)度手段，降低各渠段水力指標(biāo)，促使結(jié)冰期盡早形成穩(wěn)定冰蓋，融冰期冰塊盡量就地融化，避免形成大型冰塞冰壩等災(zāi)害。其次要“攔”，為嚴(yán)格控制出現(xiàn)大型冰塞體，應(yīng)借助建筑物增設(shè)攔冰索，分段攔截渠道上游流冰，加快形成冰蓋。第三是“撈”，應(yīng)在有條件的節(jié)制閘、分水口布設(shè)撈冰設(shè)置，將上游未圍攔住的流冰打撈上岸，防止建筑物前流冰堆積過多。第四是“排”，應(yīng)考慮現(xiàn)有條件，在下游布設(shè)排冰通道，將上游下泄流冰排出渠道，保證渠道安全。第五是“擾”，包括采用氣動擾冰和水動擾冰，南水北調(diào)中線工程運行經(jīng)驗表明，氣動擾冰效果較好。第五是“融”，對于極端寒冷天氣，為了防止閘門門槽、門軸凍結(jié)，可采用電熱法或蒸汽法防止閘門門槽和門軸結(jié)冰。

4.結(jié)語

實現(xiàn)冰期安全輸水，除了運行調(diào)控措施外，還需要結(jié)合“攔、撈、排、擾、融”等綜合手段，使渠道安全度過冰期。今后在冰期運行工作中，應(yīng)密切監(jiān)測冰情變化，總結(jié)冰情規(guī)律和工作經(jīng)驗，不斷提高運行管理水平，為安全運行和類似輸水工程的設(shè)計提供經(jīng)驗?！?/p>

2017-10-19

趙永生，男，漢族，南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，工程師。