高寒区引水渠道抽水融冰不冻长度计算模型及应用

宗全利，郑铁刚，吴素杰，刘贞姬，刘焕芳

（1. 石河子大学水利建筑工程学院，石河子 832000；2. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟及调控国家重点实验室，北京 100038）

0 引 言

中国北部冬季严寒，气温低且冰期长，导致大多数引水工程尤其是引水式电站的引水渠道产生不同程度的冰灾，这不仅影响渠道的输水能力，对农业生产和人民生活等都带来了一系列影响。为了防止这类灾情的发生，引水渠道中冰的产生及危害是必须考虑的关键因素[1-3]。而实际工程证明，抽水融冰技术的应用，对引水式电站渠道水温的提升有明显作用，可保证引水渠道冬季正常运行。

抽水融冰基本原理是采取凿井提取地下水注入引水渠，提高渠水的水温，使渠水中的冰花、冰块在温度较高水流的浸泡和冲刷下部分融化，控制渠道内底冰、岸冰发育，使渠道畅通，再利用地下水体流经电站形成的势能发电，使发电量大于或等于抽水的耗电量，从而产生增能作用，最后水体用于下游工、农业生产和人民生活。这种技术使地下水所具有的热能、势能、灌溉作用同时发挥，从而取得水利水电工程安全运行、发电、灌溉等水资源利用综合效益。

而抽水融冰应用的重要依据为不冻长度，即引水渠道水温大于 0 ℃的渠段长度。通过计算抽水融冰渠道的不冻长度便可知每一口融冰井对渠道冰害的防治距离，为寒区引水式电站运用抽水融冰技术提供参考依据。

目前国内外对河渠、水库水温变化及水中冰的形成演变等已有大量研究，且总结出了一些不冻长度计算的经验公式。……