南水北调中线总干渠冰期调度策略及冰害防治措施

□赵永生

南水北调中线总干渠冰期调度策略及冰害防治措施

□赵永生

通过介绍南水北调中线总干渠2011年以来的冰情，分析渠道出现冰情对输水工作及工程的影响，在总结冰期运行工作经验的基础上，提出冰期输水调度策略，以及冰害防治措施。

南水北调中线；冰期；调度；防治

南水北调中线工程输水线路明渠全长1198km，平冬年份安阳以北近500km渠道存在不同程度冰情，其中以总干渠最北端的北京—石家庄段冰情最为严重。水体结冰不仅影响对北京、天津正常供水，甚至威胁总干渠冬季安全输水。因此，总结南水北调中线干线冰期运行经验，提出冰期调度策略及冰害防治措施，供今后冰期有关工作参考。

1.南水北调中线总干渠通水以来主要冰情现象

2015～2016年冬季输水流量较往年提高，且受罕见寒潮叠加影响，出现严重冰情，渠道主要冰情现象包括流冰花、冰花团、表面流冰层、岸冰、冰花下潜、冰塞、冰坝、冰堆、封冻冰盖和岸冰脱落（尺寸较大，长可达20～30m，宽约2m，厚约10～20cm）等，多处渠段形成冰塞险情，局部水位壅高0.4m；2016～2017年度冬季由于气温较常年偏高，渠道冰情主要以无冰和岸冰为主。封冻形式为平封、立封，开河形式以文开河为主。

2.渠道冰期运行方式及调度策略

据以往南水北调中线工程的运行经验，南水北调中线工程冰期输水的时间段为12月上旬至次年3月上旬，在冰期来临之前，应将节制闸的闸前水位调整至目标水位，控制各分水口的流量和节制闸的过闸流量，减小水流弗汝德数，以满足冰期安全输水的需求。

南水北调中线工程冰期输水过程中，各节制闸和分水口的过闸流量在冰期运行过程中应尽可能保持不变，各节制闸的闸前水位应保持稳定，正常输水期间，各节制闸的闸前水位变化幅度不应超过0.3m/d和0.15m/h，冰期运行过程中，各节制闸的闸前水位变化升幅不宜超过0.1m/d，降幅不宜超过0.05m/d，当确有必要改变分水口流量时，所引起的每日水位变幅不应大于0.2m。

冰期运行过程中，主要运行要求如下：一是当日平均气温在1℃以下，日最低气温在-2℃以下时，渠道沿线应加强巡查和监测，发现冰块或冰屑集中时及时排除。二是当天气预报有寒潮来临时，提前通报各分水闸未来一段时间不得变化分水流量。三是当水位变幅过大，冰盖有破裂危险时应停止流量增加，待冰盖破裂部位自愈后再缓慢加大输水流量，直到冰盖输水流量的目标值。四是运行管理人员应加强冰盖输水期间闸前闸后水位变化情况监视，通过闸门的适当调节，保持上游水位和过闸流量基本稳定。五是冰期输水前防冰冻设施应完成调试，具备正常运用条件。六是在沿线倒虹吸、涵洞、渡槽等建筑物进口适当位置应设置拦冰索，并配备一定数量的破冰、排冰机械设备。七是在拦冰索与建筑物进口之间应配置捞冰设备和人员，及时排除越过拦冰索的冰块进入建筑输水通道。八是应合理安排相应的排冰通道，临时存冰场地、融冰水流通道等。九是为了保证冰盖的稳定，惠南庄泵站在夜间可降频运行或调整流量，以保证北拒马河节制闸闸前水位的稳定。

3.冰害防治措施

基于原型观测，结合对总干渠冰情生消演变过程、渠道布置、气象条件、冬季调度方式、以及拦冰索等现有条件的认识，总干渠冬季防冰害措施宜以防为主，拦、捞、排等方法结合，避免出现安全事故。首先要以防为主，应充分发挥调度手段，降低各渠段水力指标，促使结冰期尽早形成稳定冰盖，融冰期冰块尽量就地融化，避免形成大型冰塞冰坝等灾害。其次要“拦”，为严格控制出现大型冰塞体，应借助建筑物增设拦冰索，分段拦截渠道上游流冰，加快形成冰盖。第三是“捞”，应在有条件的节制闸、分水口布设捞冰设置，将上游未围拦住的流冰打捞上岸，防止建筑物前流冰堆积过多。第四是“排”，应考虑现有条件，在下游布设排冰通道，将上游下泄流冰排出渠道，保证渠道安全。第五是“扰”，包括采用气动扰冰和水动扰冰，南水北调中线工程运行经验表明，气动扰冰效果较好。第五是“融”，对于极端寒冷天气，为了防止闸门门槽、门轴冻结，可采用电热法或蒸汽法防止闸门门槽和门轴结冰。

4.结语

实现冰期安全输水，除了运行调控措施外，还需要结合“拦、捞、排、扰、融”等综合手段，使渠道安全度过冰期。今后在冰期运行工作中，应密切监测冰情变化，总结冰情规律和工作经验，不断提高运行管理水平，为安全运行和类似输水工程的设计提供经验。□

2017-10-19

赵永生，男，汉族，南水北调中线干线工程建设管理局，工程师。