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江河防凌措施

2020-04-09 21:01

防治江河冰凌灾害所采取的措施。世界各国在寒冷地区的河流、湖泊、港口、水电站、水工建筑物等都有不同程度的冰凌危害。防治措施有两种类型:冰害发生前的预防措施和冰害出现时的应急措施。采取的方式有防护、破冰和水库调节、分洪等。

防护措施

为减轻或避免冰凌危害进行的防护,多系预防性措施。①冰冻期设专人巡查,掌握冰情。当江河中冰凌堆积,可能堵塞河道时,组织力量破除,并布置防守,发现险情及时抢护,使凌洪安全下泄,避免冰灾发展。黄河上、下游有凌汛威胁的河段,每年凌汛期都建立防凌机构,组织沿岸群众防凌,遇有冰水漫滩偎堤,随时上堤防守,上堤人数有时达数十万人。②冰凌冻结船闸、港口、河道,影响航运交通,多采用破冰船破冰或在港岸、船闸附近采用强气流屏幕、鼓泡器、空气筛等防冻措施。强气流屏幕是通过水底喷嘴向上喷出大量气流,气流挟带受加速的大股水柱,上升到水面促使冰面破碎,并可使碎冰漂离码头设施和排出船闸。屏幕喷嘴一般设置在船闸进口前面水下5~10m处。鼓泡器与气流屏幕相似,只是空气流量小得多,当空气流量足够时,即可利用底部“暖”水的热能,来抑制冰盖的形成,其作用是利用热量使冰融解。空气筛是利用空气喷射,使水面产生一定波动,形成水体内的热能交流,从而抑制冰盖形成。③冰凌冻结水力发电厂的引水渠或堵塞拦污栅,影响发电能力。原苏联有一水电厂采取抬高渠道水位,减缓水流,促使其提早结成高冰盖,防止水内冰产生。④冰凌冻结水工建筑物的闸门与门槽,影响启闭运用,多采用加热法;在建闸时将加热电缆埋设在闸墙上预留的槽内,随后用填料嵌平,通电加热防止闸门与门槽冻结。也可以沿闸门止水部位设置喷管,喷射蒸汽增温,以维持闸门不冻结;或在闸门及墙上涂刷化学物品,但只能便于清除冰,不能防止结冰。⑤对于冰凌撞击建筑物(如桥墩、闸墩等)的情况,多采用前方防护和局部加固,或破碎大块流冰等措施。对于整治河道的丁坝、护岸,曾采用防凌排防护,即用木料绑扎成木排用绳索固定在容易受冰块撞击的部位。⑥冰盖形成时会产生很大的膨胀力,增加建筑物的荷载。对此,除在设计建筑物时考虑外,还可在建筑物前设置表、底水交换器防冻,或安放圆浮筒、打冰沟等,减少冰膨胀压力的传递等措施。⑦在横渡口建设的临时浮桥,流冰封河期,浮桥阻冰会形成早封河,增加冰厚冰量。封河后如打通横渡航道再建浮桥,解冻开河期,浮桥容易产生危害,应予提前拆除。⑧撒土融冰。利用沙土、草木灰等较深色的物质,撒在冰面上吸收日照热能促使冰的融解。这种措施虽然有利于白天融冰,但夜间气温下降仍然复冻。

破冰措施

(1)预防性破冰。采取的方式有下列3种:①人工打冰。所用工具有砍斧、铁镐、立锛、铁锤、打冰穿等,一般是在冰盖上打成宽20 cm的冰沟,形成100~200m的方格,使易于开冻。但因费工较多,工效低,已被炸冰所代替。在横渡口的航道和港岸、船闸、码头等小范围内破冰,有时还采用。②破冰船破冰。多用来维持冬季航运。破冰船的特点是马力大,壳板厚,破冰能力强,破冰时可用特种水舱调节船的重心位置,将船前端翘起,驶到冰盖上将冰压碎,或开足马力将冰盖撞碎。在黄河下游防凌中,曾采用破冰船在开河前破除重点河段的冰盖层,为顺利开河创造了条件。使用破冰船,要有足够的航行水深。③炸药爆破。用炸药爆破冰盖效果较好。爆破冰盖层时,在冰盖上打孔,将炸药捆扎成包(简称“雷”)放入孔洞,悬吊在冰盖下水中,通过雷管起爆,爆炸形成的冲击水波将冰盖破碎。炸药破冰,一种是在河段从下而上炸冰,将冰炸开流走,打通河道;另一种是打成方格网,把整体冰盖炸成碎块,创造容易开河的条件。布雷的间距,视炸药性能、药包大小、冰盖厚薄、平封或立封(参见河流封冻)、冰盖下碎冰多少等因素而不同。一般情况下,间距是炸药包设置深度的5~7倍,行距为间距的2~3倍。炸药包的深度,在冰面以下水深1~2m为宜,可充分发挥炸药的震荡作用。

