2024年5月15日发(作者：雍玑)
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
史红光
（四川１美姑河水电开发有限公司，四川成都 ６１００７２）
摘要：鄂曲水电站地处高原高寒地带，冬季气温低，河水冰冻时间长，电站建设和运行面临防治冰
冻灾害等诸多问题，本文根据该电站所处地域的自然气候条件和枢纽设计布置，以及电站建设和冬季
运行实践，对国内寒冷地区水电站的相关经验进行了分析研究，总结提出了防冰冻设计和措施。这对
高寒地区水电站冬季运行具有一定参考作用。
关键词：高寒地带；冰冻期；水电站运行；鄂曲水电站
中图分类号：ＴＶ６９８．２６（２７１） 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—０８６０（２０１１）１１—００９５—０４
Ｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ
ＳＨＩ Ｈｏｎｇｇｕａｎｇ
（Ｓｉｅｈｕａｎ Ｍｅｉｈｕ Ｒｉｖｅｒ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００７２，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ａｎ ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｏｎｇｅｒ ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ ｄｕｒｉｎｇ ｗｉｎ—
ｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｒｏｓｔ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏ—
ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｒｅｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒａｃ—
ｔｉｃｅｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａ—
ｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｃｏｌｄ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ｈｅｒｅｉｎ；ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ａｎｔｉ—ｆｒｏｓｔ ｄｅｓｉｇｎｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒ—
ｍｅａｓｕｒｅｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ
ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈｉｎ ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎ；ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ；ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ
１ 工程概况
鄂曲水电站位于四川省甘孜州境内，站址布置在
高原地区，气候寒冷、冬季漫长，电站全年冰冻期运
行长达１８０多天。冬季冰块、冰凌随水流壅积坝前，
如果排冰措施不力，将导致冰块阻塞取水口、形成坝
雅砻江上游干流河道上，距离雅砻江源头２５０ ｋｍ。
电站装机容量为４×１ ６００ ｋＷ，库容１ ８９８．２５ Ｘ
１０ ｍ ，属小（１）型水电工程，该电站为坝后式电站，
前水位雍高，从而使电站不能正常发电，甚至危及大
坝运行安全。因此，充分考虑电站冰冻期运行措施是
确保工程安全的首要问题。
为正向进水，具备正向泄洪、冲沙、溢流、排冰功
能，枢纽布置较为集中，均在主坝轴线上。主要建筑
物从右至左依次为：挡水坝、３孔泄洪闸、发电厂
房、取水口、副坝、护堤等。其中，挡水坝布置于右
岸，为非溢流混凝土重力坝，坝高１６．５ ｉｎ，坝顶长
