DB21-T 3381-2021北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)規(guī)程

ICS93.160

CCSP59

21

遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB21/T3381—2021

北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationforantifreezingofhydraulicstructuresinnortherncoldarea

DB21/T3381—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由遼寧省水利廳提出并歸口。

本文件起草單位：遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院

有限公司、遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司、遼寧省白石水庫管理局有限責(zé)任公司、遼寧省湯

河水庫管理局有限責(zé)任公司、綏中縣猴山水庫建設(shè)管理局。

本文件主要起草人：王健、汪玉君、徐志林、汪魁峰、夏海江、宗兆博、宋立元、蘇煒煥、王興華、

艾新春、馬洪山、張欣、宮旭、張瑞、楊春旗、姜濤、湯彥明、吳碩、楊毅、張玉東、高寬、李偉榕、

韓炯清、凡久彬、王惟一、楊勇、馬忠華、常世華、邵大明、董雪、王鐵、馬強、王巖、徐廣忠、張忠

孝、叢日軍、韓穎異、胡慶武、馬路、華玉多、曹云龍、關(guān)凱倫、叢日凡、趙琳、焦立猛、狄旭東、王

烈、潘興輝、孫放、倪自榮、劉先鋒、賈輝、王剛、張更元。

本文件發(fā)布實施后，任何單位和個人如有問題和意見建議，均可以通過來電和來函等方式進行反饋，

我們將及時答復(fù)并認(rèn)真處理，根據(jù)實際情況依法進行評估及復(fù)審。

歸口管理部門通信地址：遼寧省水利廳（沈陽市和平區(qū)十四緯路5號），聯(lián)系電話

文件起草單位通信地址：遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司（沈陽市和平區(qū)十四緯路5-4號），

聯(lián)系電話

III

DB21/T3381—2021

引言

本文件的發(fā)布機構(gòu)提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及到第10章風(fēng)機吹泡法相關(guān)的專利的使用。

本文件的發(fā)布機構(gòu)對于該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。

該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構(gòu)承諾，他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，

就專利授權(quán)許可進行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)

系方式獲得：

專利持有人姓名：宋立元，汪魁峰，夏海江等。

地址：遼寧省沈陽市和平區(qū)十四緯路5-4號。

請注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)

任。

IV

DB21/T3381—2021

北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)冰蓋開槽法、保溫板法、壓力水射流法、壓力空氣吹泡法、風(fēng)機吹

泡法、門葉電熱法、埋件電熱法等防冰凍技術(shù)、防冰凍技術(shù)評價指標(biāo)和監(jiān)測的要求。

本文件適用于北方寒區(qū)擋水和泄水建筑物、取水和輸水建筑物、泵站和電站建筑物、閘涵建筑物、

水工金屬結(jié)構(gòu)等防冰凍設(shè)計與管理。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB50199水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50662水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范

NB/T35024水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范

SL211水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1凍結(jié)指數(shù)

整個冰凍期內(nèi)日平均溫度低于0℃的日平均氣溫逐日積累值。

3.2冰蓋

水體表面形成的大面積冰層。

3.3靜冰壓力

靜止冰蓋升溫膨脹對水工結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力。

3.4武開江

冰蓋尚未解體前，由于氣象和水力因素突變將冰蓋鼓開，形成大量流冰的現(xiàn)象。

4基本規(guī)定

4.1水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)設(shè)計應(yīng)符合下列基本規(guī)定：

a)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)設(shè)計應(yīng)因地制宜、安全可靠、經(jīng)濟合理和實用美觀；

1

DB21/T3381—2021

b)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)設(shè)計應(yīng)充分掌握水工結(jié)構(gòu)所在地的自然條件、施工和運行條件等基本資

