南水北调中线干线工程建设管理局河北分局 石家庄 050000
摘要：随着我国农业的快速发展，长距离输水渠道被广泛应用。由于受到天气的影响，做好防冰防冻冰处理是保证长距离输水渠道稳定性的关键。本文主要探讨了长距离输水渠道防冰和防冻冰技术措施。
关键词：长距离；输水渠道；防冰；防冻冰；技术措施
引言
我国北方地区气候相对干燥，水资源匮乏，因而很多地区需要通过长距离输水解决工业和生活用水问题。同时，北方地区在冬季容易受到蒙古冷高压控制，导致该地区气温较低，且低温持续时间很长。在这种恶劣的低温环境下，长距离输水的渠道很容易出现结冰问题。当在输水渠道出现水内冰、浮冰等问题时，输水渠道就很容易出现冰堵塞的现象。
这种冰冻灾害对输水渠道的影响的是非常大的。若是对冰冻灾害不能及时处理，输水渠道中的水位就很容易攀升，也就容易引发水流漫溢问题。更为严重的情况，冰冻灾害还可能诱发输水渠道的决口问题，导致输水中断，严重影响了长距离输水的稳定性和效率。为了减小经济损失，保证输水的稳定性，以保障北方地区生产和居民生活用水供应的正常进行，做好长距离输水渠道的防冰和防冻工作至关重要。
1长距离输水渠道防冰和防冻工作存在的问题
1.1缺乏有效的防冰和排冰设施
由于渠灌区主要以农业灌溉为主，基本无冰期输水任务。但因综合考虑到灌区运营调控的社会效益和经济效益，冰期输水已成为灌区水资源合理利用的必要手段。但由于灌区各级渠道中，主要建筑物前未设置冰期拦防冰设施，冰害问题较为严重。另外，渠道各级闸门在冬季冰期运行过程中，由于运行环境较恶劣，操控条件较差，闸门槽中容易出现积冰、冰冻等问题，加上人工除冰困难，启闭难度较大，给工程安全稳定运行埋下较大安全隐患。
1.2输水渠道工程建设存在一定问题
长距离输水渠道建设是一项非常复杂的工程，且该工程容易受到沿线地理环境和水文地质等因素的影响。一些水文地质复杂的区域无疑会加大输水渠道工程建设的难度。而且，一些复杂的地理环境也会导致有些地方的输水渠道容易出现渗漏点和裂缝等故障。同时，地质的沉降变形和衬砌滑塌等也会严重影响到输水渠道的稳定性，容易引发输水的安全事故。
1.3冰情监测手段较单一
冰情监测是长距离输水渠道防冰和防冰冻重要的技术手段之一，但由于受渠道自身特点、建设资金等因素的影响，目前工程仅在渠道弯道段、主要构建物等特殊部位设置监测断面，通过目测手段观察冰情，其监测手段较单一、监测主要凭经验进行，缺乏必要的监测自动化系统，不能及时、全面、准确地掌握渠道各重点部位冰期运行过程中的实时冰情、水温、气象资料以及冰情发展演变情况，对于冰情可能发生的时间、地点缺乏必要的智能预测预报分析系统。另外，由于渠道冬季冰期运行时，渠道中出现输冰流速过低、排冰流量不足等问题，加上气温持续下降，容易导致渠道内流冰不断聚积密度逐渐增大，局部渠段会出现严重排冰不畅或冰塞等问题，水位不断壅高最终导致渠道不得不被迫停止输水。
2长距离输水渠道中主要的防冰和防冻冰技术措施
2.1重点部位的防冰和防冻冰处理
一般情况下，长距离输水渠道冰害发生的主要位置为水渠道干线、各种闸门和引水工程等位置。为了提升长距离输水渠道运行的稳定性，降低冰害的产生，需要针对重点部位加强防冰和防冻冰处理力度。重点部位在防冰和防冻冰技术处理时可以从以下几个方面展开：一是可以采用结冰盖运行或者输冰运行的方式对长距离输水渠道的主干道进行调整。同时，在调整完成以后，利用机械方式强化长距离输水渠道各个闸门部位的排冰处理，以此降低冰害的产生。
