阿勒泰地區位于東經(jīng)85^o31'57“～91^o01'15”，北緯44^o59'35“～49^o10'45”，地處新疆維吾爾自治區最北部，氣候特點(diǎn)是春旱多風(fēng)，夏短不熱，秋高氣爽，冬季嚴寒而漫長(cháng)，全年冬季長(cháng)達5～6個(gè)月，極端最低氣溫達－51.5℃，最冷月平均氣溫達－18℃～21℃，河內冰厚0.5～1.0m，凍土深1.2～1.5m.經(jīng)過(guò)40年的建設，阿勒泰地區已建成電站20余座，除可可托海電站、富蘊縣一級電站等為壩后式電站外，其余多為明渠引水式電站�，F結合我區幾十年來(lái)積累的經(jīng)驗，就引水式水電站的設計要求和運行管理兩個(gè)方面作一初步總結。

　　1對引水式電站的設計要求

　　1.1引水樞紐的布置及形式的選擇

　　在地形條件允許時(shí)，應考慮在電站上游建水庫，以便冬季蓄冰，蓄冰庫設計，不能僅以回水曲線(xiàn)形成的上游容積為界，應考慮到冰凌堆積和冰蓋翹起后，來(lái)凌仍可向上游堆積一段距離，一般蓄冰靜庫容達到年輸冰量的1/3即可。對于沒(méi)有條件修建蓄冰庫的引水樞紐，需考慮泄洪、排砂、攔冰和排冰措施。進(jìn)水口應放在設計水位以下5～6m，以防止進(jìn)水口控制設施的凍結。

　　引水樞紐宜選擇在河床較穩定的平直段內，以防閘前冰凌堵塞，攔河溢流壩或導流堤需適當增加超高，應大于河道冰厚，避免因閘前進(jìn)水受阻時(shí)壩頂溢流而造成“跑水”。

　　對于冬季流量較小的河道應能使河水全部進(jìn)入引水渠，采用底欄柵式進(jìn)水閘較好，這樣能避免冰塊進(jìn)入渠內。對于冬季河道流量較大的電站，采用新疆常用的彎道式渠首，排冰效果較好，耗水量也小。

　　1.2引水渠設計

　　1.2.1渠線(xiàn)選擇

　　為保證電站冬季順利排冰，引水渠應盡量將渠線(xiàn)選擇在河谷的陽(yáng)坡，利用冬季陽(yáng)光的輻射來(lái)提高水溫，減少再生冰。渠線(xiàn)應直、順，當必須設置彎道時(shí)，其彎道半徑宜大于10倍設計水面寬度，以避免冰塊在彎道上堵塞；渠線(xiàn)宜布置在挖方段，不宜布置在填方段，避免冰蓋推力而引起渠堤滑坡、渠道決口。富蘊縣二級電站引水渠道大多為填方，冬季運行時(shí)曾發(fā)生多起渠道決口事件，嚴重影響安全生產(chǎn)。

　　1.2.2渠道斷面

　　為了防止冬季渠道水熱量的散失，形成穩定的冰蓋，采用窄深式弧形渠底矩形或梯形斷面比較適宜，弧形渠底采用漿砌卵石結構，邊坡采用混凝土結構，這樣渠道抗凍性好，邊坡比較光滑，渠道掛冰現象少，對安全運行有利。渠道超高大小，要充分考慮冬季渠底和渠岸自生冰凌對過(guò)水斷面的影響，一般要求以大河的冰蓋厚度再加大30～60cm作為超高，這樣可以保證冰蓋形成以后，渠道仍有足夠的過(guò)水斷面。

　　1.2.3流速

　　渠道設計流速的大小，主要按渠道運行方式而定。當引水渠采用輸冰運行時(shí)，渠道流速可在1.1～1.5m/s，不能大于1.5m/s.對于結冰蓋運行的的電站，渠道流速一般在0.5～0.6m/s，既緩流運行，又無(wú)冰塞現象。黑山頭水電站引水渠設計流速，當初沒(méi)有考慮到冬季輸冰運行要求，引水渠除部分渠段（矩形斷面）流速能達到1.1m/s外，其余渠段（梯形斷面）流速在0.5m/s以下，因此每年冬季冰塞或決口事件多發(fā)生在此渠段。

