1、22 水利水电工程设计DWRHE2010年第29卷第4期大黑汀水库闸门冬季破冰防冻苏春荣 周世虎赵利锋摘要大黑汀水库设有28孔表孔溢洪道，每年冬季库区结冰，其闸门防冻破冰工作任务比较艰巨。自工程投入运行20余年来，先后使用过几种破冰方法。取得了一些经验。关键词水库溢流闸门 冬季破冰潜水泵大黑汀水库中图分类号TV6971 文献标识码B 文章编号113076980(2010)0伽呓202大黑汀水库位于河北省迁西县城北5 h的滦河干流上，总库容337亿矗，为大()型水库。大坝为宽缝混凝土重力坝，坝顶高程1388 nl，最大坝高528 m，坝长1 3545 m。大坝中部设有28孔表孔溢洪道，每孔孔宽1
2、5m，用15 m121 m弧形钢闸门控制。当地年平均气温10，年最低气温发生在1月，可降至一25左右，库区从12月中下旬封冻至次年3月份解冻，河心最大冰厚约04m。为防止28孔溢流闸门冬季被库区结冰挤压变形，需要进行闸门前破冰防冻工作。大黑汀水库自1984年建成运行以来，采用了几种破冰方法，取得一定经验。1破冰原理(1)人工破冰。即使用冰镩等工具破碎结冰，达到清除水面结冰的目的。(2)潜水泵破冰。即采用潜水泵抽取冰层下深层温度较高的水，融化水面结冰，达到清除水面结冰的目的。2使用的几种破冰方法21人工破冰水库建设初期，底孔闸门冬季破冰采用人工操作方式。即在库区水面结冰后，人工使用冰镩直接凿冰，
3、在闸门前开凿出不结冰带，防止闸门被挤压破坏。22潜水泵连接管路破冰1984年水库建成后，根据水库运行管理情况，溢流闸门采用了潜水泵连接管路的破冰方法，这种方法运行了10余年。这种方法是将潜水泵与钢管管路相连(见图1)，管路长度以溢流闸3孔做为一个单元，使用绳索或浮筒将管路水平悬置在溢洪道闸墩前沿水面下，距离水面3040锄，管路顶部钻打向上射水小孔，管路的一端封堵，另一端用橡胶管连接安装1台潜水泵，水泵深入水面以下23 Ill-，潜水泵抽取温度较高的下层水，经管路上的小孔向上喷射，使管路上部局部水体循环，在门前形成一条不结冰带，防止库区结冰挤压闸门。在使用过程中对管路安装和检修进行了改进。开始时
4、是将水泵和管路连接在浮筒上，这样水泵和管路可以与浮半面示意图图1潜水泵连接管路破冰示意图筒一起随水库水位变化而变化，保持管路与水面的距离不变，减少运行人员管理工作量；但是，采用这种方式在每年安装时非常困难，3孔溢流闸长54 m，要整体的将水泵、管路、浮筒等用缆绳从坝顶防浪墙顶放到水面，需要的人员多，且要相互配合好，操作比较困难；管路连接最初是用管箍硬性连接，由于管路较长，操作不好就造成管箍损坏，后改为了橡胶管软连接。由于浮筒笨重，与管路一起安放困难。在破冰运行过程当中，遇到潜水泵故障检修，同样需要将水泵连同管路同时提出水面，很不方便。经过几年运行后，改为多条缆绳直接悬吊水泵与管路，这样，安装和
5、检修省去了浮简的拖累，变得容易了些，但运行时需要及时注意库区水位的变化，适时调整缆绳长度，保持破冰装置始终处于正常工作状态。23机动船结合人工破冰潜水泵连接管路破冰方法，安装、检修困难，每年检修的任务较大，1995年改用了机动船结合人工破冰。机动船结合人工破冰方法是在机动船船头安设防撞的钢制骨架，在水面结冰较薄时，利用机动船冲撞结冰，在28孔溢洪道前形成一条23 1311宽的破冰通道；再利用船往返航行，搅动表面水体，使之保持不结冰，达到阻断库区冰层挤压闸门的作用。24单孔单泵破冰机动船结合人工破冰方法虽然解决了潜水泵连接管路破冰方法的检修及运行费用高的问题，但存在工作环境恶劣、容易造成安全事故
6、等一些不利因素，经过几年运行后，万方数据苏春荣等大黑汀水库闸门冬季破冰防冻 23在2004年经过市场调研，根据水库实际情况，选择了一种小功率潜水泵进行单孔单泵破冰。选择匹配的小型潜水泵，每孔闸门前放置1台(见图2)，用缆绳放在弧形门前水面以下23 m，潜水泵出水口连接一段直管，管口距水面450咖，抽取下层温度较高水至水面，使闸门前表面水体循环，保持整个门前不结冰。侧视图图2单孔单泵破冰示意图3几种破冰方法比较31人工破冰优点：保证率高，受环境影响小；费用较低。缺点：工作环境艰苦，危险性大；工作人员劳动强度大。32潜水泵连接管路破冰方法优点：三孔为一个单元，水泵使用数量少。缺点：由于管路长、选用