料；

c)應(yīng)根據(jù)冰凍作用的因素、危害程度、建筑物的級別及其型式，確定防冰凍技術(shù)設(shè)計方案，并

應(yīng)提出對施工和運行方面的要求；

d)對受冰凍作用嚴(yán)重的工程應(yīng)進行專門研究；

e)可結(jié)合具體工程采用防冰凍作用的先進技術(shù)。

4.2水工結(jié)構(gòu)的防冰凍技術(shù)設(shè)計除應(yīng)滿足本文件規(guī)定外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行國家及行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

5基本資料收集

5.1一般規(guī)定

水工結(jié)構(gòu)的防冰凍技術(shù)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)需要取得水工結(jié)構(gòu)的建筑物級別、工程地點的氣象、冰情等基

本資料。

5.2結(jié)構(gòu)安全級別

水工結(jié)構(gòu)的防冰凍技術(shù)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)水工建筑物級別，采用不同結(jié)構(gòu)安全級別，選用不同結(jié)構(gòu)安

全系數(shù)。水工結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全級別，根據(jù)其在水工建筑物中的部位、本身破壞對水工建筑物的

安全影響，可比水工建筑物的結(jié)構(gòu)級別降低一級，但不應(yīng)低于Ⅲ級。水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別的劃分應(yīng)

符合GB50199中的規(guī)定，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的選取應(yīng)符合本文件表1的規(guī)定。

表1水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級別及安全系數(shù)

水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全級別水工建筑物級別結(jié)構(gòu)安全系數(shù)

Ⅰ11.25

Ⅱ2、31.25

Ⅲ4、51.20

5.3氣象資料

氣象資料應(yīng)包括工程地點的年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最低日平均氣溫、凍結(jié)指數(shù)、冬季風(fēng)向

和風(fēng)速等。氣象資料應(yīng)采用當(dāng)?shù)鼗驐l件相似的鄰近氣象臺（站）的實際觀測值，其統(tǒng)計系列年限不應(yīng)少

于最近20年。

5.4氣候分區(qū)

氣候分區(qū)的劃分應(yīng)符合下列要求：

a)最冷月平均氣溫ta＜-l0℃時，應(yīng)劃分為嚴(yán)寒區(qū)。

b)最冷月平均氣溫-l0℃≤ta≤-3℃時，應(yīng)劃分為寒冷區(qū)。

c)最冷月平均氣溫ta＞-3℃時，應(yīng)劃分為溫和區(qū)。

5.5凍結(jié)指數(shù)

設(shè)計采用的凍結(jié)指數(shù)應(yīng)取歷年最大值，其統(tǒng)計系列年限不應(yīng)少于最近20年。

5.6冰情資料

2

DB21/T3381—2021

冰情資料應(yīng)包括封冰（凍）日期、解冰（凍）日期、流冰歷時、冰厚、冰塊尺寸、冰流量、流冰總

量、流冰種類及性質(zhì)、武開江概率等。冰情資料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼗虮橄嗨频暮恿?、水庫的觀測資料確定。

