南水北调京石段工程冰期输水安全运行及控制措施

南水北调京石段工程冰期输水安全运行及控制措施

作者：贾兵营

来源：《华东科技》2013年第09期

【摘要】南水北调线引丹江口水库水量至北京以及天津市。沿线渠道经过了北方寒冷地区渠道水体很容易出现结冰的情况，很可能会形成流凌、冰塞等冰害，严重影响冬季输水的安全。目前，冰期输水运行是长距离渠道输水运行调度的难点之一，仍旧停留在探索阶段。本文主要针对南水北调京石段工程冰期输水安全运行及控制措施展开研究和分析。

【关键词】南水北调；冰期运输；控制措施

引言

南水北调中线京石段应急供水工程始于南水北调一线期工程的重要组成部分，线路的总长度大约为3.7.422km。近些年，京石段工程已经进行的三次通水，每次都经历了冬季冰期，综合多方面的因素来说，冰期运输可能会遭遇冰凌、冰塞等冰害，导致冬季输水受到阻碍。因此，对于冬季输水过程中存在的冰塞，冰凌害等问题应当及时采取相应的措施进行控制。

1 冰期输水的特点

京石段冰期输水通常在11月下旬开始，在次年2月下旬结束，持续时间大约为90天。暖冬、平冬年以及冷冬年冰盖形成与融化时间以及持续周期也是不同的。一般冬季寒潮来临时，气温已经开始逐渐下降，渠道内出现冰盖、岸冰以及流冰等情况。经过三次通水后，冰盖已经基本稳定，厚度大约为0.2m。冰期要经历冰盖以及冰盖消融、岸冰和流冰几个阶段。当室外温度降低0°以下时，就很容易出现流冰和岸冰，气温持续下降至-8°C以下，且持续时间达到8小时以上，流冰就会形成冰盖。假如在冰期时输水若调度不当，就很容易出现冰塞以及冰坝等情况，对于输水渠道以及各类建筑的安全都是有一定影响的。容易出现冰塞的地段有断面的形状改变处以及弯道。当渠道的流冰超出最大挟冰能力或者流冰找不到出路时，流冰就会开始堆积，形成冰盖。假如渠道的流速增大，途中遭遇建筑物的阻拦或者渠道断面开始扩大或者减缓流速，就可能会出现冰塞。输水渠道结成冰盖后，可能会造成上游水位壅高。

2 管理及应急控制措施

2.1 管理措施

实施南水北调时，应当按照相关的调度运行实施规则进行科学的调度，尤其是进入冬季后，需要与当地的气象部门建立相关的气象信息通道，在实施调度前应当关注天气的而变化以及寒潮的动态情况。根据渠道的病情进行预报，然后根据实际情况，合理的制定相关的控制水位以及流量的变化范围，渠道的流速应当控制在0.53m3/s以下，各个倒虹吸入口以及临时埋管进口都必须淹没与水面以下大约0.2m。严格按照高水位，低流量的原则进行。在对冰期目标水位进行控制的前提下，一天之内的水位上浮应当控制在10cm以内，下浮应当控制在5cm 以内。相应的运行管理人员要对冰盖输水期间闸前闸后水位的变化情况进行严格的监视，特别应当关注每天上午的十点与下午五点时水位的变化情况，对闸门进行适当的调节，保持上游水位以及闸流量基本稳定情况。比如北拒马河暗渠手闸，它在明渠的尾端，暗渠的渠首，在设计上是存在一定缺陷的，弧形工作们没有胸墙，且闸室与明渠是接通的，闸门就要直接挡冰，且闸门槽内又安装相关的融冰设施。为了更好的预防闸门前结冰，应当采取相应的控制措施及控制。在输水期间，要建立相关的责任管理体系，加强合集运行管理以及现场调度的值班强度，强化员工的责任意识。且应当制定冰期输水的监视制度以及预警制度。要对冰期输水运行进行观察，及时的记录在不同的气温下水位的变化情况以及冰情。

2.2 应急措施

指挥调度部门应该在通水后制定相应的管理制度，主要内容有：调度负责人二十四修傲视不能离开岗位；冰期输水间要求参加调度的人员要对水位以及冰情的次数及范围进行观测，发现异常情况及时上报。除此之外，还应当制定相应的应急预案，例如遇到突发的冰坝以及冰塞等情况时，应当制定有针对性的应对措施，主要内容应当包括停水程序、冰情观察、冰塞清除措施、报告制度、机械准备以及决策制度等。参加南水北调的工作人员应当对应急预案非常熟悉，一旦出现险情，及时的采取相应的措施。

3 冰期输水应当采取的安全控制措施

3.1 融冰阶段的控制措施

进入融冰期后，入总干渠流量应当保证冰盖输水流量保持不变，各个渠道出现的融冰增加水量应当通过调节控制闸闸门的开度送往下游。各个控制闸闸前水位大约控制在冰期目标水位，放缓向非冰期水位的转换。为了防止出现突发事故，退水闸应当做好退水的准备。

3.2 水位的控制措施

冰盖下输水通常是水体在冰层覆盖下流动而进行的一种输水形式。冰盖形成后且输水流量增加到冰期输水目标流量后，应当以恒定的流量进行供水，保持渠道水位的基本稳定，恒定流量供水，继续保持渠道水位稳定的情况，保证不会出现大的波动起伏。在冰期目标水位控制的前提下，水位上浮不应超过10cm，下浮不应超过5cm。

3.3 冰盖破碎的处理措施

假如在调水过程中出现冰盖破碎的情况，会出现倒虹吸机制闸或者其他建筑物进口的地方出现冰塞，导致水流量减少甚至停水现象。当出现冰塞事故时，应当立即上报调度中心，采取抬高冰塞渠道运行水位或者采用潜水泵以及吊车等进行破冰，消除冰塞。

3.4 断面、弯道的控制措施

冰盖下的输水阶段，渠道沿线应当加强巡查，注意输水渠道的弯道处，沿线建筑物进口的控制闸、检修闸以及节制闸或者其他输水轮廓边界断面变化情况较大的位置的冰情进行监视，及时记录冰面的变化，发现异常及时报告，以免出现事故。

3.5 闸前水位的监视

冰盖输水期间必须加强闸前闸后水位变化情况监视，对于每天的10点以及下午的5点时水位的变换进行观察，出现异常及时采取上述应急措施，并及时上报，保证上游水位及闸流量的稳定性。

4 结语

对于渠道断面出现巨大变化的部位，例如建物筑进口，需要配置相关的报警设施、专业打捞人员以及设备，保证运输渠道的通畅。为了更好的保障冰期运输的安全，加强渠道以及建筑物的维护以及管理，增强相应的渠道巡视，确定监测设备的正常运行，保证南水北调工程的顺利实施。

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