二是针对长距离输水渠道冰害容易产生的重点部位做好保温和防渗、防冻胀等措施，并且利用隔水排水的方式以及置换的方式进行处理，以此提升长距离输水渠道重点部位防冰和防冻冰技术处理的效果。
2.2隔温和保温防冻胀措施
在渠道建筑物设计过程中，可以将输水构建物深埋到工程区冻土层以下，以达到深挖、深埋的隔温、保温和防止渠基土发生冻胀破坏的效果。宜在渠道防渗混凝土衬砌层下设置保温层，如采用EPS聚苯乙烯膨胀泡沫板等防渗保温材料，一方面可以提高渠道综合防渗性能，另一方面可以通过保温层，降低渠基土的冻胀破坏性能。
据一些工程实践统计资料表明：渠道混凝土衬砌防渗层底部增加泡沫板后，整个渠系水的渗漏量仅为不加泡沫板膜衬砌的1/10左右，且渠道发生的冻胀量和冻胀破坏程度也可以降低70%，防渗抗冻胀保温效果较好，经济性较优越。
另外，可以在渠道两边适当增加种树绿化，通过根系组成的非冻胀性纤维层，一方面可以改善混凝土衬砌的基土性质，可以利用树根系组成网格状土层结构，增强渠道的结构稳定性，同时可以利用树木形成的“植物-空气-水”循环，改善渠道运行水环境的微气候循环，达到有效的保温和防冻胀效果。
2.3输水调度
输水调度方案的优化是长距离输水渠道防冰和防冻冰技术落实的一个重要方面，并且为长距离输水渠道运行的稳定性提供了重要的保障。在输水调度方案优化时应着重考虑以下几个方面：一是在优化输水调度方案时针对防冻胀渠道防渗方案，需要根据基土水分的来源以及长距离输水渠道的实际情况，采取合理的防渗结构。同时，优化防冻胀防渗方案，如果地下水位相对较高，基土的水分应当由渠外补给，并采用砌石或者空心板防渗，提升抗渗能力，避免冻胀结冰带来的危害。二是针对地下水位较高的渠段，可以采用弧底梯形渠道断面、浆砌石抹面的防渗结构，可以大大提升长距离输水渠道的抵抗力，确保长距离输水渠道运行的稳定性，强化防冰和防冻冰技术应用的效果。
2.4强化冰情的动态监测
加强对对冰情的动态监测，有利于及时发现问题和快速解决问题。同时，冰情动态监测要建立起巡视制度，通过规章制度，构建冰情监测的规范化和标准化。而且，对于那些容易发生冰冻灾害的部位，诸如渠道干线和各种闸门等处，更要重点监测。另外，对于动态监测结果，也要做好详细记录，并通过当期数据与历史数据的对比，科学预测冰情发展态势，以便管理部门及时做好预防工作。在动态监测过程中，当发现问题时，也要立即上报，并组织人员进行处理，以保障输水渠道运行的稳定性。
2.5合理配置自动化监测系统
合理增配自动化系统，实现对重点渠段的渗漏、渗压、水位、变形等指标数据的实时动态采集、监视和分析，为渠道安全可靠、节能经济调度运行提供重要的数据资料。并结合灌区多年破冰输水的经验，根据天气预报，编制合理的冰期输水调配应急预案，并配备完善的抢修组织队伍、机械设备，做到对冰害的有效控制和应急处理，将冰害损失降至最低。
结语
冰害问题是影响长距离输水渠道稳定运行的关键因素，要保证长距离输水渠道运行稳定性，就一定要落实防冰和防冰冻技术。同时，在长距离输水渠道防冰和防冻冰技术落实时要先了解冰害产生机理，结合长距离输水渠道防冰和防冻冰技术中常见的问题，采取相应的措施，以此保证长距离输水渠道防冰和防冻冰技术实施的效果，提升长距离输水渠道的稳定性和安全性，避免冰害的产生。
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