7、的潜水泵本身较重，人工安装就位及检修操作困难，需要人员多；管路射水要保证一定的压力，潜水泵工况较差，经常发生故障；每年维护、维修工作量较大。33机动船结合人工破冰优点：运行、维修费用比较低；受设备状况影响小，破冰保证率比较高。缺点：每天夜间要坚持航行，运行人员非常辛苦；门前有小范围结冰区域，与水泵破冰相比破冰效果较差；存在运行人员容易落水的不安全隐患。34单孔单泵破冰优点：由于选用了小功率370 w)潜水泵，运行、维修费用低；破冰效果最好，可以保持闸门前全部范围无冰运行；安装、操作简便易行，两个人即可完成单台泵的安放或检修操作。缺点：单孔单泵使用水泵数量较多。35综合比较351从破冰工作运行情
8、况看潜水泵与机动船或人工破冰方法比较：潜水泵破冰具有安全、劳动强度小的特点，但维护、检修、运行费用较高；机动船或人工破冰具有设备简单，受其它客观因素影响小，可以不受坝区停电、水泵故障影响等优点，但劳动强度大，并存在人员容易落水的不安全因素。潜水泵连接管路破冰方法与单孔单泵破冰方法比较：潜水泵连接管路破冰方法安装、维修困难，运行用电费用也略高(潜水泵连接管路采用的水泵功率为22 kW，相当于56台小潜水泵的功率)；单孔单泵方法，安装简单，操作方便，只是使用的水泵数量较多，但因选用小功率水泵，不但省电，而且重量轻，安装操作容易，便于管理运行。352从破冰效果来看潜水泵破冰比机动船或人工破冰的效果好
9、。潜水泵破冰能够使闸门前基本不结冰，尤其是单孔单泵破冰效果更好，因为小潜水泵可以直接靠在闸门前，门前区域水体均循环波动，闸门前没有残冰存在。机动船或人工破冰要在门前残留部分结冰。4结语大黑汀水库位于华北地区东北部，水库库区冬季结冰期3个月左右，在每年12月中下旬至次年3月上中旬，溢流闸门前库面结冰厚度近年在40伽左右。28孔溢流坝段长500余m，采用任何破冰方式工作量都很大，每年28孔闸门的冬季破冰工作任务艰巨。经过几种破冰方式的演变，目前采用的单孔单泵的破冰方法效果最好。由于采用了单孔单泵方式，无论是安装或运行维护都简便易行。安装检修方便，运行管理容易，运行费用低，适用于各种类型的闸门破冰工
10、作。作者简介苏春荣男 高级工程师 海委引滦局大黑汀水库管理处河北迁西064300周世虎男 工程师海委引滦局大黑汀水库管理处河北迁西064300赵利锋男 工程师 海委引滦局大黑汀水库管理处河北迁西064300(收稿日期201009一19)-+-“-4-。十。卜。f。卜。一。t。-4-6-卜-卜-。1-卜-4-4-。卜-卜。卜。卜。1。1+。十-+-+-+-+-+-+-+。t“。+4卜-+-+f一书 讯欢迎订阅大坝安全监测设计现有由天津大坝安会监测中心总工程师、教授级高级工程师赵志仁编写大坝安全监测设计一书。本书全面地论述了有关大坝安全监测设计的技术问题对混凝土坝和土石坝等各种坝型及大坝安全有直接
11、关系的近坝区岸坡和输、泄水建筑物等，均提出了优化监测项目、测点，经济合理设计布置和仪器选型方案；并对近年来已建和在建的各种代表性的7座混凝土坝和土石坝的安全监测设计进行了介绍和评价。可供从事水利水电工程设计、施工、监测、科研、运行、管理、仪器研制的技术人员使用，及高等院校有关专业的师生参考。本书定价：1600元，预购者，直接邮汇至水利水电工程设计编辑部，地址：天津市河西区洞庭路60号，邮编：300222，联系电话：022-28702854。万方数据大黑汀水库闸门冬季破冰防冻作者： 苏春荣， 周世虎， 赵利锋， Su Chunrong， Zhou Shihu， Zhao Lifeng作者单位：
12、海委引滦局大黑汀水库管理处,河北迁西,064300刊名： 水利水电工程设计英文刊名： DESIGN OF WATER RESOURCES & HYDROELECTRIC ENGINEERING年，卷(期)： 2010,29(4)本文读者也读过(9条)1. 高洪义.李洪熙 满台城水库钢闸门前冬季破冰措施期刊论文-吉林水利2002(9)2. 刘常春.陈重.LIE Chang-chun.CHEN Zhong 松花江大顶子山航电枢纽船闸闸门防冰措施试验研究期刊论文-水道港口2009,30(2)3. 孙文柱.丁惠南.孟庆君 压力水吹泡法防冰冻的探讨期刊论文-黑龙江水利科技2003,31(1)4. 李建义
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