度８５ ｍ。
２工程条件
２．１水文地质条件
鄂曲水电站坝址海拔高程为３ ９９６ ｍ，气候寒冷
干燥、冬季漫长，四季不明显。根据气象资料统计，
多年平均气温一１．７０ ｑＣ，多年平均霜降日数３４５ ｄ，
鄂曲水电站主体工程于２００１年４月开工，２００３
年１０月４台机组相继投产发电，总工期２９个月。由
收稿日期：２０１１．０３．１４
于该工程区域地处四川、西藏、青海三省交界的青藏
Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ ＩＩ
作者简介：史红光（１９６８一），男，高级ｌ［程师。
史红光∥鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
全年气温低于一３０．（）（】 的日数超过３１ ｄ，最大冻土
深度达１５０ ｃｍ。
鄂曲水电站所属河段河川径流主要由融雪水及降
雨形成，径流补给以冰川和永久性积雪消融水为主，
少部分来源于降水和地下水补给，其径流的大小与消
融冰雪水密切相关。多年平均流量７６．８２ ｍ ／ｓ，径流
具有年际丰枯变化小的特点。电站工程区出露地层为
卺系上统灰一深灰色变质砂岩、板岩以及第四系冲
积层、第四系残坡积层。库岸河间地块宽厚，并可见
零星基岩出露，不易产生大的塌滑体，Ｔ程地质条件
较为优越。
２．２主要冰害现象
雅砻江源头冬季河道水量小，冰凌严重，行凌
始于头年１０月，终于翌年３月，行凌期长达６个
月。因此在项目规划阶段就已经开始收集、分析冰
冻灾害可能造成的危害，并研究论证相应的工程预
防措施。
冰害主要以冰块为主，飘浮在水面，涌进进水
闸。加之库区水流流速过小，达不到输冰流速，容
易产生冰凌。电站运行过程中常因冰凌粘结、阻挤
不前而堵塞取水口和泄洪闸口，发生冰害。同时，
冰盖的静压力、流水的冲击力作用在水工建筑物
和水工金属结构物上，再加上冰雪团、冰凌和冰
块堵塞取水口拦污栅、泄洪闸闸门、壅积于挡水
坝前，使闸门活动部分与埋固部分被冰冻结在一
起以及门槽埋件工作表面结冰等。这些都将对电
站运行起到一定的危害作用，导致泄洪闸门不能
正常工作。
具体分析后认为，鄂曲电站可能产生的冰冻危害
大致有以下几点：（１）拦污栅前壅冰造成取水口封冻
堵死。（２）泄水道孔口尺寸小于排冰技术标准，形成
大冰块卡堵现象。（３）泄水道或排冰闸设置方向位置
不当，冰主流不能正常进入排冰闸。（４）泄水道或排
冰闸门冻死，不能正常启动。（５）坝前浮冰壅积，危
及大坝安全。
３冰冻防治措施
３．１ 工程设计技术措施
参考《水工建筑物抗冰冻设计规范》（ｓＬ ２１ １—
９８），结合鄂曲水电站枢纽型式以及坝址区域气候特
点，布置以下防冰害设计措施。
（１）泄洪闸兼具排冰功能，闸门门型采用平面闸
门设计布置。
（２）泄洪闸、进水口等工作门或事故闸门，设置
封闭保温的闸门室和启闭机室。
（３）排冰的泄洪闸门两侧埋固止水座板呈箱体
结构，定期浇注润滑油防止冰冻。闸门上部设置带
滑轮的起吊拉杆，并考虑运行时避免钢丝绳浸入水
中。
（４）泄洪闸、进水口闸门通气孔出口布置在保温
房内，门窗玻璃设置为双层，以避免冰冻期通气孔内
冻结冰盖。
（５）在进水口、泄洪闸等建筑物附近，布置专门
值班室和作业场地，以保证清冰运行人员及时值班作
业。
（６）前池设计：为保证冬季安全运行，前池容
积适当加大，容积应计入冬季正常水位运行时冰盖
所占有的容积，这样一是可以避免漫顶失事，二是
可以延长流程、减少河道冰块冲撞，使上游所进冰
凌均浮于水面之上，便于排除。在前池前端应充分
考虑导凌设置，将河道来冰导至排冰闸前集巾排
走，导凌设施与水流夹角不大于４５。为宜。『大】为排
冰闸门开肩时泄水导致水流加速，来水沿排冰闸
（道）方向形成泄洪水流，所以，能够充分利用水的
表面流速，使冰凌被平顺导人排冰闸，因而排冰耗
水量小，排冰效果也好。需要注意的是设计排冰闸
门结构尺寸和开启度时，必须充分考虑过闸排冰水
深应大于最大冰块厚度，闸孔宽度应大于最大冰块
宽度，出口应与陡坡平顺连接，陡坡宽度不小于排
冰闸闸孔宽度。
３．２工程防治控制性措施
设计原则和技术准则确定之后，还需要结合本Ｔ
程的具体条件和水力特点进行关键性设计，也就是如
何抓住控制性环节进行重点论证研究，解决制约性问
题。通过收集、研究国内相应地域条件下同类水利水
电工程运行状况，很容易发现：取水口是冰害多发或
关键地段。其原因是输冰水流被拦污栅拦阻后，流速
变小，冰凌拥挤不前，如果不能及时排除冰凌，将严