無實測資料時，宜通過實地調(diào)查確定；條件不具備時，可按照GB/T50662確定的方法執(zhí)行。

6冰蓋開槽法

6.1一般規(guī)定

冰蓋開槽法防冰凍技術(shù)適用于水工金屬結(jié)構(gòu)和水工混凝土結(jié)構(gòu)迎水側(cè)。該技術(shù)簡單直接，但除冰效

率低且存在安全隱患，適用于各級別的水利工程。

6.2技術(shù)要求

6.2.1采用冰蓋開槽法時，在水工結(jié)構(gòu)前冰蓋上用人工或機械開一冰槽露出水面，并將碎冰撈出，且

需定時循環(huán)作業(yè)，同時要注意人身安全和設(shè)備安全。

6.2.2人工開槽采用的主要設(shè)備為冰镩，機械除冰采用的主要設(shè)備為電動冰鉆等。

6.2.3采用冰蓋開槽法防止水工結(jié)構(gòu)承受靜冰壓力作用時，水槽寬度由開槽設(shè)備確定，但不宜小于

400mm，并應(yīng)始終保持水槽內(nèi)結(jié)冰厚度不大于10mm。

6.2.4采用冰蓋開槽法防冰凍技術(shù)還應(yīng)符合GB/T50662中的規(guī)定。

7保溫板法

7.1一般規(guī)定

保溫板法防冰凍技術(shù)適用于水工金屬結(jié)構(gòu)迎水側(cè)，該技術(shù)不能保證消除冰靜壓力，適用于工程級別

較低的中小型水利工程。

7.2技術(shù)要求

7.2.1采用保溫板法防止門葉承受靜冰壓力作用時，可在結(jié)冰初期沿閘門跨度連續(xù)鋪設(shè)保溫板，其上

覆蓋一層塑料薄膜，并在其上與四周壓載防風(fēng)。當(dāng)采用聚苯乙烯泡沫板，板的導(dǎo)熱率λx≤0.03W/(m·℃)

和體積吸水率wx≤2％時，其保溫板尺寸可按公式（1）和公式（2）計算：

????=0.15????????········································································(1)

?=3.0????????··········································································(2)

式中：

????——聚苯乙烯保溫板厚度（m）；

?——聚苯乙烯保溫板的鋪設(shè)寬度（m）；

????????——水庫冰蓋最大厚度（m），可按照GB/T50662確定的方法計算。

7.2.2采用保溫板法防冰凍技術(shù)還應(yīng)符合SL211中的規(guī)定。

8壓力水射流法

8.1一般規(guī)定

壓力水射流法防冰凍技術(shù)適用于水工金屬結(jié)構(gòu)和水工混凝土結(jié)構(gòu)迎水側(cè)，適用于各級別的水利工程。

8.2技術(shù)要求

3

DB21/T3381—2021

8.2.1壓力水射流法可采用全段定時或分段定時射流，不宜采用連續(xù)射流。

8.2.2采用壓力水射流法時，所提供的水溫不應(yīng)低于0.4℃。

8.2.3壓力水射流法的射流管與水工結(jié)構(gòu)迎水側(cè)外緣的距離不應(yīng)小于3m。

8.2.4壓力水射流法可采用潛水泵供水，具體要求應(yīng)符合GB/T50662中的規(guī)定。

8.2.5潛水泵流量可按公式（3）計算：

1.7??

??=············································································(3)

??

式中：

3

??——潛水泵流量（m/h）；

?——冰蓋下水溫補給的熱流量（kW）；

——潛水泵放置水深?處的水溫（℃）。

8.2.6冰蓋下水深?處的水溫應(yīng)由實測確定。無實測資料時，可按經(jīng)驗公式（4）和公式（5）計算：

=0.1?(?≤6m)·································································(4)

=0.15?(?>6m)·······························································(5)

式中：

?——冰蓋下放置潛水泵處的水深（m）。

8.2.7水氣交界面輻射、蒸發(fā)和對流的全部熱流量損失強度可按公式（6）計算：

?=0.015(9.5??)····································································(6)

式中：

?——水氣交界面的全部熱流量損失強度（kW/m2）；

?——設(shè)置地點的極端最低溫度平均值（℃）。

8.2.8冰蓋下水溫補給的熱流量應(yīng)符合公式（7）的要求：

??>??0?0··········································································(7)

式中：

——結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，按表1選用；

?0——不凍水面寬度（m），可取?0=0.5m~1.0m；

?0——不凍水面長度（m），當(dāng)應(yīng)用于水工閘門防冰凍時，采用集中布置時?0為全部孔口加閘墩寬

度，采用單獨布置時?0為單個孔口寬度。

8.2.9潛水泵揚程應(yīng)滿足公式（8）的要求：

>2?，且?≥5m·································································(8)

8.2.10射流管上的射流孔射流速度可按公式（9）計算：

0.16???

??=?··········································································(9)

0?

