浅析乌鲁瓦提水库冰冻成因及防范措施

郭升军

（新疆和田乌鲁瓦提水利枢纽工程管理局　和田市　848000）

浅析乌鲁瓦提水库冰冻成因及防范措施

郭升军

（新疆和田乌鲁瓦提水利枢纽工程管理局和田市848000）

乌鲁瓦提水库属于多泥沙河流上的山区水库，库区狭长、库盆较小，天气严寒，极易造成水库冰冻。文章通过对乌鲁瓦提水库冰冻较为严重的典型年份相关情况的描述、冰冻成因分析、冰冻危害以及防范措施的介绍，为类似工程提供有益的参考。

乌鲁瓦提水库冰冻成因防范措施

1　工程概况

乌鲁瓦提水利枢纽工程是和田河支流喀拉喀什河中游的控制性工程，具有灌溉、防洪、发电、改善生态等综合效益。水库拦河大坝为混凝土面板砂砾石碓石坝，主坝最大坝高133 m，乌鲁瓦提水利枢纽泄水建筑物主要有溢洪道、泄洪排沙洞、冲沙洞、发电引水洞。水库总库容3.336亿m3，正常蓄水位以下库容3.23亿m3，调节库容2.25亿m3，死库容0.983 6亿m3，坝址以上集水面积19 983 km2，占流域面积的90%，坝址以上河道长509 km，控制了全河径流量的97%，多年平均径流量21.38亿m3，为不完全年调节水库。

2　水库结冰情况介绍

2011年12月下旬至2012年1月份期间，由于冬季寒潮来袭，库区气温骤降且持续低温，根据乌鲁瓦提出库站实测气温数据分析，最高气温-6.2℃、最低气温-18.8℃，属于较为寒冷的气候环境。加上河道冬季径流量较小，水库调节完全为发电调节，进、出库流量基本持平，水库水量保持相对平衡，水位变化不大，水位下降缓慢，水库处于静水状态，导致水库于1月21日开始大面积结冰，并向水库上游蔓延至回水线附近，库区完全处于冰层覆盖状态，冰层厚度最大达到60 cm左右，人完全可以在冰面上自由行走。由于水库结冰较为严重，水库至3月24日才完全解冻，水库经历近2个多月的冰冻期，这是乌鲁瓦提水库自建成以来较为罕见的一次。

3　水库冰冻成因分析

（1）乌鲁瓦提库区冬季气温骤降、低温持续时间长是水库结冰的直接原因。

水库冰冻主要是由冬季降温引起，又随着春季升温而消除，完全受寒冷天气及寒潮控制。寒潮降温的急骤性、间歇性以及逐年之间强度与出现时间的不稳定性，对河流和水库冰情动态起着决定性的作用。根据乌鲁瓦提水库历年的结冰记录情况以及历年气温对比分析可知，库区曾出现两次较为严重的封冻期，分别是2007年12月至2008年2月以及2011年12月至2012年2月，这两次最低气温均远低于多年平均气温，气温大多都在-10℃以下；其它年份由于冬季气温均高于多年平均气温，低温持续时间不长，且气温回升较快，水库基本没封冻，只是局部地区出现薄冰和极少的冰宵。因此，库区出现结冰或者封冻现象与冬季气温下降的剧烈程度和低温持续时间有这很大得关系，一般冬季气温较多年平均气温高的年份不会出现水库封冻，否则在一定程度上水库就会出现冰冻现象，封冻的程度就要看冬季气温骤降的程度以及低温持续时间的长短。见表1。

表1　2007～2015年月平均气温对照表

（2）库区的地形地貌对水库结冰也会产生一定的影响。

乌鲁瓦提水库位于和田河西支流喀拉喀什河中段出山口处，是典型的山区型水库。水库较深，冷热置换慢，一旦气温骤降，水面结冰，冰极不容易融化。如果低温持续，加上山区空气对流强烈，风力较大，就会导致坝前冰层不断加厚，并延伸至库区上游，形成水库全面冰冻。

（3）冬季水库控制运行方式对水库冰冻也存在一定的影响。

乌鲁瓦提水库冬季控制运行方式以发电调节为主。由于河道冬季径流较小，为满足来年3～5月份春灌供水的需要，冬季发电流量较小，出库流量与进库流量相差不大，以保证水库足够的蓄水量。乌鲁瓦提水库历年月平均进、出库流量统计如表2。

对比分析历年11月份至来年2月份的进库、出库流量数据，可知水库在此期间水位下降缓慢、水量变化不大、水位变幅不明显，库区基本处于静水状态，如果气温降低，很容易造成库面结冰。

4　水库冰冻的危害

虽然乌鲁瓦提水库出现较为严重的冰冻现象，也未对工程的运行管理造成较大影响，但还是存在一定的危害性：一是水库形成冰冻对大坝面板以及大坝主体挤压越大，容易造成挡水建筑物的损坏；二是会影响大坝观测仪器的正常运行，造成仪器观测精度降低，甚至瘫痪；三是对泄水建筑物水工及金属结构部分产生破坏，尤其是对表孔闸门即溢洪道闸门形成较大的挤压力，导致闸门门体变形及支撑部件损坏，影响闸门的正常运行；四是对库区岸坡、边坡形成挤压，造成岸坡、边坡的不稳定；五是加速库区SL3滑塌体纵向以及横向的位移变化，对其稳定性造成影响；六是对库区停放的工程观测船只造成破坏。以上诸多危害必会对工程的正常运行产生较大的安全隐患，需采取相应的应对措施。

表2　2007～2015年进出库流量对照表　m3/s

5　水库冰冻防范对策

一旦水库出现大面积冰冻情况，应采取积极的应对措施，组织工程技术人员加大对库区仪器设备的检查力度，做好仪器设备的防护工作；加强对坝区水工建筑物的观测，利用大坝自动化设备观测设备，观测冰冻期坝体及坝面变化情况，做好观测记录，进行对比分析，掌握冰层对大坝的影响程度。根据冰冻程度，做好工程水工建筑物、闸门门体、观测船只周围冰层的破除，以保护其不受破坏。水库解冻后还应对库区的岸坡、边坡以及设施设备进行全面检查，对库区SL3滑塌体进行观测，发现问题及时解决，彻底消除因冰冻产生的安全隐患，以保证水利工程良好的运行工况。

郭升军（1978-），男，江西吉安人，大学本科，从事水利工程管理工作。

（2015-12-23）