【摘要】我國北方及西北地區(qū)在冬季輸水時，輸水渠道發(fā)生冰害和凍脹是必然的自然氣象。為了有效提高渠道防冰與防凍冰的能力，本文結(jié)合工程實際，從長距離輸水渠道的運行、工程兩方面對防冰與防凍冰的技術(shù)措施進行了論述分析。

【關(guān)鍵詞】輸水渠道；凍害；特征；長距離輸水渠道；問題；防冰與防凍冰；技術(shù)措施

一、輸水渠道凍害的特征

1 冰凍破壞。對于冬季繼續(xù)輸水運行渠道而言，結(jié)冰會對渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)帶來破壞，在負溫環(huán)境中輸水運行，渠道中的水體會不斷結(jié)冰，尤其是當渠道水面被完全封凍后，冰凍層也會隨冰的積累而不斷加厚，這樣就會對渠道坡面的襯砌體產(chǎn)生較大的冰自重和膨脹壓力，會引起混凝土襯砌體發(fā)生移位或壓力變形。另外漂浮在水體表面的冰塊或冰屑會不斷積累形成冰蓋，減少渠道有效過水斷面，阻擋渠道水的正常流動，降低輸水效率，嚴重時會由于水體表面全面封堵，形成冰壩，造成渠水出現(xiàn)漫溢等問題，給渠道帶來潰渠等安全隱患。

2 凍融破壞。渠道混凝土襯砌層其自身具有一定吸水性，且運行在常有水環(huán)境中，防滲材料中勢必會存在一定水分。材料中的水分在負溫條件下，就會出現(xiàn)結(jié)冰體積膨脹，大約比原體積增大9%左右。這種孔隙水膨脹作用，一旦其應力超過渠道襯砌混凝土材料的強度時，就會導致防滲材料產(chǎn)生形變出現(xiàn)裂縫，尤其是經(jīng)歷多個負溫循環(huán)后，材料吸水性更強，孔隙水膨脹破壞作用將會更嚴重，最終會引起渠道混凝土防滲襯砌材料出現(xiàn)表層剝落、凍酥等凍融破壞。

3 凍脹破壞。季節(jié)性凍土區(qū)的渠道，其在冬季負溫條件下，渠基土中的水由于結(jié)冰而體積膨脹增大，當膨脹壓力超過混凝土的耐壓時，襯砌層就會發(fā)生隆起等破壞。渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)由于凍脹性能出現(xiàn)開裂、折斷等問題。春季消融，導致渠基土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強度大大降低，造成防滲襯砌混凝土發(fā)生破壞，嚴重時還可能引起這個襯砌結(jié)構(gòu)體發(fā)生滑塌等事故，影響渠道的正常輸水運行。

二、長距離輸水渠道冰期輸水存在的主要問題

1 長距離輸水渠道部分工程存在病害。長距離輸水渠道比較較長，沿線水文地質(zhì)較為復雜，尤其是部分渠段還存在襯砌滑塌、滲漏點、裂縫、沉降變形等，將會嚴重影響到灌區(qū)正常灌溉時的輸水安全。

2 缺乏防冰和排冰設施的問題。長距離輸水渠道主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，基本無冰期輸水任務。但需要充分考慮到灌區(qū)運營調(diào)控的社會效益和經(jīng)濟效益，冰期輸水已成為灌區(qū)水資源合理利用的必要手段。但由于灌區(qū)各級渠道中，主要建筑物前未設置冰期攔防冰設施，冰害問題較為嚴重。另外渠道各級閘門在冬季冰期運行過程中，由于運行環(huán)境較惡劣，操控條件較差，閘門槽中容易出現(xiàn)積冰、冰凍等問題，加上人工除冰困難，給工程安全穩(wěn)定運行埋下較大安全隱患。

3 冰情監(jiān)測手段的問題。冰情監(jiān)測是長距離輸水渠道防冰和防冰凍重要的技術(shù)手段之一，但基于各種因素影響，目前很多長距離輸水渠道工程僅在渠道彎道段、主要構(gòu)建物等特殊部位設置監(jiān)測斷面，通過目測手段觀察冰情，其監(jiān)測手段較單一、監(jiān)測主要憑經(jīng)驗進行，缺乏必要的監(jiān)測自動化系統(tǒng)，不能及時、全面、準確地掌握渠道各重點部位冰期運行過程中的實時冰情、水溫、氣象資料以及冰情發(fā)展演變情況，對于冰情可能發(fā)生的時間、地點缺乏必要的智能預測預報分析系統(tǒng)。