式中：

??0——射流孔的出口流速（m/s）；

??——到水面或到冰蓋下的射流沖擊速度，可采用??≥0.3m/s；

——射流管放置水深（m）；

——射流孔直徑（m）。

8.2.11潛水泵的功率可按公式（10）計算：

4

DB21/T3381—2021

0.5??2

?=?0··········································································(10)

?

式中：

?——水泵功率（kW）；

——潛水泵效率，一般可取0.65~0.85。

8.2.12射流管放置水深應(yīng)在現(xiàn)場進行調(diào)試。射流管應(yīng)能隨水工結(jié)構(gòu)迎水側(cè)水位變動而保持其最佳放

置水深。

8.2.13冰蓋的融化速度可按公式（11）計算：

0.620.62

0.18??0??

???=···································································(11)

?

式中：

???——冰蓋的融化速度（m/h）。

9壓力空氣吹泡法

9.1一般規(guī)定

壓力空氣吹泡法防冰凍技術(shù)適用于水工金屬結(jié)構(gòu)和水工混凝土結(jié)構(gòu)迎水側(cè)，該技術(shù)設(shè)備初期投資較

高、功耗較大，除冰成本高，適用于大中型水利工程。

9.2技術(shù)要求

9.2.1壓力空氣吹泡法可采用全段定時或分段定時吹泡，不宜采用連續(xù)吹泡。

9.2.2壓力空氣吹泡法的吹氣噴嘴與水工結(jié)構(gòu)迎水側(cè)外緣的距離不應(yīng)小于3m。

9.2.3壓力空氣吹泡法采用空壓機供氣，應(yīng)設(shè)兩臺空壓機并聯(lián)，并應(yīng)互為備用。

9.2.4壓力空氣吹泡法可按壓力水射流法的計算方法計算，但其中的水溫應(yīng)改為氣溫。

9.2.5采用壓力空氣吹泡法防止水工結(jié)構(gòu)承受冰靜壓力作用時，風(fēng)壓可取0.6MPa，噴嘴淹沒水深可取

2m～5m，應(yīng)由試驗確定。

9.2.6壓力空氣吹泡法所用的空壓機排氣量應(yīng)符合GB/T50662中的規(guī)定，具體按式（12）計算：

?=?0??··········································································(12)

式中：

?——空壓機排氣量（m3/min）；

——結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，按表1選用；

?0——水工結(jié)構(gòu)防冰凍區(qū)域長度（m）；

3

??——消耗氣流量指標(biāo)，可取??=0.03m/(m·min)。

10風(fēng)機吹泡法

10.1一般規(guī)定

風(fēng)機吹泡法防冰凍技術(shù)適用于鋼閘門等水工金屬結(jié)構(gòu)、水工混凝土結(jié)構(gòu)以及水工護岸結(jié)構(gòu)，該技術(shù)

具有初期投資低、能耗低、易維護的特點，適用于各級別的水利工程。

10.2技術(shù)要求

10.2.1風(fēng)機吹泡法可采用全段定時或分段定時吹泡，不宜采用連續(xù)吹泡。

5

DB21/T3381—2021

10.2.2風(fēng)機吹泡法的吹氣噴嘴與水工結(jié)構(gòu)迎水側(cè)外緣的距離不應(yīng)小于3m。

10.2.3風(fēng)機吹泡法采用離心式風(fēng)機供氣，可多臺風(fēng)機串聯(lián)統(tǒng)一控制，也可對每臺風(fēng)機進行單獨控制。

10.2.4氣噴頭淹沒深度不宜小于0.20m，可根據(jù)工程實際和現(xiàn)場試驗進行調(diào)整。

10.2.5采用風(fēng)機吹泡法選取風(fēng)機時，風(fēng)壓可按下列公式（13）~（15）計算：

?=(?+??)······································································(13)

?=???·········································································(14)

2

?????

