小型挖冰机清除输水渠道冰害初探

阮文刚

1 清除冰害的必要性

在北方的自流灌区，冬季和早春灌溉渠道输供水生产中经常出现冰害，冰害是由于在严寒气温下水结成冰块，冰块由水力推动，在建筑物（桥闸）前渠道窄处，形成冰堆、冰闸，拦住过水断面，抬高上游水位，使水从渠堰上溢出，形成决口，对工程设施及人员有较大的危害。同时导致渠道停水，严重影响输水水程，打乱用水计划安排，最后可能形成冰压力，给建筑物带来安全隐患。清除这些冰块，通常都是用人工铁杆，铁锤打捞，劳动强度大，危险性大，尽管也采用其他人工、炸药等多种清除办法，却始终没有找到令人满意的方法。经过3年的时间，技术人员通过设想与实践，将现有的小型挖土机改装成一种新型的挖冰机。

2 挖冰过程和效果

试验地选在汾河三坝灌区，灌溉渠道的水力因素为：总干流量20m3/s，流速0.7m/s，底宽8m，标高为2.5m，设计水深 2m，纵坡 1∶2500，内坡 1.5，渠顶宽4～6m，支渠流量 4m3/s，流速 0.7m/s，底宽 3m，标高2.2m，设计水深 1.6m，纵坡 1∶2500，内坡 1.5，渠堰顶宽3～5m，这就是说干、支、斗渠都可以方便地安设清冰机。

冰块是由冬季渠内闸板漏水或冬浇时所积冰。在行水中移动，卡在闸板和渠道窄处，其大小不一，厚度达0.01～0.8m，长度20m左右，宽度0.1～5m，由于水的冲力，在建筑物处形成冰堆，使渠道上游水位增高、下游水位降低，在较短的时间内，形成渠道堵水，渠堰上游溢水，使输供水停止，情况紧急时被迫将闸板破坏，以加速排冰排水。

清冰一般分桥前，渠中，闸前三种情况。

桥前冰害处理是将清冰机安装在桥上，操作员从上游捞出冰的小块，从一边把小块捞出或利用水力放到下游，将大块拉动漂在水面，利用水的推力从一边将冰块清除，开个口子边放水、边清冰。

闸前冰块处理是将清水机安装在翼墙上，把闸门全部大吊，操作员从上游逐步捞小块冰，将大块漂在水面。然后将机器安在闸板前，采用边拉边捞的办法，逐步将冰块捞起或将小于闸门宽的冰块放到下游，达到水流畅通的目的。

渠中冰块处理是把清冰机安在渠堰上，操作是从冰堆的下游，水位最低处，用铲斗一一将冰块捞起，最好靠住一边，先开一个小口，在水力的冲击下，逐步解除斜插的冰块，使其从上游向下游畅流，大块漂走，小块捞起，使上下水位基本一致。也可从上游清冰，具体情况视冰害而定。

3 应用效果分析

解决渠道中冰害三种主要办法：一是人工用铁铲、铁锤、杆子，费工费时，同时人在冰上作业很不安全，并且只能解决刚成堆时的冰块和小冰块，对于已经斜插入大闸的大块冰，无法妥善解决，只有停止输供水，使用炸药解决，虽然可以很迅速地炸开口子疏通水流，但无法保证安全，建筑物附近又无法使用，小冰块也无法捞上来。而使用挖冰机则不存在以上问题，由于冰块在闸前形成堆积后要马上解决，而拖拉机速度一般40km/h，可以起到急事急办的作用，打捞时，可以在半小时内挖开一个口子，疏通渠道，避免决口，安全性高，机器安在渠堰上，很快就可以把冰块推开或挖走，安全性高，费用低，以每个台班80元计算，一般渠内冰闸需要2个台班160元，建筑物前积冰需要4个台班320元，初步估算见表1。

表1 不同型式除冰比较表

4 关键技术及新型处

4.1 关键技术

利用小型拖拉机作为动力，可以快速到达冰害地点。运用了手臂活动的机械原理，用四套液压装置进行操作，采用了开机转盘，使捞起的冰块旋转取走，实现了能挖、能拉、能运。具有造价低廉，操作方便，适应性强等优点。

4.2 新型处

第一，由人力变为机械，提高了工作效率，解决了人力无法解决的问题，不用停水，绝口，损失水资源。

第二，由人工危险打冰变为机械的安全操作。

第三，由停水变为行水。渠道输水最怕停水，一停水，除了损失增加，用水户不满，浪费水，浪费工，打乱用水计划，还容易造成新的冰害。尤其是汾河三坝库容小，蓄水能力少，迫使弃水，停水停业。采用挖冰机，疏通了渠道，保证了水的利用，提高了用水效率。

实践表明，挖冰机适用范围广，即可用于闸前或桥前，以及不同干支渠的积冰成闸成堆问题，也可用于较大的河流、冰凌、冰积。同时，设备造价低廉，给灌溉管理带来方便，节省了开支，使用户可以自觉利用，自觉配备。