三、長距離輸水渠道防冰與防凍冰的技術(shù)措施分析

1 長距離輸水渠道防冰與防凍冰運行的技術(shù)措施。（1）加強對冰期冰情的動態(tài)巡視監(jiān)測。長距離輸水渠道在冰期需要加強冰情動態(tài)巡視監(jiān)測，重點加強渠首閘門、彎道渠段、退水節(jié)制閘、過水構(gòu)建物、薄弱渠段等部位的冰情巡檢排查力度，要充分結(jié)合歷史運行記錄和經(jīng)驗，結(jié)合氣溫變化、流量變化等動態(tài)調(diào)整冰情重點監(jiān)視部位和運行方案，若發(fā)現(xiàn)水情、冰情等異常問題時，應及時采取機械排冰、人工除冰、運行輸冰等運行手段，有效處理渠道水面上出現(xiàn)的結(jié)冰、岸冰、冰凌淤堵等問題，確保渠道安全可靠輸水。（2）冰期運行的科學調(diào)度。冰期運行中的冰凌不僅會降低輸水流速，同時還可能引起冰堵、冰塞，導致渠道輸水和排冰出現(xiàn)困難，嚴重時還可能引起渠道決口、輸水中斷和水工建筑物破壞等事故發(fā)生。因此，為了確保渠道安全有效輸冰運行，必須優(yōu)化運行方案完善渠首、渠道的防冰排冰措施，確保渠道中的輸冰量與渠道中水流量保持一個合適的平衡比例關(guān)系。（3）合理配置自動化監(jiān)測系統(tǒng)。配置自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對重點渠段的滲漏、滲壓、水位、變形等指標數(shù)據(jù)的實時動態(tài)采集、監(jiān)視和分析，為渠道安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟調(diào)度運行提供重要的數(shù)據(jù)資料。并結(jié)合灌區(qū)多年破冰輸水的經(jīng)驗，根據(jù)天氣預報，編制合理的冰期輸水調(diào)配應急預案，并配備完善的搶修組織隊伍、機械設備，做到對冰害的有效控制和應急處理，將冰害損失降至最低。

2 長距離輸水渠道防冰與防凍冰工程的技術(shù)措施。（1）優(yōu)化渠系布設。結(jié)合長距離輸水渠道工程特性和渠道沿線的地形地貌、地質(zhì)水文特性，在渠道沿線優(yōu)選低洼地帶、山溝等有利地形合理布設修建塘壩、蓄冰庫等結(jié)構(gòu)，一方面夏季汛期可作為水量調(diào)節(jié)設施，提高水資源利用效用；另一方面冬季則可以作為調(diào)蓄冰凌的主要結(jié)構(gòu)，合理調(diào)整渠道中水和冰凌含量，避免下游渠道出現(xiàn)冰堵、冰塞等問題。（2）選用防冰凍工程的技術(shù)措施。長距離輸水渠道防冰凍與凍脹的破壞，需要結(jié)合渠道工程具體氣象、地形地貌、地質(zhì)水文等條件，從渠基處理、襯砌材料、防滲防凍結(jié)構(gòu)形式、施工質(zhì)量和運行管理等方面進行綜合考慮。合理采用保溫措施、置換措施、隔水排水措施、結(jié)構(gòu)措施等工程措施，建立渠道防滲防凍脹的復合結(jié)構(gòu)工程措施，提高渠道自身的防凍脹性能。

結(jié)束語

長距離輸水渠道在寒冷冬季輸水容易由于冰凍結(jié)冰問題，形成水內(nèi)冰、浮冰和冰蓋等造成冰堵、冰塞等問題，不僅會影響渠道的整體輸水性能，同時還給輸水建筑物帶來較為嚴重冰凍破壞，因此對長距離輸水渠道防冰與防凍冰的技術(shù)措施進行分析具有重要意義。

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