??=(??+∑???)·······························································(15)

??2

式中：

?——風(fēng)機的風(fēng)壓（Pa）；

——結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，按表1選用；

?——吹氣噴嘴所處水深H處的水壓（Pa）；

??——氣壓損失（Pa）；

33

?——水工結(jié)構(gòu)前水的密度，一般宜取?=1.0×10kg/m；

??——重力加速度，可取??=9.81N/kg；

——吹氣噴嘴所處水深（m）；

??——氣體沿程阻力系數(shù)；

??——輸氣管長度（m）；

?——輸氣管內(nèi)徑（m）；

???——氣體局部阻力系數(shù)（m）；

33

??——空氣密度（kg/m），一般宜取??=1.293kg/m；

——氣體流速（m/s）。

10.2.6風(fēng)機吹泡法所用的風(fēng)機流量可按照GB/T50662中確定的方法計算。

11門葉電熱法

11.1一般規(guī)定

門葉電熱法防冰凍技術(shù)適用于閘門等水工金屬結(jié)構(gòu)迎水側(cè)。該技術(shù)設(shè)備復(fù)雜、成本高、功耗大，除

冰成本較大，適用于大型水利工程。

11.2技術(shù)要求

11.2.1采用電熱法防止門葉承受冰靜壓力作用時，加熱元件可采用發(fā)熱電纜或熱敏電阻陶瓷，其三相

負(fù)載分配應(yīng)相等，均勻地布置在門葉結(jié)構(gòu)中間，并應(yīng)配置具有溫控和保護功能的控制箱或控制柜。門葉

下游面應(yīng)全部采用保溫板封閉保溫。當(dāng)采用聚苯乙烯泡沫板保溫時，其板厚不應(yīng)小于0.03m，導(dǎo)熱率???≤

0.03W/(m·℃)，體積吸水率??≤2％。

11.2.2門葉電熱法防冰凍應(yīng)采用連續(xù)加熱。其所需的總功率應(yīng)包括通過門葉鋼板向過冷水中傳熱、通

過門葉鋼板向冷空氣傳熱和通過門葉保溫板向冷空氣傳熱所需的功率。

11.2.3通過門葉鋼板向過冷水中傳熱所需的加熱功率可按公式（16）和公式（17）計算：

?1=??(??)?································································(16)

=0.3|?|·········································································(17)

式中：

?1——通過門葉鋼板向過冷水中傳熱所需的加熱功率（kW）；

6

DB21/T3381—2021

2

??——由門葉鋼板向過冷水中的傳熱系數(shù)，??=0.233kW/(m·℃)；

——門葉內(nèi)部空氣加熱溫度（℃）；

?——設(shè)置地點的極端最低溫度平均值（℃）；

?——過冷水溫度，計算采用?=-0.1℃；

2

?——門葉鋼板與過冷水的接觸面積（m）。

11.2.4通過門葉鋼板向冷空氣的傳熱所需的加熱功率可按公式（18）計算：

?2=???(??)??·································································(18)

式中：

?2——通過門葉鋼板向冷空氣傳熱所需的加熱功率（kW）；

2

???——由門葉鋼板向冷空氣的傳熱系數(shù)，可取???=0.025kW/(m·℃)；

2

??——門葉鋼板與冷空氣的接觸面積（m）。

11.2.5通過門葉保溫板向冷空氣傳熱所需的加熱功率可按公式（19）計算：

?3=???(??)??·································································(19)

式中：

?3——通過門葉保溫板向冷空氣傳熱所需的加熱功率（kW）；

???——由門葉保溫板向冷空氣的傳熱系數(shù)，當(dāng)采用聚苯乙烯泡沫板保溫，而且其熱導(dǎo)率λx≤

2

0.03W/(m·℃)，厚度????≥0.03m時，可取???=0.007kW/m·℃)；

2

??——保溫板與冷空氣的接觸面積（m）。

11.2.6門葉內(nèi)加熱所需的總功率可按公式（20）計算：

?=(?1+?2+?3)·································································(20)

