水利水电工程钢闸门防冰冻设计

摘要：水利工程中钢闸门的是相对比较牢固的，但是在冬季的时候由于温度下降和冰冻时间长的问题，因此为了确保水利水电工程中钢闸门能够安全正常的使用运行，要对钢闸门采取一定的防冰冻的措施的。本文主要是分析我国现有的防冰冻的技术现状，提出了相应的钢闸门防冰冻的措施。

关键词：水利水电工程；钢闸门；防冰冻

中图分类号： TV 文献标识码： A

在现代修建的水利水电工程中，钢闸门被广泛的使用着，同时它也是水工建筑物中的重要组成部分。闸门在水工建筑物中的主要作用是挡水、控制水流、同时根据要求全部或者部分开启闸门排泄水流、调节上下游的水位、放运船只木排、排冰、排污等。工程设计和运行管理是否科学合理，这对于钢闸门在寒冷地区的正常运行具有十分重要的作用。

一、冰冻对闸门的危害

冰冻现象防止闸门活动部分与埋固部分被冰冻结在一起，以及闸门埋固件工作表面结冰等，影响闸门在冬季的正常运行。主要的危害表现在以下几点：

1、引水渠道闸门与埋固件冻死，闸门无法正常运行，造成冰块大量堆积堵塞，减少过水断面，不能或无法引水。

2、引水渠道闸门与埋固件冻死，闸门不能启闭，时间长，易造成连底冻，冰水漫堤，冲毁渠堤。

3、水库形成冰盖，露顶闸门承受巨大的冰盖推力，造成门叶变形或损坏。

二、水利水电工程闸门防冰冻工程技术的分析研究

由于受时序的影响，闸门在冬季设计运行工况会与其他时节有所不同，所以采取的防冰冻工程技术措施也会有所区别，但闸门的冰冻问题是必须要解决的。在工程设计过程中，忽视或没有充分考虑闸门在冬季运行时的防冰冻问题，或者对当地的冰情规律、水文、气象等没有全面了解，所以就算采取了防冰冻工程技术，这也不一定可以收到理想的效果。

1、 闸门处于非运行工况

当闸门在冬季冰冻期处于非运行工况时，闸门在锁定梁上处于锁定状态，就不需要采取相关的防冰冻工程技术措施。

2、闸门处于拦蓄水工况

（1）露顶闸门的拦蓄水工况

（2）渠道露顶闸门处于拦蓄水工况。

冬季因为寒冷多数渠道都会处于非正常运行的状态，而少数渠道在冬季处于运行状态，一旦冬季需要引水发电或输水，那么闸门处于拦蓄水工况的话就应该采取有效的闸门防冰冻工程技术措施。新疆南岸干渠渠道露顶闸门就是一个比较鲜明的例子，那么就以它进行分析。新疆伊犁南岸干渠渠道纵坡比例是8000：1，因为水流速度较慢，他的环境气候也与恰甫其海比较接近，在冬季时需要输水到雅玛渡水电站进行发电。当露顶闸门在渠道上长时间挡水之时，就十分容易形成连底冻，同时当冰发生膨胀时就会有巨大作用力作用于门叶上，同时造成门叶的永久变形以及破坏，进而影响到闸门的使用和寿命。那么采用加热法的话就可融化门叶前的冰冻，加热法中三种闸门防冰冻工程技术措施固然有其优点但也存在缺陷。如采用热空气法和热水法的话就可解决闸门的冰冻问题，但是由于渠道过长，闸门比较多，而且投资很大，这样的话经济效果也不理想；而采用发热热电缆和热油法，就比较简单、容易、方便地融化门叶上的冰冻，同时它的投资比较少，也较经济一些。

（3）潜孔闸门在冬季处于挡蓄水工况。

潜孔闸门通常其上方会有封闭的闸房，泄水出口会和外部环境相通，这是用来排砂以及汛期泄洪的。一旦闸门设于有压洞进口，以恰甫其海中孔进口弧形工作闸门为例，因为他的背水面和洞口距离有较长的一段距离，而洞内并无穿堂风，那么洞内天然就有保温作用，同时闸门在冬季处于水下50m-70m的深处，底层水温和门叶在不断的进行热量交换，闸门的温度如果处于0.01℃ 之上的话，就会处于一种不结冰状态，那样的话就没有必要采用任何闸门防冰冻工程的技术措施。潜孔闸门设在压洞的出口，门叶背水面应与外界相通，同时在一定的条件下，门叶迎水面就很同易产生冰包。这闸门距离洞口10m，闸门尺寸大约在6m×6m，水的深度大约在70m左右，运行单位如采用保温帘减少洞内外空气的对流，那么经过五年时间的运行，防冰冻效果将会比较明显。潜孔闸门设于渠道之上，因为渠道的水深比较浅，一般不会高于10m ，同时在冬季当闸门处于拦蓄水工况之时，闸门迎水面或这闸门洞就很容易形成连底冻。如这种情况发生的话，必须采取防冰冻工程技术措施，可以采取电热热空气法以及热水法，这种的方法的缺点在于不经济且投资较大，而采用发热热电缆法和热油法的话，那么它容易操作而且也比较经济。

3、闸门处于启闭工况

在寒冷的冬季一般为了控制水库水位或者为保证下游居民、工厂的生产、生活用水，渠道和枢纽工程的闸门经常需要进行开启和关闭，局部启闭或局部控制下泄流量。在我国的一些寒冷的地区，比如东北、西北，不论露顶闸门还是潜孔闸门，在冰冻期都需要使用切实有效的闸门防冰冻工程技术措施，用来保证闸门可以正常的运行。因为闸门开度在不断的变化中，就可采用发热热电缆法以及热油法在这种工况下是最行之有效的的防冰冻工程技术措施，但是值得注意的是门叶以及门槽埋件内都需要敷设发热热电缆以及热油管，并且一起进行加热，就可以使得闸门在冬季冰冻期依然可以正常的启闭。

结束语

我国的寒冷地区在设计水利水电工程钢闸门设计之时， 必须配套进行钢闸门的防冰冻系统设计。这样才可以保证钢闸门在冬季可以正常的运行，保证人民生活的正常运行。