长距离输水渠道冬季运行管理浅析

2014-03-24阿力木许克尔吾克尔吾买尔

东北水利水电 2014年7期

关键词：引水渠水电站水利水电

阿力木·许克尔，吾克尔·吾买尔

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆伊宁 835000）

长距离输水渠道冬季运行管理浅析

阿力木·许克尔，吾克尔·吾买尔

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆伊宁 835000）

在严寒地区的长距输水渠道冬季安全运行多依靠经验，缺乏系统的研究，因此对渠道冬季运行管理进行总结和研究，从而确保实现冬季安全输水十分重要。目前渠道冬季安全运行的关键问题是防冰和防冰冻问题，对此，文章结合实际情况进行了探讨，供今后类似工程借鉴。

长距离；输水渠道；冬季运行；严寒地区

1 工程概况

1.1 基本情况

某渠道工程，渠道全长 168.8 km，其中隧洞长32.4 km，明渠长 143.9 km，承担灌区 10.67 hm2的灌溉任务和兼顾某水电站发电供水任务。渠道设计输水流量 76 m3/s，加大输水流量 87 m3/s，渠道断面为梯形，属大（1）型Ⅰ等工程；渠道衬砌方式为现浇混凝土板和预制混凝土六棱板（板厚 6 cm）加土工膜（2 布 1 膜），膜上铺设 3 cm 厚 M 10 水泥砂浆保护层。

1.2 冬季运行管理范围

此工程冬季运行管理范围：主要包括输水渠58.4 km，电站引水渠 6.291 km，隧洞 1.78 km，隧洞为马蹄形断面，直径为 6 m，伴行路长 62.91 km；主要渠系建筑物包括渠首分水枢纽、电站引水闸、1～4 号节制退水闸、1～3 号退水工程、1～4 号排洪渡槽、1～29 号排洪涵及 1～21 号交通桥、排冰闸、拦冰索、前池、溢流堰及电站进水口、泄水槽、尾水渠等组成。

1.3 冬季运行水情

渠道冬季运行流量 70 m3/s时（含排冰流量），渠道水位保持在 4.10m 左右，流速 1.52 m/s，此流速不宜发生冰冻，水位稳定，距离设计水位仍有较大空间。白天利用水情系统适时采集渠道水位信息，及时反馈渠道的运行状态，采用远程视频监视系统观读各分水、退水建筑物前后的水尺进行复核，在夜间及其他特殊天气时水管人员加强巡检，及时解决发现的问题，确保渠道冬季输水安全。

2 冬季运行目的任务及特点

1）渠道桩号 58.4 km 处引水修建引水式水电站，该工程当年的 4 月至 10 月夏季运行以外，11 月至翌年的 3月，共 5个月全面投入了冬季运行。因此提高水的年利用率和经济效益。

2）冬季运行主要任务是确保工程冬季安全运行，实现工程冬季运行制度化、规范化管理，确保高效、稳定完成某水电站冬季发电供水任务。

3）工程作为灌区开发的骨干输水渠系，以灌区灌溉供水为主，兼顾某水电站发电供水。

3 存在的主要问题

1）渠道工程的原始设计没有考虑冬季运行，所以存在一些设计缺陷，不利于冬季安全运行，对冬季运行管理带来了一系列的问题。

2）渠道弯道段较多，影响渠道输冰能力。60 余公里渠道共有 6 处有急弯、13 处连续弯道。很容易使冰块在弯道上堵塞，形成冰塞、冰坝，严重影响渠道输冰能力。

3）交叉建筑物较多，影响输冰和过流能力。冬季运行渠段设计渠首分水枢纽闸 1座、节制退水闸4 座，交通桥 21 座，排洪渡槽 4 座。桥柱和渠道边坡或闸墩之间形成冰盖，壅堵水流，缩窄水面宽度，严重时影响输冰和过流能力。

4）工程闸门槽内未设加热装置，冬季运行时闸槽内容易结冰不能正常启闭闸门，为冬季运行调度闸门带来了不便。

4 冬季运行措施及实践

4.1 工程巡检

1）渠道冬季运行时，密切关注气象变化，主要做好气温、降雪量、渠道冰情记录，结合工程实际合理安排工程运行管理工作。

2）渠道工程冬季运行日常巡检工作每日应进行全线2次，负责对渠道工程及渠系建筑物进行全面巡检。

3）对于极端恶劣气候条件下，例如气温低于-20 ℃，或大暴雪天气，安排人员加密巡检次数及进行夜间巡检。

4）为了提高水管员的安全意识，让新水管员掌握冬季运行工作所需的安全知识和安全操作技能，增强事故预防和应急处理能力，尽可能减少事故的发生，冬季运行之前组织人员进行培训。

4.2 数据观测

目前，主要观测项目有渠道水温观测、冻土深度观测、气象观测、典型部位的水位和冰情观测。整个观测系统实施自动化采集，数据采集站设在水电站管理处。

4.3 输冰与排冰

1）输冰

该渠道设计流量为 76 m3/s时，对应渠道水深为 4.15 m，水面宽度为 20.6 m，平均流速为 1.5 m/s，水面流速约为 1.4m/s；而电站引水渠流量为76 m3/s 时，对应渠道水深为 3.75 m，水面宽度为19 m，平均流速为 1.8 m/s，水面流速约为 1.7 m/s。如果当冬季日最低气温低到-35～-30 ℃时，渠道产冰量最大将达到 8～10 m3/s时，此时该渠道输冰能力为 5.7～7.1 m3/s，冰凌厚度按照 0.4 m3考虑，冰凌疏密度最大将达到 69%～86%；而电站引水渠输冰能力为 4.7～5.9 m3/s，冰凌疏密度将达到 62%～ 78%，是可以满足输冰流速的要求。根据几年的冬季运行实践证明，上述输冰效果良好。

2）排冰

渠道工程原设计为灌溉渠道，没有考虑冬季运行问题，也没有设置排冰设施。

水电站排冰闸为舌板门两孔，每孔宽 6.5 m，高 1.75 m。当最大产冰量为 10 m3/s时，需要的正常排冰流量为 40 m3/s，舌板门双孔全开，闸前水深经估算为 1.6 m，对应水位为 858.21 m，闸前渠底板高程为 853.80 m，水深达到 4.41 m，水面宽度为 21.6 m，最小平均流速为 1.34 m/s，水面流速为1.24m/s。电站引水渠最大回水长度为 3 300m，其引水渠排冰闸前输冰能力为 6.4～8.1 m3/s，冰凌厚度按照 0.4 m3考虑，冰凌疏密度将达到 74%～94%。

3）输冰、排冰效果

该渠道工程冬季运行过程中，日最低气温在-20 ℃以上的情况下，能够实现正常输冰运行。当日最低气温低于-20 ℃时，特别是出现连续极端低温天气，就应该以输冰、排冰为主，发电为辅，待低温天气过后恢复正常发电。