重影响机组正常发电运行。因此，工程设计巾排冰闸
或泄水道位置选择不适，以及排冰流量不足，将导致
排冰不利而发生冰害。所以，结合鄂曲水电站工程，
采取以下几条Ｔ程措施来防止冬季冰害对电站的不利
影响。
３．２．１ 输水流态控制
鄂曲水电站为低水头大流量的机组，发电引水
流量为ｌ８．３６×４ ｍ ／ｓ。该电站取水布置形式为正
向进水、正向引水发电，根据取水口正向水流平
稳、流速大的特点，由上游顺流而下的河水携带冰
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
凌前行，很容易直达取水口，所以，必须有效地控
制其流态。为此，借鉴拦沙坎的作用，在取水口前
池设置拦沙坎，并对漂浮于水流表层的冰凌阻拦或
改变流向。在鄂曲水电站设置拦沙坎时采用斜三角
布置（见图１），拦沙坎与进水口水流方向呈４５。角
度，这样可以对水流进行导向控制，使其具有侧向
导入泄洪闸的惯性。当需排冰时，提升一孔泄洪
闸，利用水流的惯性力顺势将冰凌导人泄洪闸，排
人下游河道。
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图１ 鄂曲水电站进水口布置示意图
拦沙坎排冰是否有效，与沉沙池容积有着密切的
关系：沉沙池容积过大，水流进人沉沙池后，由于断
面增大而表层流速下降，低于输冰流速，冰块停滞在
沉沙池不能排泄；沉沙池容积过小，冰块尚未形成侧
向导流惯性就到达进水口处，使进水口被冰冻堵塞。
所以，拦沙坎高度以低于进水口最低水位４０ ｃｍ为
宜。
３．２．２排冰技术措施
为使冰凌能够平顺地被导人泄洪闸中，控制表层
水流流态十分重要。所以，在沉沙池和１ 泄洪闸衔
接部位呈圆滑渐变段布置，这样可以使水流比较平顺
地流向泄洪闸孔。同时，在电站运行过程中，如果发
现闸墩部位有结冰或附着物，要及时清除，防止水流
受阻，使浮冰排泄流态受到影响。
排冰作业时，以１ 泄洪闸为排冰通道，尽可能
地减少输冰距离，避免输冰水流速度降低，导致冰凌
在其他闸门前壅积。根据实际运行情况，把１ 泄洪
闸作为专用排冰闸更为可取，优点是泄水兼排冰，运
行方便灵活。通常情况下，该闸门应保证每天提升至
水利水电技术第４２卷２０儿年第ｌ１期
史红光∥鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
少１次。
３．２．３ 电站进水口
进水口防冰害设计应以排为主，并设计布置活
动拦污栅，捞取有害冰凌为辅。因此，进水口前段
设１道回转式格栅清污机，其后设置拦污栅。电站
进水口布置在拦污栅下游，采用正向进水，左右两
侧与沉沙池挡墙相连，进口型式采用有压喇叭口形
进水口。
进水口布置清污装置可以对直达取水口部位的
浮冰进行有效阻拦和清除，从工程措施上再次将进
入前池中的冰凌或冰块通过回转式清污机排出前
池，确保冰冻防治措施更为有效。因回转式清污机
的拦污栅栅条之间的宽度较小，故可以将前池中所
有影响机组运转的冰块及污物拦住，使机组得以顺
利发电。
３．３运行操作控制措施
高寒地区的小水电站在冬季能否确保安全运
行，不仅取决于技术措施，同样取决于运行措施是
否安全有效。运行措施不当将不可避免地造成冰凌
危害加剧，并影响电站安全运行。所以，为了有效
地降低或消除冰冻危害，必须对技术措施和运行手
段加以综合运用，才能使电站在高寒低温的情况下
能正常运行。
３．３．１ 采用临时超正常水位蓄水
电站在冬季运行过程中，为防止静冰压力作用，
坝前应保持有一条不结冰水域。由于高原地区极端自
然天气持续时间较长，加之冰冻减少来水量，使库区
水流流速减慢，导致库区水面容易结冰。为此，在电
站运行过程中，必须及时关注和掌握库区水面结冰状
况，当库区水面结冰超过一定厚度时，应及时开启或
关闭泄洪闸闸门，通过降低或抬高库区水位的方式，
达到人工破冰的效果。
３．３．２对管道进行保温维护
由于冰冻严重会造成机房内所有循环水管损坏、
爆裂，导致机组非正常停运。针对鄂曲水电站装机容
量较小，电站所处地域常年气温偏低的特点，如果仅
仅依靠常规保温措施，用发出的电来用于机房循环水
管的保温，保温所消耗的电量较大，不利于电站运行
效益。因此，有必要采取以下做法：针对电站所有供
水管道，紧贴管道表面用塑料薄膜裁制成４～５ ｃｍ宽
的塑料带绑扎缠绕，然后再用 ３０ ｍｍ的草绳绑扎缠
绕形成管道保温层。最后在草绳表面再抹一层作防水
用的石灰水泥砂浆作保温的外壳。另外在机房内所有
