关于冬季农村供水防冻的研究分析.docx
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1、关于冬季农村供水防冻的研究分析一、农村供水冬季冻害问题与原因分析1 .冬季供水冻害问题表现农村供水工程冻害会出现在从水源到水龙头的供水全过程中。一是水源冻结,取水口无法取水。二是蓄水池、清水池等构筑物冻结,水池内部水流不畅,影响净水设施正常工作,导致水质不达标或出水管道不能正常供水。三是供水管道冻结,尤其是在晚间零度以下的低温情况,管道内部水流结冰,导致主管、支管、入户管道不通水。四是管网附属设施冻结,如管道沿线安装的进(排)气阀、减压阀、泄水阀、检修阀等阀门冻结,使管道压力、流量受到影响,直接威胁管道的安全运行。五是供水末端水龙头冻结,农村用水户取水设施多布置在户外,冬季水龙头冻结出现不通水
2、的现象较为普遍。2 .农村供水冻害分布特点一般认为冬季平均气温较低的高海拔和高纬度地区农村供水工程容易发生冻害。这些地区通常包括我国特别寒冷的东北地区、华北地区,以及青藏高原等高海拔地区。东北地区冬季漫长气候寒冷,冰冻时间一般为每年的11月至次年的4月底,华北地区冰冻时间一般为每年的12月至次年的2月。近年来,随着全球气候变化,极端天气增多增强,冬季气温骤降,对我国许多非传统寒冷地区的冬季农村供水造成了较大影响。根据冻土处于冻结状态持续时间的不同,一般可分为短时冻土、季节性冻土以及多年冻o在我国,季节性冻土分布范围广,约占国土面积的53.5%,主要分布在北纬30。以北地区。根据不同的冻土类型,
3、我国可划分为7个冻土分区,除我国最南部为非冻土区外,其他区域均有不同类型的冻土,若农村供水管道埋深未达到冻土深以下,则会发生冬季冻害。如西北黄土地区,虽然黄土的保温性能较好,但近年来极端天气造成冬季气温低于常年,当地一般管道埋深已不足以起到防冻作用。又如部分南方地区,其农村供水工程均遇到不同程度的冬季冻害。3 .冬季冻害原因分析造成农村供水工程水工建(构)筑物及管网结冻的原因可分为自然因素、工程体系因素和运行管护因素。自然因素可概括为气候寒冷、冰冻期长、冻土层深、气压低等四个方面。在冬季气温低的条件下,供水建(构)筑物在地基土冻胀作用、融沉作用下遭到破坏,管网则会因其中的水结冰而冻裂。通常供水
4、工程的建筑物基础与冻土胶结在一起,冻土对建筑物基础产生冻胀力,当冻胀力足以造成建筑物变形或丧失稳定性时,建筑物便会产生冻胀破坏,这是低温下冻土区水工建筑物遭受冻胀破坏的主要原因。此外,冻土在春季消融时,土体强度降低,水工建筑物基础滑动或塌陷,砌体隆起、开裂、滑动和塌陷,造成破坏。在历年冻融循环及寒冻风化作用下,供水主管冻裂及水工建筑物也会加速老化甚至破坏。工程体系因素主要有设计不合理、施工不规范、建设标准低等,具体表现在以下几个方面。设计时不结合冻土区客观实际情况,对地基土冻胀力的作用考虑不充分或不予考虑,同时又未采取防冻害办法和措施,水工建筑物在地基土冻胀力作用下丧失稳定性而受到破坏。在未充
5、分考虑极端气候条件的情况下,设计水工建筑物混凝土的配合比、水灰比过高或混凝土标号过低,输(配)水主管埋深不够等,均会造成农村供水工程水工建筑物冻害和水管冻裂。施工不规范也会造成水工建筑物冻害破坏,如施工时灌浆不满、墙背不勾缝不平整,混凝土建筑物振捣不密实,形成蜂窝、麻面,冬季寒冷时容易形成冰楔或挂霜结露,会引起不规则裂缝或水平裂缝。此外,部分农村供水工程使用的建材与管材标准低,冬季防冻保暖作用不明显。运行管护因素主要体现在老旧工程年久失修、重建轻管突出、管护人员缺乏、管护能力薄弱、管护资金缺乏等方面。各地防冻灾应急机制不完善,冬季低温条件下对工程的日常巡查不到位,缺乏充足的管护人员与经费,工程
6、防冻有关的规范制度不到位,往往会造成农村供水工程冻灾损失的扩大。二、农村供水防冻实践1 .传统防冻技术实践针对冬季供水设施易冻结问题,从水源到水龙头的各个关键环节,各地在实践中总结了一些因地制宜的防冻措施。(1)蓄水池等建(构)筑物防冻为防止取水口冻结导致无法正常取用水,经常采用将蓄水池、清水池的墙壁加厚设计,或采取增加保温层、加厚覆土层等措施,保证水源水的流动。(2)净化消毒设备防冻一般将电气控制设备安装在室内,采用火炉或锅炉取暖。室外的混凝池、沉淀池、过滤池等设施,可根据天气情况,适当调节池内水流的流速,防止池表面低温结冻而影响水质净化效果。(3)输配水管网及管道附属设施防冻在工程设计时考
7、虑当地冻土深,一般将输配水管道敷设在冻土层以下来防止管道冻结。管道工程注重“两头暖、中间深”的做法,即水源工程和入户水龙头做好保暖措施,管道埋深在冻土层以下。而对于地下水水位较高的、岩石层开挖困难的地区,采取“浅埋+保温材料+覆土”等防冻技术,布置在户外的明管常采用旧衣服、旧棉絮、海绵、泡沫等材料包裹防冻;针对管道附属设施,一般在夜晚将阀门打开,放空管道和阀体内存水,以防阀体内水结冰或阀门冻裂。(4)末端供水设施防冻布置在检修井内的水表采用装填麦草袋、废旧地膜等加强保温,或在井盖上覆盖旧棉被、塑料布等材料保温。户外水龙头一般用泡沫、海绵或旧衣物包裹防冻,有些地区为防止水龙头冻结经常将水龙头打开
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