冰期输水过程中存在问题进行了详细的研究和探讨.doc

冰期输水过程中存在问题进行了详细的研究和探讨 ?冰期输水过程中存在问题进行了详细的研究和探讨 ? ?摘要：在南水北调京石段工程冬季冰期输水过程中，极易遇到冰塞、流凌等冰害，这严重影响冬季输水安全。本文对冰期输水过程中存在问题进行了详细的研究和探讨，并提出了相应的控制措施，对工程的安全运行具有十分重要的意义。 　　关键词：冰期输水,安全运行,控制措施 南水北调中线京石段应急供水工程是南水北调中线一期工程的组成部分，线路总长度约307.422 km。目前，担负着自河北省岗南水库、黄壁庄水库、王快水库、西大洋水库4座水库向北京应急供水的任务。近几年，京石段工程已进行了三次通水，每次都经历了冬季冰期输水运行方式。冬季冰下输水，由于受较多的自然因素和人为因素影响，容易遇到冰塞、冰凌等冰害，这严重影响了冬季输水安全。因此，本文对冬季输水过程中存在的冰塞、流凌等冰情问题进行了研究和探讨，并提出了相应对策，对工程的安全运行具有重要意义。 京石段冰期输水一般由11月中下旬开始，2月中下旬结束，持续时间约90天。暖冬年、平冬年和冷冬年冰盖形成及融化过程不同，持续周期也不同。一般，冬季寒潮来临时，气温下降，渠道内出现岸冰、流冰、冰盖等冰情。已经进行的三次通水均形成了稳定冰盖，冰盖厚度约0.2m。通常，冰期由岸冰、流冰，冰盖及冰盖消融三个过程组成，即冰盖形成期、冰盖稳定期、融冰期。 当温度降到0℃以下，就会形成岸冰和流冰，气温若继续降到-8℃以下，并且持续5～8小时以上，流冰就会形成冰盖。冰期输水若调度不当，很容易发生冰塞、冰坝等险情，对渠道和各类建筑物的安全也是整个通水过程中的重大考验。易发生冰塞的地段有弯道、断面形状改变处。当渠道流冰超过最大挟冰能力或流冰无出路时，流冰就要堆积，形成冰盖;如渠道流速大，遇到建筑物拦截，或渠道断面突然扩大流速减缓，就可能发生冰塞。当输水渠道结成冰盖后，与没有冰盖的输水渠道相比，过相同流量时，会造成上游水位壅高。 根据气象条件和冰盖形成及融化过程，冰期输水大体分为五个阶段：冰期目标水位生成阶段、流冰阶段、冰盖形成阶段、冰盖下输水阶段、融冰阶段。不同阶段冰凌对输水建筑物的安全威胁程度不同，其中冰盖形成阶段和融冰阶段为输水关键阶段。 2.1冰期目标水位生成阶段 冰期目标水位生成阶段，即总干渠明渠段控制闸闸前水位逐步提升至冰期目标水位的阶段。时间为12月上旬至12中旬。 2.2流冰阶段 流冰阶段即，由于气温和水温相对较低，水中含有一定浓度的冰花、冰屑或冰片甚至冰块，在此期间若继续向北京输水则为流冰输水。时间为12月中旬至12月下旬。 2.3冰盖形成阶段 冰盖形成阶段，即随着气温继续下降，总干渠由流冰逐渐形成稳定冰盖的阶段。大体时间12月下旬至次年1月上旬。 2.4冰盖下输水阶段 冰盖下输水阶段，即形成稳定冰盖后继续保持向北京输水。大体时间12月下旬至次年2月上旬。 2.5融冰阶段 融冰阶段，即随着天气转暖冰盖逐渐融化，在此期间继续保持向北京供水。 3.1冰期目标水位生成阶段运行过程及控制 依据京石段应急供水工程设计、临时通水条件等有关要求， 自12月上旬开始，根据调度中心指令，利用5～7天的时间将总干渠明渠段水位抬升至冰期目标水位。 3.2流冰阶段运行过程与控制 3.2.1流冰阶段的水流状态 冬季输水时，在渠道封冻前后一段时间渠道不具备形成冰盖的气候条件，但由于气温和水温相对较低，水中含有一定浓度的冰花、冰屑或冰片甚至冰块。 3.2.2流冰阶段形成冰塞的可能性 由于京石段输水工程沿线布置有众多的桥梁、河渠交叉建筑物、以及控制设施节制闸、检修闸等，在这些设施处，渠道断面急剧缩窄，在流冰输水情况下，当水内流冰达到一定密度时，极易在断面缩窄处、弯道处、倒虹吸进口下潜段形成冰塞，危及渠道输水安全。 3.2.3流冰阶段输水调度与控制 (1)水位控制。流冰输水期间节制闸控制闸前水位基本稳定在冰期输水目标水位运行。 (2)进出口流量控制。以入总干渠流量上限11m3/s，北京市受水流量上限9 m3/s控制。 (3)流冰量观测与控制。a)根据沿线工程情况，确定观测冰情断面，按照测报时间，内容及时测报。b)当日平均气温在1℃以下，日最低气温在-2℃以下时，渠道沿线加强巡查，特别注意输水明渠的弯道处、沿线建筑物进口检修闸、节制闸、控制闸以及其他输水轮廓边界断面变化较大的部位结冰情况及水体含冰情况监测，发现冰块或冰屑集中现象及时上报，并及时排除。 (4)防、捞、排冰措施。a)充分利用设在建筑物进口的拦冰索，及时排除拦冰索下游与建筑物