（下转第１０１页）
杨旭，等∥基于数据挖掘的三峡水库调度自动化系统水位数据质量研究
充。为了覆盖更多的异常数据，有２条途径：一是设
计更多的模型；二是经过条件组合可以将现有模型条
件重组，在过滤异常数据的同时减少对正常数据的误
判。
的是建立水位质量标准和相关制度，及时发现和处
理异常数据，保证数据有效可用，为未来数据库的
建立提供有力的支持。
通过深人研究相关指标，将实现水情数据自动
摘录。在水情数据质量达到有效标准后，对于方差
大的水位数据，即为流量变化大的时期，采取人机
交互的方式将此数据自动保存，并与相关信息关
联，进行描述化的数据挖掘。上下游流域水位波动
特性差别较大，变幅差别也较大，例如宜昌站最大
小时变幅较小，北碚站最大小时变幅较大，在后期
的继续研究工作中需要针对不同的区域进行参数的
选择和调整。
经仔细分析，为了提高模型的检出合格率，避
免正常的、波动较大的水位过程被误检，构建
ＨＤＡ （ ）＞Ⅱ一ＨＤＡ （ ）＜ｂ的模型。模型效果评价
见表３
表３基于混合指标模型检出合格率汇总
阈值
０＝２．ｂ＝１
０＝１．５．ｂ＝１．５
检出数量 人工判读合格数量 检出合格率／％
７２
９９
６５
７０
９０
７Ｏ
ｎ＝１．ｂ＝２ ｌｏｏ ６７ ６７
参考文献：
［１］ 张云涛，龚玲．数据挖掘原理与技术［Ｍ］．北京：电子ｑ２）ｌｋ出
版社，２ｏｏ４．
３结语
通过本文２个指标评价水位数据质量是远远不
够的，由于水位站之间的地理联系，可以建立相关
性进行异常数据分析；利用上游水位高于下游水位
的基本现象对三峡库区部分站点进行分析，可以在
完成异常数据过滤后的水位数据中，自动提取变幅
大的数据，供预报调度人员参考，从而提高工作效
率；可以将水位变化与雨量联系起来，还可以针对
水位数据做一些模型进行利用评价。但是最为紧迫
［２］ 赵新生，赵杰，吉俊峰．浅论数据挖掘与水文现代化［Ｊ］．人
民黄河，２００５（９）：２８．２９，３６．
［３］ 艾萍，倪伟新．我国水文数据挖掘技术研究的回顾与展望［Ｊ］．
计算机工程与应用，２００３（２８）：ｌ４．１７．
［４］ 刘字，周保红．三峡梯级水调自动化系统建设经验［Ｊ］．水电
自动化与大坝监测，２００５，２９（３）：１６－１９．
［５］ 杨敏．水文时间序列相似性模型的研究与应用［Ｄ］．南京：河
海大学，２００２．
（责任编辑陈小敏）
、一，
（上接第９７页）
规定进行一次试验，主要电气设备试验率应达
１００％，继电保护可靠率１００％。在此基础上，应严
格执行设备评定等级制度，保证电站设备完好率达到
９０％以上，其中一类设备达到８０％以上，主要设备
完好率达到１００％。
的门窗上都挂上棉帘，这样就保证了机房内的温度在
０℃以上。达到人工化冰的效果。
３．３．３依靠信息技术提高安全管理水平
鄂曲水电站站址区域冬季漫长、气候寒冷，机组
运行和人员值班条件比较恶劣，所以，减少运行事
故、提高运行异常状况识别能力的有效方法就是将计
算机监控技术应用到安全管理中去，积极开发《计算
机安全应用监控系统》、《计算机安全生产评价系统》
等先进的信息技术，实现电站安全生产的闭环管理、
在线监控、全程监督，发现异常状况及时预警处理。
４运行效果
鄂曲水电站采取了以上防冰害工程措施后，有效
地降低了冰冻害对电站的不利影响，确保了电站在高
寒状态下的正常运行。该水电站自２００３年１０月投入
运行以来，连续经受多次冰凌和汛情考验，尤其是在
３．３．４搞好常规维护、确保设备正常运行水平
常规保养和维护能够有效地防止电站带“病”运
行、及时发现和消除安全隐患。所以，在恶劣的自然
２００８年初全国范围突遭冰雪灾害袭击中，鄂曲水电
站更是经受了超常条件下的检验，冰凌形成后，库区
大量冰凌冰块顺利通过ｌ 泄洪闸被排入下游河道，没
有冰块在沉沙池和进水口壅堵，拦污栅也没有发生冰
阻现象。说明鄂曲水电站的经验对于解决高原高寒地
条件下，更要做好电站设备设施的巡检和维护，养成
良好的工作习惯。尤其对一些关键工作内容或作业程
序，必须作为基本工作内容固定下来。例如，要求水
电的继电保护设施保持完好，电气设备每年应按规程
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
区水电站冬季冰冻害问题还是有一定参考借鉴价值的。
（责任编辑欧阳越）
１０１
2024年5月15日发(作者：雍玑)
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
