水庫溢洪道鋼閘門冬季防冰措施

盧廷仁，王德生

（遼寧大連莊河朱隈水庫灌區(qū)管理局，遼寧大連116402）

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水庫溢洪道鋼閘門冬季防冰措施

盧廷仁，王德生

（遼寧大連莊河朱隈水庫灌區(qū)管理局，遼寧大連116402）

［摘 要］每年冬季來臨，北方寒冷地區(qū)的水庫均存在冰壓力對閘門產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。為盡量避免和減少冰凍對鋼閘門的破壞，確保閘門安全越冬。通過實際運用得出，采用單孔單泵方式，安裝檢修方便，運行維護簡便易行，運行費用低，一次性投資少，與其他的破冰法相比有較大的優(yōu)越性，適用于各種類型的閘門破冰工作。

［關(guān)鍵詞］朱隈水庫；鋼閘門；防冰凍措施

朱隈水庫位于大連市莊河太平嶺鄉(xiāng)境內(nèi)，庫區(qū)冬季最大冰厚為0.30~0.65 m。為保證冬季閘門安全運行，防止冰壓力對閘門破壞，冬季需采取必要的防冰措施。

1　冰壓力對鋼閘門的破壞

水結(jié)冰時體積約增加9%左右，水在形成冰的過程中，冰體的壓力不是很大。但隨著氣溫的降低，冰的溫度下降，冰的體積變小。當(dāng)溫度在升高時，冰則膨脹，若發(fā)生阻礙冰體膨脹的情況，就產(chǎn)生了作用在鋼閘門上的冰壓力。冰壓力分為靜冰壓力和動冰壓力。靜冰壓力指冰蓋層膨脹時對閘門表面產(chǎn)生的冰壓力，靜冰壓力的大小與冰開始升溫的氣溫及氣溫上升率有關(guān)；動冰壓力是指冰蓋層解凍后，冰塊漂流撞擊鋼閘門時產(chǎn)生的撞擊力。

冰層與閘門牢固結(jié)冰后，當(dāng)氣溫升高時，閘門將受到靜冰壓力影響；當(dāng)水位升降時，冰層會產(chǎn)生上臺或下拉力，當(dāng)兩種力反復(fù)發(fā)生時，將導(dǎo)致閘門產(chǎn)生變形，閘墩就會產(chǎn)生裂縫。每當(dāng)冬季來臨，我國北方寒冷地區(qū)的水庫均存在冰壓力對閘門產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。必須采取防冰措施，盡量避免和減少閘門前的冰壓力對閘門的破壞，確保閘門安全越冬。

2　鋼閘門的防冰措施

目前除冰常用的方法有很多種，如人工破冰法、壓力水循環(huán)法、壓縮空氣吹氣法、電加熱除冰法、熱管法等。在遼南地區(qū)，冬季常用的防護措施主要有三種：即人工破冰法、壓力充水法和壓力充氣法。

1）人工破冰法。是人工用破冰工具如冰镩鑿除閘門前附近冰面，形成一個隔離帶，在結(jié)冰厚度達到危險厚度之前再次破開，保證閘門不受破壞。

2）壓力充水法。利用水泵等設(shè)備抽取水庫底層溫度較高的水借助其產(chǎn)生的水壓力通過管道噴射，攪動和加熱閘門前的表層水，使其不結(jié)冰以達到防冰凍目的。

3）壓力充氣法。利用空氣壓縮機產(chǎn)生壓縮空氣，經(jīng)過管道引入水面使表層水和下層水形成強制對流，形成一個不凍的水帶，防止閘門前的水結(jié)冰。

3　朱隈水庫的防冰措施

3.1人工破冰法

朱隈水庫溢洪道于1995由原來的鋼筋混凝土閘門更換為鋼閘門。2008年以前，閘門前冬季破冰一直采用人工破冰法進行。具體做法是：當(dāng)閘門前水面結(jié)冰厚度達到2 cm時，由兩名破冰人員穿上救生衣并系好安全帶和安全繩后，攜帶破冰工具站在門前的冰面上使用冰镩直接鑿冰，在閘門前開鑿出寬0.5 m的不結(jié)冰帶，然后再用操勞將冰塊從水中撈出，堆放在閘門前2 m處。如果冰厚達到了2 cm，重復(fù)以上的工作即可。

人工破冰開鑿冰槽時，必須全線開通，不允許破開一段，保留一段，否則造成應(yīng)力集中，在未開鑿處對閘門局部會產(chǎn)生嚴重的破壞。該法適用于冰層活動頻繁、冰層較厚或防冰設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下使用，屬于應(yīng)急措施。

通過多年的實踐看，該方法破冰效果可以達

到要求，但需要付出較大的體力勞動，效率低，實施中危險性較大，存在人身安全隱患，不符合安全生產(chǎn)要求，而且在實施時還易破壞鋼閘門的防腐保護層。從工程現(xiàn)代化管理看，不符合自動化運行的要求。如果實踐中應(yīng)用此辦法，必須采取相應(yīng)安全措施，確保破冰人員人身安全。

3.2壓力充水法

根據(jù)水庫運行管理需要，從2009年冬季開始，溢洪道鋼閘門破冰采用了潛水電泵連接管路的壓力充水法。原理是：潛水電泵抽取溫度較高的下層水，借助其產(chǎn)生的水壓力經(jīng)管路上的水平射流管小孔向上噴射水流，使管路上方局部水體循環(huán)，在門前形成一條不結(jié)冰帶，防止庫區(qū)結(jié)冰擠壓閘門。

朱隈水庫溢洪閘每孔凈寬7 m，根據(jù)這一實際情況，選擇了一種小功率潛水電泵進行單孔單泵破冰。共購置潛水電泵4臺，備用1臺，每孔閘門前放置1臺。潛水電泵為單相泵，水泵流量為8 m3/h,揚程為12 m，功率為750 W。

具體做法是：水平射流管采用直徑為1.5口寸PPR—鋼襯管，長度與閘寬等長，為 7.00 m。PPR—鋼襯管一端用盲板封焊，另一端通過彎頭和連接管與潛水泵連接，潛水電泵布置在射流管的左下方，水泵與射流管呈“L”型。水平管上端與水面垂直方向上每10 cm間距鉆一直徑為2.5 mm射流孔。

具體放置位置：用纜繩將潛水電泵放在弧形門前水面以下2~3 m處，水平射流管放在閘門前2 m范圍內(nèi)，距水面以下40~50 cm處。當(dāng)設(shè)備全部入水后，啟動水泵，根據(jù)水花情況調(diào)整設(shè)備入水深度。據(jù)我們的經(jīng)驗，控制水深以射流至水面的水花不高出水面為準。

每年的11月20日左右，對設(shè)備進行試運轉(zhuǎn)，11月30日前將設(shè)備放入水中并固定，次年的3月15日將設(shè)備從水中取出，檢修保養(yǎng)后防置室內(nèi)存貯，待下次使用。

4　結(jié)語

通過實際運用看，采用單孔單泵方式，安裝檢修方便，運行維護簡便易行，運行費用低，一次性投資少，與其他的破冰法相比有較大的優(yōu)越性，適用于各種類型的閘門破冰工作。

［中圖分類號］TV698.2+6

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）05－0066－01

[收稿日期]2016-01-18