CN105648993A - 一种破冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破冰方法，它包括将水底具有较高温度的水通过人工干涉方式不断移动到水面，可以使水面水始终保持在0℃以上，从而达到最大限度的阻止水面结冰、增大破冰面积、节约电能、降低造价的目的。这种技术方法的推广和应用，将以最小的代价(最小的能源消耗、最简单的结构方式、最便捷的施工方式)换取最大的破冰效果成为现实。本项技术发明应用广泛，正确应用该项技术，将对水工建筑物及水工设施防冰抗冰、促进渔业生产、冬季港口航道破冰产生重大意义。

Description

一种破冰方法

技术领域

本发明涉及一种破冰方法，具体为一种喷水破冰技术。

技术背景

在我国北方冬季，水库、江河结冰现象很普遍，这给水工建筑和水工设施带来严重的安全隐患。70年代为了阻止水面结冰，人们提出了一种破冰理念：就是通过水的动能作用搅动水面，使水面处于运动状态，进而达到阻止结冰、破冰目的，按照这一原理人们提出了通过水泵抽水向水面浇水，进而阻止水面结冰的技术方法。按照这一理念，80年代又提出了空压机吹泡搅动水破冰技术、高压喷水破冰技术(压力水射流法)等。由于技术原理上的误导，导致由此推动的一系列技术破冰效果并不理想，而且耗能巨大、结构复杂、难以推广应用。

发明内容

本项发明——一种喷水破冰技术方法，很好的解决了上述问题，利用水泵或改变运动水的流态，将水底部具有较高温度的水带到水面，从而达到破冰效果。

在我国北方冬季期间，水库、江河、港口大部分都要结冰，但水底层的温度要明显高于水面，本发明充分利用水本身所具有的热能，在确保热能供应的基础上，尽量减少动能作用，从而达到最大限度的阻止水面结冰、增大破冰面积、节约电能、降低造价的目的，实践表明这种方法能很好的提高破冰效果，而且节约了大量能耗。本项发明对于确保水工建筑和水工设施安全、促进渔业生产、发展港口航运都有着重要意义。

本发明的目的通过下述技术方式予以实现；它包括将水底具有较高温度的水通过人工干涉方式不断移动到水面，使水面水始终保持在0℃以上，以达到阻止结冰、破冰目的。

具体实施方式

水在0℃至4℃之间的容重差很小(4℃是1，接近0℃是0.9999)，这使得水面较高温度的水不会快速沉入水底，有较长的时间保持在0℃以上，阻止结冰；水的比热容达到4200j/kg×℃，使得水的储热能力很强，有足够的能力平衡外部冷空气的影响。也就是说采用本发明喷水破冰技术方法，只是通过移动很少量的水，就会达到很好的破冰效果。采用水泵抽水方式由于都是在水体内部进行，选用水泵可以选择小扬程潜水泵，耗用电能也就很小。具体技术设计可以是多种多样的，采用何种方式需要根据水流状况、建筑物形式、周围可以利用的条件等进行确定，破冰主要采取以下方式：

1、直接破冰方式。这是一种最简单的方式，即将破冰的水面区域水底安装潜水泵，直接将出水口放在水面附近，开启水泵抽水即可。喷水口的固定可以采用浮筒、绳索等方式。水泵的流量可以根据计划破冰面积而定，一般情况下每100m²需要流量2～31/s即可。

2、在建筑物周围布置喷水管。喷水管的供水方式可以是水泵，水泵取水口要尽可能靠近水底，以获取较高温度的水；喷水管应位于水面以下，固定喷水管可以采用浮子、浮筒或绳索；喷水孔应向上，且位于水面以下，以防止水冲出水面造成不必要的热量损失；喷水管由于位于水体内部不需要多高的强度，可以采用塑料管等。供水流量可以是每100m0.8～1.51/s。

3、利用水的流动性破冰。在冬季许多情况下，河流、渠道的水是流动的，这种情况下，表层被冰盖所覆盖，而下面的水在不断地流动，利用水下导流装置，将小部分的底层水导入水面，就可以达到阻止水面结冰的目的。

4、航道破冰。我国北方地区的渤海湾冬季结冰厚度20～25cm，冰盖向海内延伸可达70～90km，平均水深12.5m，海底水温最低为4℃。较高的海底水温和良好的水深条件为本项技术的充分发挥提供了良好的先决条件。利用本项技术可以充分利用海流状况，在预设航道上布置多道喷水管，喷水管间距视航道需要最小间距确定，喷水管用浮子或浮筒固定，下面由水泵和供水管道组成。

在具体喷水破冰技术设计中还应注意以下几点：

①、该技术的破冰效果只与流量有关，与扬程无关，所以选取潜水泵应尽可能选取低扬程水泵，这样可以节约大量电能，减少不必要的电能损耗。

②、为减少水体热能在冷空气中的散失，喷水口流速应在确保流量和破冰区域限制的基础上尽量减小，如有条件喷水口应放在水面以下，并使水从喷孔流出后能够依靠其流速冲入水面，这样可以大大减少热量损失，建议喷水孔位于水面以下30～10cm。

③、喷水破冰应尽可能使喷出的水完全在水面上做水平缓慢流动，潜水泵取水位置应尽量远离喷水点，以减少或避免形成水流小循环，避免使刚刚抽到水面的热水加速下沉并进入潜水泵。

④、喷水管只是用于导水、喷水的，并且水管内的水又不是高速的，如果使喷水管全部浸入水中，由于受到水的浮力作用，喷水管受力很小，喷水管的强度几乎不做要求，因此喷水管甚至可以是布料甚至薄塑料的柔性材料。

⑤、水面结冰速率是随气温变化而变化的，许多地区冬季并不是全天气温都是在0℃以下，而在0℃以上的时间里是不需要开启水泵破冰的，因此将水泵开机系统设计为随温度变化而变化开机时间的智能系统，可以大大减少用电电能。

⑥、破冰区域内的水流环境对破冰区域会产生很大影响，破冰设计应充分利用水流环境做好破冰设计。如果水体是流动的，可以充分利用水体的流动性，对于海流、河流取水口要面向水流方向，并且位于喷水管的上游侧，而喷水管应位于破冰场地的上游侧。

Claims (1)

1.一种破冰方法，其特征是：它包括将水底具有较高温度的水通过人工干涉方式不断移动到水面，可以使水面水始终保持在0℃以上，以达到阻止结冰、破冰目的。