[00143902]咸寒区渠道冻害评估与处治技术

项目名称：咸寒区渠道冻害评估与处治技术 本项目是水利部公益性行业科研专项项目,属于公共安全及资源、能源领域。 输水渠道工程的建设与安全运行对水资源的合理配置至关重要,尤其对我国新疆地区,水资源严重短缺,冬季气候寒冷,极端气温可达-40℃,加之部分地区地下水为咸水,属于典型的咸寒区。在渠基土的冻胀-融沉作用下,渠道结构损毁严重,渠道无法正常运行,每年需要耗费大量人力和财力进行维修,既浪费宝贵水资源,又影响了输水效益。 本项目针对新疆长距离输水渠道的冻害问题,通过现场调研、室内试验、离心模型试验和现场试验,结合北疆地区大型渠道的建设与维修工程,对咸寒区渠道冻害安全评价指标体系和方法、渠道冻害自动化监测和分析评估预报、渠道冻害的成套防护和修复技术等进行了深入系统的研究。主要研究内容和成果如下： （1）研制了输水渠道冻融过程离心模型试验设备和技术：开发了渠道冻融过程离心模型试验成套设备,包括热交换系统、循环冷却水试验系统、渠道冻融离心模型专用试验箱和直流回弹式位移测量系统。该系统可以模拟各种类型渠道冻融循环全过程,温控范围达-40℃～30℃,为探索渠道冻害机理与冻害处治方案决策提供了新的研究手段。 （2）建立了咸寒区渠道冻害安全评价指标体系和定量评价方法：通过调研和大量室内及现场试验,明确了渠道冻害和盐害的主要影响因子与影响程度。基于渠道冻害安全度的概念,采用多目标线性加权函数法,建立了咸寒区渠道冻害安全评价指标体系和评价模型,为渠道冻害安全评价提供了技术支撑。 （3）提出了基于土水温力耦合的输水渠道冻害监测系统与分析评估预警系统：针对高寒无人区等恶劣环境,基于无线网络数据传输技术,通过智能传感器和测控单元,开发了渠道冻害远程自动化监测系统,可对影响渠道冻害的各种指标进行实时的监测。开发了冻害分析评估预报预警系统,实现了咸寒区输水渠道冻害的科学预报。 （4）开发了盐冻等复杂条件下渠道的快速修复新材料和新工艺：研发了防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀改性树脂乳液砂浆,其抗硫酸盐侵蚀能力大幅提高,养护周期大幅缩短。提出了渠道混凝土衬砌不同形式裂缝的修复工艺及流程,形成了盐冻等复杂条件下咸寒区渠道混凝土衬砌的的快速维修技术。 （5）研发了咸寒区渠道冻害处治大型机械化施工成套设备：包括斜坡式胶结砂垫层摊铺机、衬砌混凝土封闭式养护装置等。开发了水泥胶结砂垫层+复合土工膜+现浇混凝土板的渠道综合防渗防冻胀结构,提出了大型渠道建设的机械化衬砌施工工法,有效控制了渠道冻害的发生。 项目研究成果已经在北疆供水西干渠维修工程中广泛应用,实现将渠道运行期延长12天/年,减少输水渗漏损失1000万m3/年,为克拉玛依市年增加供水量4300万m3。渠道机械化施工设备已在北疆某长距离渠道建设工程中全线应用,节省工程投资1亿多元,有效控制了施工质量和冻害的发生。本项目成果的推广应用,对于调配新疆水资源,保障北疆地区工农业生产的发展和人民的生活安定具有非常重要的意义。