(2)应急性破冰。①爆破大冰块和冰坝。一般采用0.5~2 kg的小炸药包,投掷到冰面上将大块流冰破开。投掷小炸药包容易操作,但投掷距离较近,效果小。破除很大冰块或冰塞、冰坝时,常采用药量大的集团炸药包,将其抛射到距离较远的冰上,但操作技术要求较高。集团炸药包一般重7~15 kg,捆成30 cm长的圆柱状,每个炸药包用一个雷管起爆,在设置作业时安装。抛射炸药包用药量的多少,根据集团炸药包的大小和要求抛射的距离而定。②炮弹轰冰。当河道内发生冰塞、冰坝阻水,泄流不畅,上游水位急剧上涨,而积冰未稳,人不能到冰塞、冰坝上去爆破时,可在两岸用炮轰击,一般用迫击炮轰开积冰。炮弹轰冰,以集中火力连续排炮轰击威力最大。由于冰凌卡塞、瞬息变化,安置炮位需要一定时间,不易掌握时机。③飞机投弹炸冰。当河道形成冰塞、冰坝,局部河段急剧壅高水位,威胁堤防安全,而人又不能到积冰上爆破时,可采用飞机投弹或投放炸药包炸冰。但飞机破冰要求命中率很高,严防炸毁两岸堤防和建筑物,并确保人身安全。

调节水量措施

用水库调节下泄流量或分泄洪水是防止冰塞、冰坝危害的一项有效措施。

(1)水库调节。如有足够运用库容,可采用全凌汛期控制。若限定运用库容,则宜采用分阶段控制。如黄河三门峡水库,有限定防凌运用库容,根据气温和冰情变化,尽量压缩水库控制时间,采取了分阶段控制运用方式。水库在凌汛前预蓄一定水量,流凌期间,在不致产生冰塞、引起危害的前提下,适当加大水库下泄流量,增强水流动力作用,推迟封河时间,并可使封冻冰层下有较大的过流断面,以利于河道泄流,减少河槽壅蓄水量。在稳定封冻期要求下泄流量比较稳定,避免忽大忽小,以免河道涨水形成水压鼓破冰盖层,造成强迫开河。到临开河时,冰凌开始融化,冰质变弱,则控制下泄流量小于河道冰盖下过流能力,尽量减少河道壅蓄水量,争取形成以热力为主的平稳开河。一旦河道产生冰塞、冰坝,壅高水位,危及堤防安全时,要大幅度减少下泄流量,必要时关闸断流,抑制水位上涨,避免产生灾害。

(2)分泄洪措施。把受冰凌阻水或堵塞作用而壅蓄在河道中的部分水量,通过江河沿岸引水或分水工程设施,有计划地分泄出去,避免冰水泛滥成灾。分水措施有:①预防性分水。可在凌汛期或临近开河时,根据河道蓄水量的分布情况,利用江河沿岸涵闸进行分水,借以削减开河期的凌峰流量,为平稳的解冻开河创造条件。利用涵闸分水,宜选择有退水出路和分水能力较大的涵闸。涵闸分水应尽可能与农业灌溉用水相结合,使水资源得到充分利用。黄河下游1974年凌汛期利用沿河涵闸分水,减少河道壅蓄水量,对平稳开河发挥了作用。②应急性分水。凌汛期通常会在多弯、狭窄的河段,形成冰塞、冰坝堵塞水流,而上游冰水继续下排,水位猛涨,威胁堤防安全。在这类河段的一侧,选择适当位置预先修建分洪工程。在出现冰坝时,采取紧急措施,将分泄河道壅蓄水排入分洪区,以减少河道水量,抑制水位上涨。为防止大冰块堵塞,分凌闸的孔跨要大,必要时在闸前采用破碎大冰块的措施。进入分洪区的冰水,可由退水闸控制退归原河道,或泄入其他河流。例如,黄河下游山东河段设有两处分凌洪工程,由分凌闸、滞洪区、退水闸组成,在急迫时运用。

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