　　1.2.4糙率

　　當冰蓋下滿(mǎn)流輸水時(shí)，綜合糙率按下式計算：

　　n=n1〔1+a（n₂/n₁）2/（1+a）〕1/2

　　a=x₂/x₁

　　式中n－冰蓋綜合糙率系數；

　　x₁－渠道濕周長(cháng)度，m；

　　x₂－冰蓋濕周長(cháng)度，m；

　　n₁－渠底及邊坡的糙率系數；

　　n₂－冰蓋下表面的糙率系數，可按下表選用。

冰蓋下表面糙率系數n₂

　　1.2.5縱坡

　　結冰蓋運行時(shí)，縱坡設計要根據地形條件、水能設計和工程造價(jià)，綜合考慮選定，要以流速進(jìn)行控制。

　　輸排冰運行時(shí)，縱坡采用前段陡些，以滿(mǎn)足輸冰流速要求，后段應在排冰閘前取20～40m的緩流段，以滿(mǎn)足浮冰、排冰流速的要求

　　1.3前池

　　冬季安全運行，前池容積應適當加大，容積應計入冬季正常水位運行時(shí)冰蓋所占有的容積，這樣一是可以避免漫頂失事，二是可以降低流速，使上游所進(jìn)冰凌均浮于水面之上，便于排除。前池一般需設置1～2條導凌筏，將渠道來(lái)冰導至排冰閘前集中排走，導凌筏與水流夾角不大于30^o為宜。前池以正面排冰，側面取水形式為佳，因為這種形式排冰和來(lái)水方向一致，可以充分利用水的表面流速，因而排冰耗水量小，排冰效果也好。排冰閘應與引水渠中心線(xiàn)布置在一條直線(xiàn)上，這樣可使閘前水流平穩，閘前無(wú)回流和旋渦。排冰閘閘前渠內流速一般在0.7m/s左右，過(guò)閘流速一般要求大于1.5m/s，過(guò)閘排冰水深要大于最大冰塊厚度，閘孔寬度要大于最大冰塊寬度，出口應與陡坡平順連接，陡坡寬度不小于排冰閘閘孔寬度。

　　從我區幾個(gè)水電站來(lái)看，前池閘室應設在室內，攔污柵的布置一般設在檢修閘門(mén)與工作閘門(mén)之間為好，且布置在前池閘房中，閘房用電熱或汽暖采暖，冬季室溫應始終保持在0以上。為了使水道與前池閘房之間形成封閉，壓力前池上游承重梁的高度應與前池正常水位相齊，目的在于水電站冬季運行時(shí)，使冰蓋結在前池正常水位以上，此承重梁與冰蓋封凍在一起，從而使冷空氣進(jìn)入不到閘房中。

　　1.4壓力管道和尾水室

　　對于壓力管道防凍，一般采用深埋式（大于凍土深）或加蓋暖棚的辦法進(jìn)行壓力管防凍。北屯一、二、三級電站利用利用下半夜甩負荷時(shí)的余電對壓力管進(jìn)行電力加熱，有效地防止了冰凍問(wèn)題。

　　尾水室以淹沒(méi)式為優(yōu)，非淹沒(méi)式圓錐鋼尾水管，管內極易冰凍，對正常運行不利。

　　2對引水式電站運行管理上的要求

　　2.1流冰期應注意的問(wèn)題

　　阿勒泰地區一般每年10月下旬至11月中旬為流冰期，大河引進(jìn)的冰凌加上渠道的再生冰，極易發(fā)生堵塞。流冰期要特別加強巡渠和各站點(diǎn)的值班監視工作，及時(shí)清除閘前和渠邊掛凌和冰塞，以保持水流穩定，暢通無(wú)阻。若在此期間又遇上大雪，應特別注意。其它還應注意：

　　a.使進(jìn)水流量保持穩定，可適當加大，但不宜減少；

　　b.要充分發(fā)揮排冰閘的作用，排除冰凌冰塊；

　　c.若遇堵塞，應自下游向上游進(jìn)行排除，可用一小瓶?jì)仁?00g左右的炸藥，點(diǎn)著(zhù)投入冰塞處進(jìn)行爆破，效果很好。

　　2.2引水渠道結冰蓋運行

　　渠道在每年11月下旬，隨著(zhù)氣溫逐漸降低，特別是遇上寒流，氣溫驟降，渠道浮冰連在一起形成冰蓋，冰蓋一般呈拱形，即冰蓋表面為水平，岸邊較厚，形成以渠邊為拱座的拱形體，岸邊冰厚達30cm以上，渠中心較薄。為了保持冰蓋的穩定，必須保持高水位運行，有時(shí)寧可少發(fā)電保持水位不下降。同時(shí)還要在各電站準備好水電阻，調節保持發(fā)電機的出力穩定，以防外網(wǎng)突然甩負荷，使渠道水位上升，當渠道中心冰蓋厚度達到20cm左右時(shí)，即可在冰蓋上每隔100～150m打一直徑為30cm的冰洞，這樣當渠中水位變化時(shí)，冰洞可起調壓作用，當水位降落時(shí)，冰洞進(jìn)氣消除負壓，避免垮冰；當水位升高時(shí)，水就從冰洞溢出來(lái)，漫流在冰蓋上的水，遇冷空氣又結成冰，可以使冰蓋加厚，一般后半夜負荷較輕，這時(shí)候可減少泄水道的排水，有控制地增高渠道水位，使水流不斷從冰洞溢出來(lái)，結成70～80cm的理想冰蓋，進(jìn)入冰蓋運行期。

　　春季化冰期一般在4月初到4月下旬，這期間主要是防止冰蓋下塌結成冰壩而堵塞渠道。這就要求加強渠道巡視，疏通退水渠和尾水渠，打掉泄水道上的冰蓋，從下游往上游排冰，如遇堵塞處或發(fā)現有冰蓋下塌，盡量用人工疏通，打碎的冰塊不宜太大，防止因疏冰而造成新的堵塞；或采用人工定位爆破，將冰塊炸碎，再用人工進(jìn)行疏通。

　　3結語(yǔ)

　　我區冬季嚴寒，負溫歷時(shí)長(cháng)，冰害嚴重，但只要根據氣象、水溫、冰情、工程條件等，制定符合實(shí)際情況的電站設計和運行管理制度，妥善解決冰凍問(wèn)題，嚴寒地區水電站的冬季運行是完全有保障的。