史红光
（四川１美姑河水电开发有限公司，四川成都 ６１００７２）
摘要：鄂曲水电站地处高原高寒地带，冬季气温低，河水冰冻时间长，电站建设和运行面临防治冰
冻灾害等诸多问题，本文根据该电站所处地域的自然气候条件和枢纽设计布置，以及电站建设和冬季
运行实践，对国内寒冷地区水电站的相关经验进行了分析研究，总结提出了防冰冻设计和措施。这对
高寒地区水电站冬季运行具有一定参考作用。
关键词：高寒地带；冰冻期；水电站运行；鄂曲水电站
中图分类号：ＴＶ６９８．２６（２７１） 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—０８６０（２０１１）１１—００９５—０４
Ｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ
ＳＨＩ Ｈｏｎｇｇｕａｎｇ
（Ｓｉｅｈｕａｎ Ｍｅｉｈｕ Ｒｉｖｅｒ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００７２，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ａｎ ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｏｎｇｅｒ ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ ｄｕｒｉｎｇ ｗｉｎ—
ｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｒｏｓｔ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏ—
ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｒｅｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒａｃ—
ｔｉｃｅｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａ—
ｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｃｏｌｄ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ｈｅｒｅｉｎ；ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ａｎｔｉ—ｆｒｏｓｔ ｄｅｓｉｇｎｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｃｏｕｎｔｅｒ—
ｍｅａｓｕｒｅｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｈａｖｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｏｓｅ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ
ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈｉｎ ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎ；ｆｒｏｓｔ ｐｅｒｉｏｄ；ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；Ｅｑｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ
１ 工程概况
鄂曲水电站位于四川省甘孜州境内，站址布置在
高原地区，气候寒冷、冬季漫长，电站全年冰冻期运
行长达１８０多天。冬季冰块、冰凌随水流壅积坝前，
如果排冰措施不力，将导致冰块阻塞取水口、形成坝
雅砻江上游干流河道上，距离雅砻江源头２５０ ｋｍ。
电站装机容量为４×１ ６００ ｋＷ，库容１ ８９８．２５ Ｘ
１０ ｍ ，属小（１）型水电工程，该电站为坝后式电站，
前水位雍高，从而使电站不能正常发电，甚至危及大
坝运行安全。因此，充分考虑电站冰冻期运行措施是
确保工程安全的首要问题。
为正向进水，具备正向泄洪、冲沙、溢流、排冰功
能，枢纽布置较为集中，均在主坝轴线上。主要建筑
