供水工程冬季安全输水运行技术措施研究

刘 华

（甘肃省渭源县水务局，甘肃渭源 748200）

北方地区冬季气温较低，一些水工建筑物或者输水渠道、供水工程等在冬季进行安全输水的过程中比较容易出现冰阻、冰塞、冻管、地基土冻胀等问题，导致供水工程遭到不同程度的破坏。目前，我国对于冰害的认识程度不够全面，相关冰害问题的处理也不具体，导致我国一半以上的供水工程不能正常运行，甚至在冬季遭到损坏，严重影响了我国的输水安全，对周围的环境也有一定的影响。

1 供水工程冬季安全输水存在的问题

在我国比较寒冷的地区，冬季输水会存在一定的问题，主要是冰害类型的问题[1]。冬季安全输水的冰害类型主要有以下几种：一是在流冰时期或者冰封时期，由于水位的变化浮动比较大，在建筑物前容易形成冰锥，流冰时期由于排泄而大量聚合而成的冰，容易将供水工程的闸门冻坏，或者由于冰块的尺寸太大，导致泄水孔不能正常进行泄水、排水[2]。二是冰体将取水口的首部堵住，导致渠道内部的过水能力降低。三是沿着渠道位置形成的冰塞会将渠道的过水面积变窄，加高水位，造成渠道内部的水漫溢出来，破坏渠道的内部结构，从而导致两岸被淹没。四是冰体可能破坏渠道两侧的护坡，由于破碎冰盖的移动以及水位的上升变化，会在建筑物面前形成一定的冰锥。

2 供水工程冬季安全输水运行技术主要措施

2.1 冰盖下输水技术措施

利用滞冰建筑物，有时可结合水流的整治和水流调节的方法，控制冰盖形成并进一步控制冰盖的稳定，其中采用水流调节的技术方法中一个比较重要的考虑因素就是要选择合适的时间对水流进行控制、调节。另外，一个考虑因素就是河道上游河段以及水库的水温。通过现有的工程经验以及相关调查研究可以得出：只要能保持冰盖的稳定性，冰盖下的输水就能进一步得到保证。但还有一点需要强调的是：不管是已经形成的冰盖，还是即将形成的冰盖，能够保持一个较低的流速和较为稳定的水位是取得冰盖下输水成功与否的关键。通常流速低于0.3～0.4 m/s，水位波动不超过10 cm/h。只有有效控制好流速水位，保证水位流量的稳定性，冰盖才能在封冻时期形成，并且在开河时期会就地融化，不会产生集中流冰。在冰盖下进行输水的过程中，渠道内部的水位不能太低，否则会导致水体蓄热能力降低，且结冰的厚度要比正常输水大2～3倍[3]。低水位停水之后，再次恢复供水是一件比较危险的事情，因为来水可能会将冰盖破坏掉，最终形成流冰，容易造成输水渠道堵塞。

2.2 排冰工程技术以及化冰工程技术

化冰工程技术主要包括保温法、增温法。保温法有结冰盖、暗渠、埋管、暖棚、廊道、喷塑等方法。增温法主要有将泉水引入渠道之中；在地下进行打井，抽取地下水进入渠道；将工业冷却水引入渠道；将大型水库的深层水引入渠道。

排冰工程技术指的是在流冰河道上施工导流，如果流冰量比较多的话，冰块尺寸比较大，从而导致泄水建筑物不能安全排泄，应采取破冰或者排冰的措施，必要时可以通过水工模型试验来确定破冰的冰块尺寸。

不管是采用冰盖下输水技术措施，还是化冰工程技术和排冰工程技术，都能进一步维持冬季低温寒冷地区进行供水工程的安全输水。在实际供水工程冬季安全输水的过程中，需要消耗大量的人力、物力、精力以及财力，并给供水工程的输水渠道进行维护和调度提出了更为严苛的技术要求。对于冬季高寒地区，冬季供水工程都是被动的采取临时性的工程技术措施，相关工程技术人员需要进一步的探索，通过科学、合理的工程技术措施来有效保障高寒地区的冬季安全输水。

2.3 多措并举做好冬季安全输水工作

供水工程在冬季进行安全输水的过程中，为保证冬季冰期输水的安全、平稳运行，有关部门应提前制定冰期安全输水的调度方案，加强供水工程的巡查、巡视工作，做好供水工程中一些重要设备的维护、保养工作，从而进一步保证供水工程安全以及冬季输水的安全。相关部门应积极采取举措，保证输水的稳定性，消除冰冻灾害隐患，保证冬季输水顺利进行。首先，做好供水调度协调，根据冬季输水的特点来研究策划调水方案，做好各个调度执行部门的沟通，通过密切关注尾水冰情，严格控制好暗渠前的池水位，进一步调整好供水的流量，从而达到缓慢融冰，保障供水安全的目的。其次，加强冬季安全输水的现场勘察工作，对于供水工程中的尾水、暗渠等安全输水的关键部位进行实地考察，指导部署相关的融冰破冰工作。再者，采取防冻措施，对相关点进行破冰、除冰，防止大块融冰破坏水工观测设施，运行各个点位除冰设备，大力加强冰情检查，防止冰冻灾害现象发生。最后，加大库区监督、管理力度，加强执法监管机制，从而做好各个沿线的巡查工作，加强对于冬季安全输水的执法监管力度，避免因冬季输水引发的一系列安全事故，保证供水工程冬季安全输水。

3 结束语

供水工程应根据相关的地形、地势、沿线气候特点等影响因素，采取有效的措施，确保北方寒冷地区工业生产用水、农业用水、畜牧业用水以及居民生活用水。针对我国北方地区冬季输水渠道容易出现冰阻、冰塞、冻管、地基土冻胀等问题，尤其是明渠出现的冰情问题、渠道管内的冰冻问题，要制定一系列冬季安全输水的方案，借助排冰工程技术、化冰工程技术等技术手段，为冰盖下的输水渠道创造有利条件，确保供水工程冬季安全输水。