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六道河水電站冬季運行管理辦法

吳君凱1, 回建文2

(1.承德市六道河水電站，河北 承德 067101；2.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100)

1概述

六道河水電站位于河北省北部，為1座無調節(jié)引水式水電站，裝機容量為2×1 600 kW+1×800 kW，引水隧洞5 886 m，尾水渠61 m。

我國北方水電站冬季運行最大的危害就是冰害。為了解決冬季發(fā)電問題，學習兄弟電站經驗，總結以前的經驗教訓，針對六道河水電站的實際情況，摸索實際可行的有效方法。經過近幾年的運行管理，通過不懈的努力，解決了冬季安全運行問題，實現了冬季發(fā)電不停機的目標。

2冰凍的危害

六道河水電站地處河北北部，最冷的時間集中在12月初至次年的2月末，長達90 d，此間極端最低溫度可達-29.9 ℃，平均氣溫-9.4 ℃，最大凍土層約1.5 m。每年都在11月20日左右出現冰屑，冰害主要表現為：

2.1冰屑堵塞渠道

此種情況發(fā)生在12月上旬、中旬，此時河道尚未結冰，氣溫驟降，冰屑在水面漂浮，且含量較大，具有粘附力，幾乎可以粘附于所有物體上(如引水渠或尾水渠的邊角、墩柱或表面凹凸等部位)，一旦粘附于物體上便停滯聚集，并迅速向上游或河道中心發(fā)展。開始時水尚可從冰屑縫隙通過，當冰屑越積越多，縫隙也會越來越小，最終導致水流斷面喪失，水流不能通過，進而造成水位上升。嚴重一次發(fā)生在2006年(當時電站正在建設時期)，冰屑堵塞河道，致使水位不斷上升，以至于沖毀岸上道路，影響交通；最后只能調來炸藥，炸冰疏通河道。

2.2堵塞前池及壓力管道

當大量冰屑隨水流進入前池時，冰凌很容易就粘附于攔污柵上，造成攔污柵前積存大量冰屑，最終占領整個前池，導致進不來水。

當冰屑隨水流通過攔污柵，且水中含有超過30%冰屑、導葉開度小于40%時，冰屑便不能全部隨水流通過導葉而滯留在蝸殼內，越存越多，最后導致壓力管道堵塞。

2.3冰塊塌落堵塞渠道

此種情況一般發(fā)生在4月初到4月下旬，乍暖還寒的春季化冰期。當氣溫驟降，天氣寒冷時渠道兩岸凍結成冰直至連接成冰蓋，冰蓋一般呈拱形，即冰蓋表面為水平，岸邊較厚達30 cm以上，中心較薄，形成以岸邊為拱座的拱形體。一旦氣溫回升，天氣變暖，冰蓋與渠堤連接部融化，岸冰便失去支持塌落渠中。這種冰塊體積大，常受閘墩等建筑物阻礙而橫阻渠中。2004年山前電站就發(fā)生過一次冰塊阻礙尾水渠事故，最后也是炸冰疏通渠道。

2.4冰凍危害閘門

冰屑會使各類閘門的門葉和門槽凍結，造成啟閉困難，直至導致啟閉失靈。另外，還對提起閘門或翻板閘的鋼絲繩危害及其嚴重，經常造成鋼絲繩斷裂的事故。

3防治冰害的方法措施

3.1增設排冰閘，清理渠道冰屑

在引水渠進水閘前和前池各增設1道排冰閘，當攔污柵冰屑較少或冰塊較薄較小時，讓其通過攔污柵運行；當冰屑較多或冰塊較大較厚時，讓其集中存積，當水位壅高到攔河壩(或溢流堰)溢流時，打開排冰閘，集中時間排冰。

針對冰屑容易粘附于邊角、墩柱及凹凸不平的障礙物上并滯留凝結的特點，在冬季發(fā)電運行前疏通河道，讓其暢通無阻。

適當的加大導葉開度，加快水流速度，使冰屑或冰塊快速通過攔污柵，進而順利通過壓力管道及蝸殼；并配備專人及時清理柵前的滯存冰屑或冰塊，敲打柵條上的結冰，保證冰屑或冰塊過而不存。

3.2疏通尾水，防止尾水水位壅高

大量的冰屑或冰塊排放到尾水后，一旦遇到特冷的天氣，就會在尾水渠中滯留凍結阻塞出水，有時尾水渠凍成冰蓋后，冰屑就會鉆到冰蓋底下占據過流斷面，使水流從冰蓋上流出，導致冰蓋越來越厚，最后發(fā)展為尾水堵塞。有時還會在尾水入河口和自然河道交匯處結成冰層，阻礙尾水流出，并隨著尾水挾帶冰屑的堆積，使冰層向尾水上游發(fā)展，逐漸堵塞尾水。尾水受阻后，尾水水位上升，不但減少機組出力，嚴重時還會危及廠房安全。2006年河道堵塞就發(fā)生在尾水和自然河道交匯下游500 m處，當時電站正在建設期，在尾水處用沙袋臨時壘砌的擋水墻阻住了倒灌的水，防止了災難的發(fā)生。

防止此類冰害的辦法是：加強渠道巡視，及時疏通尾水渠，不讓尾水渠結成冰蓋。當側墻結冰時，不等結成冰蓋就及時采取人工鑿打冰的辦法將冰打碎，隨尾水排走；尤其是入河口處更要及時打冰，必要時采取爆破的辦法炸開冰層，疏通河道。鑿打冰時一定要從下游往上游，以利于隨打隨排，還要安排好時間，不要等冰凍三尺再打，要循序漸進，零敲碎打，防止尾水或河道被集中沖下的大冰塊堵塞。

4設備冬季運行的安全辦法

4.1變更相應的運行規(guī)程

開機前要先打開機組導葉至空載位置，然后開啟前池閘門；停機時應先關閉前池閘門，再關閉機組導葉，以防止蝸殼及壓力管道存冰。

4.2改變機組的循環(huán)水源

機組的循環(huán)水由原來的前池取水或蝸殼取水改為廠區(qū)蓄水池取水，防止冰屑堵塞管路。

4.3及時采取防凍措施

對停止運行的機組，拆除循環(huán)水管，蝸殼放水閥全開，水導油盤拆除后提起脫離水面，防止積水成冰。廠房外排水溝等要定期鑿打結冰。此外還要長期備有乙炔、氧氣、噴燈和1臺水泵，以備急用。

4.4收聽天氣預報

及時收聽天氣預報，注意天氣變化，及時處理隨時出現的冰害現象。

4.5保持通訊暢通

保持和上游兄弟水電站通訊暢通，隨時了解河道冰屑冰汛情況，防患于未然。

此外還要注意，冬季運行也是講究經濟效益的。北方嚴寒地區(qū)的小型引水式水電站冬季往往水量小，單位成本費用較高，如遇入不敷出的電站或機組應該停機大修時，就要量力而行，該大修就要大修，以免顧此失彼，得不償失。

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責任編輯吳昊

作者簡介：吳君凱(1974-)，男，助理工程師，主要從事農村水電管理工作。E_mail：wtjwjk@163.com

收稿日期：2016-01-05