物从右至左依次为：挡水坝、３孔泄洪闸、发电厂
房、取水口、副坝、护堤等。其中，挡水坝布置于右
岸，为非溢流混凝土重力坝，坝高１６．５ ｉｎ，坝顶长
度８５ ｍ。
２工程条件
２．１水文地质条件
鄂曲水电站坝址海拔高程为３ ９９６ ｍ，气候寒冷
干燥、冬季漫长，四季不明显。根据气象资料统计，
多年平均气温一１．７０ ｑＣ，多年平均霜降日数３４５ ｄ，
鄂曲水电站主体工程于２００１年４月开工，２００３
年１０月４台机组相继投产发电，总工期２９个月。由
收稿日期：２０１１．０３．１４
于该工程区域地处四川、西藏、青海三省交界的青藏
Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４２ Ｎｏ ＩＩ
作者简介：史红光（１９６８一），男，高级ｌ［程师。
史红光∥鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
全年气温低于一３０．（）（】 的日数超过３１ ｄ，最大冻土
深度达１５０ ｃｍ。
鄂曲水电站所属河段河川径流主要由融雪水及降
雨形成，径流补给以冰川和永久性积雪消融水为主，
少部分来源于降水和地下水补给，其径流的大小与消
融冰雪水密切相关。多年平均流量７６．８２ ｍ ／ｓ，径流
具有年际丰枯变化小的特点。电站工程区出露地层为
卺系上统灰一深灰色变质砂岩、板岩以及第四系冲
积层、第四系残坡积层。库岸河间地块宽厚，并可见
零星基岩出露，不易产生大的塌滑体，Ｔ程地质条件
较为优越。
２．２主要冰害现象
雅砻江源头冬季河道水量小，冰凌严重，行凌
始于头年１０月，终于翌年３月，行凌期长达６个
月。因此在项目规划阶段就已经开始收集、分析冰
冻灾害可能造成的危害，并研究论证相应的工程预
防措施。
冰害主要以冰块为主，飘浮在水面，涌进进水
闸。加之库区水流流速过小，达不到输冰流速，容
易产生冰凌。电站运行过程中常因冰凌粘结、阻挤
不前而堵塞取水口和泄洪闸口，发生冰害。同时，
冰盖的静压力、流水的冲击力作用在水工建筑物
和水工金属结构物上，再加上冰雪团、冰凌和冰
块堵塞取水口拦污栅、泄洪闸闸门、壅积于挡水
坝前，使闸门活动部分与埋固部分被冰冻结在一
起以及门槽埋件工作表面结冰等。这些都将对电
站运行起到一定的危害作用，导致泄洪闸门不能
正常工作。
具体分析后认为，鄂曲电站可能产生的冰冻危害
大致有以下几点：（１）拦污栅前壅冰造成取水口封冻
堵死。（２）泄水道孔口尺寸小于排冰技术标准，形成
大冰块卡堵现象。（３）泄水道或排冰闸设置方向位置
不当，冰主流不能正常进入排冰闸。（４）泄水道或排
冰闸门冻死，不能正常启动。（５）坝前浮冰壅积，危
及大坝安全。
３冰冻防治措施
３．１ 工程设计技术措施
参考《水工建筑物抗冰冻设计规范》（ｓＬ ２１ １—
９８），结合鄂曲水电站枢纽型式以及坝址区域气候特
点，布置以下防冰害设计措施。
（１）泄洪闸兼具排冰功能，闸门门型采用平面闸
门设计布置。
（２）泄洪闸、进水口等工作门或事故闸门，设置
封闭保温的闸门室和启闭机室。
（３）排冰的泄洪闸门两侧埋固止水座板呈箱体
结构，定期浇注润滑油防止冰冻。闸门上部设置带
滑轮的起吊拉杆，并考虑运行时避免钢丝绳浸入水
中。
（４）泄洪闸、进水口闸门通气孔出口布置在保温
房内，门窗玻璃设置为双层，以避免冰冻期通气孔内
冻结冰盖。
（５）在进水口、泄洪闸等建筑物附近，布置专门
值班室和作业场地，以保证清冰运行人员及时值班作
业。
（６）前池设计：为保证冬季安全运行，前池容
积适当加大，容积应计入冬季正常水位运行时冰盖
所占有的容积，这样一是可以避免漫顶失事，二是
可以延长流程、减少河道冰块冲撞，使上游所进冰
凌均浮于水面之上，便于排除。在前池前端应充分
考虑导凌设置，将河道来冰导至排冰闸前集巾排
走，导凌设施与水流夹角不大于４５。为宜。『大】为排
冰闸门开肩时泄水导致水流加速，来水沿排冰闸
（道）方向形成泄洪水流，所以，能够充分利用水的
表面流速，使冰凌被平顺导人排冰闸，因而排冰耗
水量小，排冰效果也好。需要注意的是设计排冰闸
门结构尺寸和开启度时，必须充分考虑过闸排冰水
深应大于最大冰块厚度，闸孔宽度应大于最大冰块
宽度，出口应与陡坡平顺连接，陡坡宽度不小于排
冰闸闸孔宽度。
３．２工程防治控制性措施
设计原则和技术准则确定之后，还需要结合本Ｔ
程的具体条件和水力特点进行关键性设计，也就是如
何抓住控制性环节进行重点论证研究，解决制约性问
