20万立方米每天河流取水工程工艺设计(7)
2.3.4河流的冰冻情况
北方地区冬季随着气温降低，当温度降至OOC 以下时，河水开始结冻。因此，河流在冬季分为冻结期、封冻期和解冻期三个阶段。
北方地区大多数河流冰情严重，如黄河中上游一部分地区在北纬360~41 。之间，冬天气温低，河面结冰封冻，封冻期约为2～3 个月;松花江、黑龙江处在北纬43 。以北，结冰时间更长，封冻期达4～5个月。一般河流的封冻期，随气温和河流水文条件(静水和流动)而不同，若河流的流速较小(如小于O.4～0.5m/s) ，则河面很快形成冰盖;若流速较大(如大于O.4～0.5m/s) ，则河面不能很快形成冰盖，并由于水流的紊动作用而使整个河水受到过度冷却，水温降至-O.005～ -0.020C ，水中便出现细小的冰晶，冰晶和过度冷却水流接触，逐渐增大成冰絮，便形成了所谓水内冰，或称为深冰。水内冰为结于河底或水中物体上的冰，一般为白色或暗白色，呈海绵、鱼鳞、羽毛、梅花、米粒、豆粒状多孔而不透明的冰体，冰内往往含有泥砂、小石子及草根等。西北某些地区称此为"麻浮"。这种现象一般出现在河底的底冰上，或出现在悬移于河水中和浮在河水表面的冰屑和冰絮上。河水从流冰开始直至河流全部封冻之前，这段时间称为冬季流冰期。随着河面冰块数量增多，最后聚集和冻结而形成冰盖，使河流完全冻结。冰盖厚度随时间和气温的下降逐渐增厚。我国各江河的冰盖厚度为：东北松花江哈尔滨河段可达1.Om ，黑龙江一月间最大可达1.8m ，辽河水系为O.6～0.8m ，黄河流域包头河段为1.1m 。
春季随着气温不断上升，当水温高于OOC 时，河冰就开始融化。靠近河岸的冰融化最快，因为岸边土石传导热量很快或者由于地表水流入的结果。沿岸冰融化之后，冰盖浮在河面上，在温差和水流推动等因素的影响下，冰盖很容易被分裂成为冰块，这就开始形成春季流冰期。
河流冰冻过程，对于取水构筑物的正常运行有很大影响。在冬季流冰期，由于悬浮在水中的冰晶和初冰，极易附着在取水口的格栅上，增加水头损失，甚至会很快地把格栅冻结堵塞，影响取水。由于清除堵塞需用人力多，而且劳动强度大，所以必须采取各种防冰措施。若冰絮流入输水管内，还会造成管道墙塞，甚至造成整个给水系统陷于停顿。有时因冰块体积较大，并在取水构筑物附近堆积，而培塞取水口。所以，设计取水构筑物时，要考虑冰的压力和巨大冰块的撞击力量。如在水库中取水，由于冰压对取水塔挤压，而使取水构筑物产生位移和断裂。
有的河水流速特别大，不能形成冰盖，这种河段称为冰穴。在这种河段及其下游水中的潜冰较多，而且存在于整个封冻期。有时，潜冰在冰盖下部聚集而形成冰坝(冰塞) ,致使河水猛烈上涨，威胁取水构筑物的安全。
总之，在北方河流选择取水构筑物位置时，除研究河岸和河道径流条件外，还应该了解、河流冻结情况和冰凌资料。要很好地考虑冰凌和冰压对取水构筑物的影响。
2.3.5水工构筑物及天然障碍物
河道中常建有各种水工构筑物和存在着天然障碍物(如矶头、石梁等) ，由此均会引起河流的水力条件及河床形态的变化，所以在选择取水构筑物位置时，必须对已有的水工构筑物和天然障碍物进行研究，通过实地调查估计其发展趋势，采取适当措施。同时，在已建成的取水构筑物附近新建水工构筑物时，也要分析研究河道情况，防止引起对已建取水构筑物的不利影响。
河道中的水工构筑物种类和形式很多，一般包括桥梁、拦河坝、丁坝、码头、水库、护岸等水利工程及污水排出口等，这些水工构筑物对于河道的流速、流向、水深和水质等都会有很大影响，甚至可能使河槽发生沉积、冲刷位移，并严重污染水质。因此，选择取水口位置时，一般应避开这些水工构筑物和天然障碍物的影响范围，否则应采取必要的措施。