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水庫(kù)溢洪道鋼閘門冬季防冰措施

2016-03-17 16:43盧廷仁王德生
東北水利水電 2016年5期

盧廷仁,王德生

(遼寧大連莊河朱隈水庫(kù)灌區(qū)管理局,遼寧大連116402)

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水庫(kù)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(kù)灌區(qū)管理局,遼寧大連116402)

[摘 要]每年冬季來(lái)臨,北方寒冷地區(qū)的水庫(kù)均存在冰壓力對(duì)閘門產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。為盡量避免和減少冰凍對(duì)鋼閘門的破壞,確保閘門安全越冬。通過(guò)實(shí)際運(yùn)用得出,采用單孔單泵方式,安裝檢修方便,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便易行,運(yùn)行費(fèi)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(kù);鋼閘門;防冰凍措施

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

1 冰壓力對(duì)鋼閘門的破壞

水結(jié)冰時(shí)體積約增加9%左右,水在形成冰的過(guò)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(shí),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(dòng)冰壓力。靜冰壓力指冰蓋層膨脹時(shí)對(duì)閘門表面產(chǎn)生的冰壓力,靜冰壓力的大小與冰開(kāi)始升溫的氣溫及氣溫上升率有關(guān);動(dòng)冰壓力是指冰蓋層解凍后,冰塊漂流撞擊鋼閘門時(shí)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(shí),閘門將受到靜冰壓力影響;當(dāng)水位升降時(shí),冰層會(huì)產(chǎn)生上臺(tái)或下拉力,當(dāng)兩種力反復(fù)發(fā)生時(shí),將導(dǎo)致閘門產(chǎn)生變形,閘墩就會(huì)產(chǎn)生裂縫。每當(dāng)冬季來(lái)臨,我國(guó)北方寒冷地區(qū)的水庫(kù)均存在冰壓力對(duì)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(duì)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(hù)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(gè)隔離帶,在結(jié)冰厚度達(dá)到危險(xiǎn)厚度之前再次破開(kāi),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(kù)底層溫度較高的水借助其產(chǎn)生的水壓力通過(guò)管道噴射,攪動(dòng)和加熱閘門前的表層水,使其不結(jié)冰以達(dá)到防冰凍目的。

3)壓力充氣法。利用空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣,經(jīng)過(guò)管道引入水面使表層水和下層水形成強(qiáng)制對(duì)流,形成一個(gè)不凍的水帶,防止閘門前的水結(jié)冰。

3 朱隈水庫(kù)的防冰措施

3.1人工破冰法

朱隈水庫(kù)溢洪道于1995由原來(lái)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(jìn)行。具體做法是:當(dāng)閘門前水面結(jié)冰厚度達(dá)到2 cm時(shí),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(kāi)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(dá)到了2 cm,重復(fù)以上的工作即可。

人工破冰開(kāi)鑿冰槽時(shí),必須全線開(kāi)通,不允許破開(kāi)一段,保留一段,否則造成應(yīng)力集中,在未開(kāi)鑿處對(duì)閘門局部會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。該法適用于冰層活動(dòng)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(guò)多年的實(shí)踐看,該方法破冰效果可以達(dá)

到要求,但需要付出較大的體力勞動(dòng),效率低,實(shí)施中危險(xiǎn)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(shí)施時(shí)還易破壞鋼閘門的防腐保護(hù)層。從工程現(xiàn)代化管理看,不符合自動(dòng)化運(yùn)行的要求。如果實(shí)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(kù)運(yùn)行管理需要,從2009年冬季開(kāi)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(kù)區(qū)結(jié)冰擠壓閘門。

朱隈水庫(kù)溢洪閘每孔凈寬7 m,根據(jù)這一實(shí)際情況,選擇了一種小功率潛水電泵進(jìn)行單孔單泵破冰。共購(gòu)置潛水電泵4臺(tái),備用1臺(tái),每孔閘門前放置1臺(tái)。潛水電泵為單相泵,水泵流量為8 m3/h,揚(yáng)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(zhǎng)度與閘寬等長(zhǎng),為 7.00 m。PPR—鋼襯管一端用盲板封焊,另一端通過(guò)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(dòng)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(yàn),控制水深以射流至水面的水花不高出水面為準(zhǔn)。

每年的11月20日左右,對(duì)設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)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(yǔ)

通過(guò)實(shí)際運(yùn)用看,采用單孔單泵方式,安裝檢修方便,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便易行,運(yùn)行費(fèi)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(hào)]TV698.2+6

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1002-0624(2016)05-0066-01

[收稿日期]2016-01-18