关键词：长距离输水渠道；渠首；防冰；技术措施；
长距离输水渠道在冰期输水运行过程中，应综合调度运行措施、管理措施和工程措施等防冰和防冰冻措施，形成科学合理的水量调度方案、冰情监测监视、运行管理、防冻胀等为一体的防冰和防冰冻体系，确保渠道安全可靠、节能经济的高效输水。在总结长距离输水渠道冰河期运行中存在的问题的基础上，根据相关研究成果和多年的工程实践经验，对长距离输水渠道的防冰、防冰技术措施进行了分析和探讨，可供类似工程参考。
一、灌区输水渠道冻害的类型及特征
1.冰冻破坏。对于冬季继续输水运行渠道而言，结冰会对渠道混凝土衬砌结构带来破坏，即工程中的冰冻破坏。在负温环境中输水运行，渠道中的水体会不断结冰，尤其是当渠道水面被完全封冻后，冰冻层也会随冰的积累而不断加厚，这样就会对渠道坡面的衬砌体产生较大的冰自重和膨胀压力，会引起混凝土衬砌体发生移位或压力变形。
2.冻融破坏。渠道混凝土防渗层内部存在的孔隙水由于冻融特性，会引起衬砌层发生破坏，即冻融破坏。渠道混凝土衬砌层其自身具有一定吸水性，且运行在常有水环境中，防渗材料中势必会存在一定水分。材料中的水分在负温条件下，就会出现结冰体积膨胀，大约比原体积增大9%左右。这种孔隙水膨胀作用，一旦其应力超过渠道衬砌混凝土材料的强度时，就会导致防渗材料产生形变出现裂缝，尤其是经历多个负温循环后，材料吸水性更强，孔隙水膨胀破坏作用将会更严重，最终会引起渠道混凝土防渗衬砌材料出现表层剥落、冻酥等冻融破坏。
二、长距离渠道冬季冰期输水现存问题
1.工程部分渠道存在薄弱环节。距离较长的输水渠道，沿线水文地质多较为复杂，如养护不及时，部分渠段容易出现出现衬砌滑塌、渗漏点、裂缝、沉降变形等隐患，将会严重影响到输水渠道的工程安全输水安全。
2.安全监测监控配套设施不完善。目前，南水北调东线胶东段部分输水渠道对于渠道的渗漏、水位、变形等指标数据主要还是依靠人工进行统计，智能自动化安全监测监控设施配套不完善，在特征数据采集实时性、准确性、可靠性等方面很难满足现代信息化管理、智能调控监测管理等需求，工程存在较大的安全隐患，一旦渠道失事不仅会影响到渠道的正常灌溉，同时对渠道沿线的农作物和居民安全也会带来威胁。
3.缺乏有效的防冰和排冰设施。南水北调东线胶东段输水渠道基本无冰期输水任务，但因综合考虑到运营调控的社会效益和经济效益，冰期输水已成为水资源合理利用的必要手段。但由于渠道中主要建筑物前未设置冰期拦防冰设施，仅在闸门槽中安置电加热，冰害问题仍然较为突出。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，可控条件较差，闸门前容易出现积冰、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。
4.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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，如果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。
三、长距离排水渠道防冰、防冻技术的改进
1.加强主要部位的防冰和防冻工作。从以往的输水渠道冰冻灾害主要发生区域看，这些灾害主要集中在引水渠道干线、各种闸门和引水工程等部位。而对这些主要部位的防冰和防冻处理，可以对整个输水渠道的防冰和防冻工作起到事半功倍的效果。因此，可以采用结冰盖运行或者输冰运行的方式对引水渠道干线进行调整，采用机械或者水力的方式加强对各种闸门部位的排冰处理。此外，对于这些冰冻灾害容易发生的区域，也要做好保温措施和防渗透防冻胀处理。同时也可以通过隔水排水措施和置换措施提高这些部位的防冰和防冻效果。
2.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。
3.优化冰情的输水调度方案。优化输水调度方案，也是保障冰情时期的渠道安全和输水稳定性的重要方法。相关部门可以通过渠道的防冰排冰工作保障渠道运行稳定，同时也可以通过优化调度方案，使得渠道中的水流量和输冰量保持一定的平衡关系。在冰情时期，渠道中的输冰量流速应该控制适当。若是输冰过小，就很容易引发冰块堵塞渠道的问题。而且，当在冬季，气温过低时，可以通过提前停水等操作，做好防冰工作。当气温有所回升时，可以重新放水，这样能够有效避免渠道中发生冰块堵塞现象。
4.完善自动化监测系统。为了提高渠道防冰和防冻工作的效率，完善自动化监测系统，采用更新的监控技术、传感技术和自动化控制技术尤为重要。有条件的地区应该加大资金和人力投入，进一步完善自动化监测系统和信息化建设。对于重点渠段，应该利用先进技术加强对水位、渗漏和变形等数据的采集和处理。同时，利用计算机分析技术通过对当期和历史冰情数据的整理和分析，能够帮助提高对冰情发展态势预测的准确性，从而对提高渠道防冰和防冻效率有着重要的帮助。
5.优化渠道防冰和防冻工程。对于长距离输水渠道而言，应该综合当期气候条件、地理环境和地质水文情况，并结合造成渠道冰冻灾害的因素，进一步优化渠道防冰和防冻工程。在施工质量、衬砌材料、渠基处理和防渗防冻结构形式等方面需要进一步优化，通过充分调研，完善工程和运行管理方案。而且，还需要加大保温措施工程、隔水排水措施工程、置换措施工程等方面的建设，从而能够建立起渠道防冰和防冻措施的复合结构工程。只有多管齐下，从多个方面做好预防工作和处理措施，才能更好的提高长距离输水渠道的防冰和防冻效率。
总之，防冰和防冻工作对于长距离输水渠道很重要，这不仅关系到了输水的稳定性和效率性，也会对地区生产和生活有着重要影响。引起渠道冰冻灾害的因素有很多种，而通过对灾害原因的分析，对提高输水渠道防冰和防冻工作效率很有帮助。此外，通过加强主要部位的防冰和防冻工作，强化冰情的动态监测，优化冰情的输水调度方案，完善自动化监测系统，优化渠道防冰和防冻工程可以进一步完善渠道防冰和防冰工作措施，对保障长距离输水的稳定性和安全性有着重要意义。
参考文献：
[1]何晔，探讨长距离输水渠道防冰和防冻冰技术对策.2018.
[2]杨岩峰.浅议长距离输水渠道防冰和防冻冰技术对策分析.2018.
论文作者:赵启伟 王榕
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：渠道论文; 冰期论文; 工程论文; 冰冻论文; 措施论文; 部位论文; 闸门论文; 《工程管理前沿》2020年3期论文;