简议长距离输水渠道的防冰与防冻冰技术措施

简议长距离输水渠道的防冰与防冻冰技术措施
我国北方及西北地区在冬季输水时，输水渠道发生冰害和冻胀是必然的自然气象。

为了有效提高渠道防冰与防冻冰的能力，本文结合工程实际，从长距离输水渠道的运行、工程两方面对防冰与防冻冰的技术措施进行了论述分析。

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一、输水渠道冻害的特征
1 冰冻破坏。

对于冬季继续输水运行渠道而言，结冰会对渠道混凝土衬砌结构带来破坏，在负温环境中输水运行，渠道中的水体会不断结冰，尤其是当渠道水面被完全封冻后，冰冻层也会随冰的积累而不断加厚，这样就会对渠道坡面的衬砌体产生较大的冰自重和膨胀压力，会引起混凝土衬砌体发生移位或压力变形。

另外漂浮在水体表面的冰块或冰屑会不断积累形成冰盖，减少渠道有效过水断面，阻挡渠道水的正常流动，降低输水效率，严重时会由于水体表面全面封堵，形成冰坝，造成渠水出现漫溢等问题，给渠道带来溃渠等安全隐患。

2 冻融破坏。

渠道混凝土衬砌层其自身具有一定吸水性，且运行在常有水环境中，防渗材料中势必会存在一定水分。

材料中的水分在负温条件下，就会出现结冰体积膨胀，大约比原体积增大9%左右。

这种孔隙水膨胀作用，一旦其应力超过渠道衬砌混凝土材料的强度时，就会导致防渗材料产生形变出现裂缝，尤其是经历多个负温循环后，材料吸水性更强，孔隙水膨胀破坏作用将会更严重，最终会引起渠道混凝土防渗衬砌材料出现表层剥落、冻酥等冻融破坏。

3 冻胀破坏。

季节性冻土区的渠道，其在冬季负温条件下，渠基土中的水由于结冰而体积膨胀增大，当膨胀压力超过混凝土的耐压时，衬砌层就会发生隆起等破坏。

渠道混凝土衬砌结构由于冻胀性能出现开裂、折断等问题。

春季消融，导致渠基土体结构稳定性和强度大大降低，造成防渗衬砌混凝土发生破坏，严重时还可能引起这个衬砌结构体发生滑塌等事故，影响渠道的正常输水运行。

二、长距离输水渠道冰期输水存在的主要问题
1 长距离输水渠道部分工程存在病害。

长距离输水渠道比较较长，沿线水文地质较为复杂，尤其是部分渠段还存在衬砌滑塌、渗漏点、裂缝、沉降变形等，将会严重影响到灌区正常灌溉时的输水安全。

2 缺乏防冰和排冰设施的问题。

长距离输水渠道主要以农业灌溉为主，基本无冰期输水任务。

但需要充分考虑到灌区运营调控的社会效益和经济效益，冰期输水已成为灌区水资源合理利用的必要手段。

但由于灌区各级渠道中，主要建筑物前未设置冰期拦防冰设施，冰害问题较为严重。

另外渠道各级闸门在冬季冰期运行过程中，由于运行环境较恶劣，操控条件较差，闸门槽中容易出现积冰、冰
冻等问题，加上人工除冰困难，給工程安全稳定运行埋下较大安全隐患。

3 冰情监测手段的问题。

冰情监测是长距离输水渠道防冰和防冰冻重要的技术手段之一，但基于各种因素影响，目前很多长距离输水渠道工程仅在渠道弯道段、主要构建物等特殊部位设置监测断面，通过目测手段观察冰情，其监测手段较单一、监测主要凭经验进行，缺乏必要的监测自动化系统，不能及时、全面、准确地掌握渠道各重点部位冰期运行过程中的实时冰情、水温、气象资料以及冰情发展演变情况，对于冰情可能发生的时间、地点缺乏必要的智能预测预报分析系统。

三、长距离输水渠道防冰与防冻冰的技术措施分析
1 长距离输水渠道防冰与防冻冰运行的技术措施。

（1）加强对冰期冰情的动态巡视监测。

长距离输水渠道在冰期需要加强冰情动态巡视监测，重点加强渠首闸门、弯道渠段、退水节制闸、过水构建物、薄弱渠段等部位的冰情巡检排查力度，要充分结合历史运行记录和经验，结合气温变化、流量变化等动态调整冰情重点监视部位和运行方案，若发现水情、冰情等异常问题时，应及时采取机械排冰、人工除冰、运行输冰等运行手段，有效处理渠道水面上出现的结冰、岸冰、冰凌淤堵等问题，确保渠道安全可靠输水。

（2）冰期运行的科学调度。

冰期运行中的冰凌不仅会降低输水流速，同时还可能引起冰堵、冰塞，导致渠道输水和排冰出现困难，严重时还可能引起渠道决口、输水中断和水工建筑物破坏等事故发生。

因此，为了确保渠道安全有效输冰运行，必须优化运行方案完善渠首、渠道的防冰排冰措施，确保渠道中的输冰量与渠道中水流量保持一个合适的平衡比例关系。

（3）合理配置自动化监测系统。

配置自动化系统实现对重点渠段的渗漏、渗压、水位、变形等指标数据的实时动态采集、监视和分析，为渠道安全可靠、节能经济调度运行提供重要的数据资料。

并结合灌区多年破冰输水的经验，根据天气预报，编制合理的冰期输水调配应急预案，并配备完善的抢修组织队伍、机械设备，做到对冰害的有效控制和应急处理，将冰害损失降至最低。

2 长距离输水渠道防冰与防冻冰工程的技术措施。

（1）优化渠系布设。

结合长距离输水渠道工程特性和渠道沿线的地形地貌、地质水文特性，在渠道沿线优选低洼地带、山沟等有利地形合理布设修建塘坝、蓄冰库等结构，一方面夏季汛期可作为水量调节设施，提高水资源利用效用；另一方面冬季则可以作为调蓄冰凌的主要结构，合理调整渠道中水和冰凌含量，避免下游渠道出现冰堵、冰塞等问题。

（2）选用防冰冻工程的技术措施。

长距离输水渠道防冰冻与冻胀的破坏，需要结合渠道工程具体气象、地形地貌、地质水文等条件，从渠基处理、衬砌材料、防渗防冻结构形式、施工质量和运行管理等方面进行综合考虑。

合理采用保温措施、置换措施、隔水排水措施、结构措施等工程措施，建立渠道防渗防冻胀的复合结构工程措施，提高渠道自身的防冻胀性能。

结束语
长距离输水渠道在寒冷冬季输水容易由于冰冻结冰问题，形成水内冰、浮冰和冰盖等造成冰堵、冰塞等问题，不仅会影响渠道的整体输水性能，同时还给输
水建筑物带来较为严重冰冻破坏，因此对长距离输水渠道防冰与防冻冰的技术措施进行分析具有重要意义。

参考文献：
[1]杨利红，崇岩峰.浅议渠道防冻胀处理方法[J].海河水利，2013（3）
[2]蔡保平.浅析渠道冰冻破坏的原因及修复措施[J].甘肃农业，2011（11）
[3]何武全等.季节性冻土地区渠道防渗防冻胀技术与应用模式[J].节水灌溉，2012（11）。