1.课题来源与背景 "严寒地区水利设施防冰冻破坏技术研究"课题来源于黑龙江省博士后管理办公室，合同编号LBH-Q14150。 已有的研究及调研显示，河冰问题给严寒地区的黑龙江水利工程带来诸多危害及破坏，例如冰凌洪水、冰盖对渠道护坡、水库大坝的破坏等。为此，须要结合黑龙江省气候特点分析，调研分析黑龙江省冰冻产生时间，形成原因，表现形式及发生、发展规律；优化优化水库、堤防等水工建筑物防冰冻破坏设计；研发新型防护材料与结构，缓解冰冻破坏。 2.研究目的与意义 黑龙江地处北方地区，冬季气候寒冷，冰冻在产生灾害的同时，对水利设施及水工建筑产生明显的破坏作用，具体表现为冰坝洪水、冰花阻塞、冰推破坏、冰拔破坏、冻冰冲击破坏、静冰压力破坏。为预防、解决冰冻对黑龙江地区水利工程产生的破坏作用，提升水利设施冬季运营的安全性及服役寿命期内的经济性，开展严寒地区水利设施防冰冻破坏技术研究已成为当务之急。形成的相关技术成果，不仅具有较为广阔的应用前景，而且将在一定程度上提高黑龙江省水利设施在修筑、管养、维护过程中经济效益。 3.主要技术内容及成果 1）通过实地调研及历史资料总结，建立黑龙江省冰情数据库，分析黑龙江省冰冻产生时间，形成原因，表现形式及发生、发展规律。开展黑龙江、嫩江、松花江干流冰害调查，确定冰害产生的重点区段及形成原因。 2）基于冰情数据库，建立黑龙江省江河干流冰情预报模型，实现冰情数据上报、筛选、查询、导出Excel、打印PDF和冰情的实时预测。根据建立的BP模型对黑龙江省某干流某水位站的流凌日期、封江日期和开江日期进行预报，预报结果为甲等预报。 3）模拟黑龙江省江河干流冰冻情况及黑龙江省水库冰冻情况，开展冰凌、冰冻对水工建筑侵蚀作用模型试验；在弯道凹岸布置冰坝可以起到削弱冰排撞击河岸的效果，长丁坝优于短丁坝，双丁坝优于单丁坝，丁坝越长束窄河道的程度越高。 4）基于模型试验结果分析与总结，进行堤防、坝体防冰冻优化设计；根据现场调研和模型试验结果，提出以"抗"（加强型帖坡防护结构和直立式护岸结构）、"避"（丁坝）、"阻"（异形块护坡结构）的冰凌侵蚀防护方案。 5）开发分别应用于钢质材料与混凝土材料表面的防冰涂层，开发的防冰涂层最佳配合比为水灰比0.3，聚合物H掺量10%，材料I掺量5%，材料J掺量1%。 6）开发可防冰、除冰的高性能碳纤维导热、导电混凝土。并把新材料应用在寒区水工建筑物上融雪化冰上，对其防冰除冰效果进行研究，结果表明，通电2h后，A组表面温升大于B组，A组融雪化冰效率ηa=19.75%，B组的融雪化冰效率ηb=18.32%。 7）专利：申报专利2项，其中1项已授权，1项正在受理。 8）新技术：提出堤防、坝体防冰冻优化设计方案1项。 9）新产品：研发2项新产品，其中1项是新型防冰涂层新产品，另一项是防冰除冰导电导热碳纤维混凝土新产品。 10）论文： 发表学术论文2篇。 4.创见与创新 1）建立了黑龙江省冰情数据库和预报模型，模拟了黑龙江省特定气候条件和水流条件下，冰花产生、冰盖形成，演变和消减等过程。 2）开发了应用于钢质材料与混凝土材料表面的防冰涂层和可防冰、除冰的高性能碳纤维导热、导电混凝土两种新材料。 5.经济效益，存在的问题 课题的顺利实施，将在一定程度上缓解冰冻对黑龙江省水利设施的破坏作用，降低堤防、水库在全寿命周期内的管养、维护甚至修补的费用，提升黑龙江省水利设施在寒冷气候条件下运营的经济性，保证黑龙江省寒区环境下的水利设施建设优质、高效进行。 6.历年获奖情况 无

黑龙江省水利科学研究院

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