题。通过收集、研究国内相应地域条件下同类水利水
电工程运行状况，很容易发现：取水口是冰害多发或
关键地段。其原因是输冰水流被拦污栅拦阻后，流速
变小，冰凌拥挤不前，如果不能及时排除冰凌，将严
重影响机组正常发电运行。因此，工程设计巾排冰闸
或泄水道位置选择不适，以及排冰流量不足，将导致
排冰不利而发生冰害。所以，结合鄂曲水电站工程，
采取以下几条Ｔ程措施来防止冬季冰害对电站的不利
影响。
３．２．１ 输水流态控制
鄂曲水电站为低水头大流量的机组，发电引水
流量为ｌ８．３６×４ ｍ ／ｓ。该电站取水布置形式为正
向进水、正向引水发电，根据取水口正向水流平
稳、流速大的特点，由上游顺流而下的河水携带冰
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
凌前行，很容易直达取水口，所以，必须有效地控
制其流态。为此，借鉴拦沙坎的作用，在取水口前
池设置拦沙坎，并对漂浮于水流表层的冰凌阻拦或
改变流向。在鄂曲水电站设置拦沙坎时采用斜三角
布置（见图１），拦沙坎与进水口水流方向呈４５。角
度，这样可以对水流进行导向控制，使其具有侧向
导入泄洪闸的惯性。当需排冰时，提升一孔泄洪
闸，利用水流的惯性力顺势将冰凌导人泄洪闸，排
人下游河道。
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图１ 鄂曲水电站进水口布置示意图
拦沙坎排冰是否有效，与沉沙池容积有着密切的
关系：沉沙池容积过大，水流进人沉沙池后，由于断
面增大而表层流速下降，低于输冰流速，冰块停滞在
沉沙池不能排泄；沉沙池容积过小，冰块尚未形成侧
向导流惯性就到达进水口处，使进水口被冰冻堵塞。
所以，拦沙坎高度以低于进水口最低水位４０ ｃｍ为
宜。
３．２．２排冰技术措施
为使冰凌能够平顺地被导人泄洪闸中，控制表层
水流流态十分重要。所以，在沉沙池和１ 泄洪闸衔
接部位呈圆滑渐变段布置，这样可以使水流比较平顺
地流向泄洪闸孔。同时，在电站运行过程中，如果发
现闸墩部位有结冰或附着物，要及时清除，防止水流
受阻，使浮冰排泄流态受到影响。
排冰作业时，以１ 泄洪闸为排冰通道，尽可能
地减少输冰距离，避免输冰水流速度降低，导致冰凌
在其他闸门前壅积。根据实际运行情况，把１ 泄洪
闸作为专用排冰闸更为可取，优点是泄水兼排冰，运
行方便灵活。通常情况下，该闸门应保证每天提升至
水利水电技术第４２卷２０儿年第ｌ１期
史红光∥鄂曲水电站冰冻期运行安全措施论述
少１次。
３．２．３ 电站进水口
进水口防冰害设计应以排为主，并设计布置活
动拦污栅，捞取有害冰凌为辅。因此，进水口前段
设１道回转式格栅清污机，其后设置拦污栅。电站
进水口布置在拦污栅下游，采用正向进水，左右两
侧与沉沙池挡墙相连，进口型式采用有压喇叭口形
进水口。
进水口布置清污装置可以对直达取水口部位的
浮冰进行有效阻拦和清除，从工程措施上再次将进
入前池中的冰凌或冰块通过回转式清污机排出前
池，确保冰冻防治措施更为有效。因回转式清污机
的拦污栅栅条之间的宽度较小，故可以将前池中所
有影响机组运转的冰块及污物拦住，使机组得以顺
利发电。
３．３运行操作控制措施
高寒地区的小水电站在冬季能否确保安全运
行，不仅取决于技术措施，同样取决于运行措施是
否安全有效。运行措施不当将不可避免地造成冰凌
危害加剧，并影响电站安全运行。所以，为了有效
地降低或消除冰冻危害，必须对技术措施和运行手
段加以综合运用，才能使电站在高寒低温的情况下
能正常运行。
３．３．１ 采用临时超正常水位蓄水
电站在冬季运行过程中，为防止静冰压力作用，
坝前应保持有一条不结冰水域。由于高原地区极端自
然天气持续时间较长，加之冰冻减少来水量，使库区
水流流速减慢，导致库区水面容易结冰。为此，在电
站运行过程中，必须及时关注和掌握库区水面结冰状
况，当库区水面结冰超过一定厚度时，应及时开启或
关闭泄洪闸闸门，通过降低或抬高库区水位的方式，
达到人工破冰的效果。
３．３．２对管道进行保温维护
由于冰冻严重会造成机房内所有循环水管损坏、
爆裂，导致机组非正常停运。针对鄂曲水电站装机容
量较小，电站所处地域常年气温偏低的特点，如果仅
仅依靠常规保温措施，用发出的电来用于机房循环水
管的保温，保温所消耗的电量较大，不利于电站运行
效益。因此，有必要采取以下做法：针对电站所有供
水管道，紧贴管道表面用塑料薄膜裁制成４～５ ｃｍ宽
的塑料带绑扎缠绕，然后再用 ３０ ｍｍ的草绳绑扎缠
绕形成管道保温层。最后在草绳表面再抹一层作防水
用的石灰水泥砂浆作保温的外壳。另外在机房内所有
（下转第１０１页）
杨旭，等∥基于数据挖掘的三峡水库调度自动化系统水位数据质量研究
充。为了覆盖更多的异常数据，有２条途径：一是设
计更多的模型；二是经过条件组合可以将现有模型条
件重组，在过滤异常数据的同时减少对正常数据的误
判。
的是建立水位质量标准和相关制度，及时发现和处
理异常数据，保证数据有效可用，为未来数据库的
建立提供有力的支持。
通过深人研究相关指标，将实现水情数据自动
摘录。在水情数据质量达到有效标准后，对于方差
大的水位数据，即为流量变化大的时期，采取人机
交互的方式将此数据自动保存，并与相关信息关
联，进行描述化的数据挖掘。上下游流域水位波动
特性差别较大，变幅差别也较大，例如宜昌站最大
小时变幅较小，北碚站最大小时变幅较大，在后期
的继续研究工作中需要针对不同的区域进行参数的
选择和调整。
经仔细分析，为了提高模型的检出合格率，避
免正常的、波动较大的水位过程被误检，构建
ＨＤＡ （ ）＞Ⅱ一ＨＤＡ （ ）＜ｂ的模型。模型效果评价
见表３
表３基于混合指标模型检出合格率汇总
阈值
０＝２．ｂ＝１
０＝１．５．ｂ＝１．５
检出数量 人工判读合格数量 检出合格率／％
７２
９９
６５
７０
９０
７Ｏ
ｎ＝１．ｂ＝２ ｌｏｏ ６７ ６７
参考文献：
［１］ 张云涛，龚玲．数据挖掘原理与技术［Ｍ］．北京：电子ｑ２）ｌｋ出
版社，２ｏｏ４．
３结语
通过本文２个指标评价水位数据质量是远远不
够的，由于水位站之间的地理联系，可以建立相关
性进行异常数据分析；利用上游水位高于下游水位
的基本现象对三峡库区部分站点进行分析，可以在
完成异常数据过滤后的水位数据中，自动提取变幅
大的数据，供预报调度人员参考，从而提高工作效
率；可以将水位变化与雨量联系起来，还可以针对
水位数据做一些模型进行利用评价。但是最为紧迫
［２］ 赵新生，赵杰，吉俊峰．浅论数据挖掘与水文现代化［Ｊ］．人
民黄河，２００５（９）：２８．２９，３６．
［３］ 艾萍，倪伟新．我国水文数据挖掘技术研究的回顾与展望［Ｊ］．
计算机工程与应用，２００３（２８）：ｌ４．１７．
［４］ 刘字，周保红．三峡梯级水调自动化系统建设经验［Ｊ］．水电
自动化与大坝监测，２００５，２９（３）：１６－１９．
［５］ 杨敏．水文时间序列相似性模型的研究与应用［Ｄ］．南京：河
海大学，２００２．
（责任编辑陈小敏）
、一，
（上接第９７页）
规定进行一次试验，主要电气设备试验率应达
１００％，继电保护可靠率１００％。在此基础上，应严
格执行设备评定等级制度，保证电站设备完好率达到
９０％以上，其中一类设备达到８０％以上，主要设备
完好率达到１００％。
的门窗上都挂上棉帘，这样就保证了机房内的温度在
０℃以上。达到人工化冰的效果。
３．３．３依靠信息技术提高安全管理水平
鄂曲水电站站址区域冬季漫长、气候寒冷，机组
运行和人员值班条件比较恶劣，所以，减少运行事
故、提高运行异常状况识别能力的有效方法就是将计
算机监控技术应用到安全管理中去，积极开发《计算
机安全应用监控系统》、《计算机安全生产评价系统》
等先进的信息技术，实现电站安全生产的闭环管理、
在线监控、全程监督，发现异常状况及时预警处理。
４运行效果
鄂曲水电站采取了以上防冰害工程措施后，有效
地降低了冰冻害对电站的不利影响，确保了电站在高
寒状态下的正常运行。该水电站自２００３年１０月投入
运行以来，连续经受多次冰凌和汛情考验，尤其是在
３．３．４搞好常规维护、确保设备正常运行水平
常规保养和维护能够有效地防止电站带“病”运
行、及时发现和消除安全隐患。所以，在恶劣的自然
２００８年初全国范围突遭冰雪灾害袭击中，鄂曲水电
站更是经受了超常条件下的检验，冰凌形成后，库区
大量冰凌冰块顺利通过ｌ 泄洪闸被排入下游河道，没
有冰块在沉沙池和进水口壅堵，拦污栅也没有发生冰
阻现象。说明鄂曲水电站的经验对于解决高原高寒地
条件下，更要做好电站设备设施的巡检和维护，养成
良好的工作习惯。尤其对一些关键工作内容或作业程
序，必须作为基本工作内容固定下来。例如，要求水
电的继电保护设施保持完好，电气设备每年应按规程
水利水电技术第４２卷２０１１年第１１期
区水电站冬季冰冻害问题还是有一定参考借鉴价值的。
（责任编辑欧阳越）
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