式中：

?——門葉內(nèi)加熱所需的總功率（kW）；

——結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，按表1選用。

11.2.7門葉電熱法防冰凍技術(shù)要求還應(yīng)符合GB/T50662中的規(guī)定。

12埋件電熱法

12.1一般規(guī)定

埋件電熱法防冰凍技術(shù)適用于大型水利工程。

12.2技術(shù)要求

12.2.1埋件電熱法加熱元件可采用電熱纜、電熱管等，并應(yīng)配置具有溫控和保護功能的控制柜或控制

箱。

12.2.2埋件電熱法根據(jù)加熱連續(xù)性可分為定時加熱或連續(xù)加熱。加熱功率可按公式（21）和公式（22）

進行計算。

a)定時加熱。只要求將鋼埋件工作表面上厚度有限的冰融化一定厚度，所需加熱功率可按公式

（21）計算：

?=170(1?0.006?)????????··························································(21)

式中：

?——加熱功率（kW）；

?——設(shè)置地點的極端最低溫度平均值（℃）；

????——需要融化的冰厚，可取0.01（m）；

7

DB21/T3381—2021

2

???——鋼埋件加熱面積（m）；

?——擬定的加熱時間（h）。

b)連續(xù)加熱。不允許鋼埋件工作表面上結(jié)冰，鋼埋件工作表面部分在空氣中和部分在水中，其

加熱功率可按公式（22）計算：

?=0.03(1?2?)??+0.3?························································(22)

式中：

?——加熱功率（kW）；

?——設(shè)置地點的極端最低溫度平均值（℃）；

????——需要融化的冰厚，可取0.01（m）；

2

??——鋼埋件與冷空氣的加熱面積（m）；

2

?——鋼埋件與過冷水的加熱面積（m）。

12.2.3埋件電熱法防冰凍技術(shù)要求還應(yīng)符合GB/T50662中的規(guī)定。

13防冰凍技術(shù)評價指標(biāo)

13.1一般規(guī)定

防冰凍技術(shù)評價指標(biāo)共包括3個，即技術(shù)性指標(biāo)、經(jīng)濟性指標(biāo)和節(jié)能性指標(biāo)，可作為防冰凍技術(shù)優(yōu)

選的參考依據(jù)。

13.2技術(shù)性指標(biāo)

技術(shù)性指標(biāo)為采用防冰凍技術(shù)后的實際防冰凍效果，包括不凍區(qū)（或冰槽）寬度、不結(jié)冰天數(shù)、水

工結(jié)構(gòu)冰凍破壞情況。

13.3經(jīng)濟性指標(biāo)

經(jīng)濟性指標(biāo)為采用防冰凍技術(shù)在水工結(jié)構(gòu)每米防冰凍長度內(nèi)發(fā)生的成本，采用靜態(tài)分析方法，即不

考慮時間因素對資金價值的影響。經(jīng)濟性指標(biāo)可按公式（23）計算：

??=?/?0···········································································(23)

式中：

??——經(jīng)濟性指標(biāo)；

?——采用防冰凍技術(shù)發(fā)生的年折算費用（元）；

?0——水工結(jié)構(gòu)防冰凍區(qū)域長度（m）。

采用防冰凍技術(shù)發(fā)生的年折算費用?可按公式（24）計算：

?=?+???······································································(24)

式中：

?——年生產(chǎn)成本（元）；

?——采用防冰凍技術(shù)的投資額（元）；

?——基準(zhǔn)投資收益率。

13.4節(jié)能性指標(biāo)

節(jié)能性指標(biāo)為采用防冰凍技術(shù)在水工結(jié)構(gòu)每米防冰凍長度內(nèi)消耗的功率，可按公式（25）計算：

???=?/?0··········································································(25)

式中：

8

DB21/T3381—2021

???——節(jié)能性指標(biāo)；

?——設(shè)備功率（kW）；

?0——水工結(jié)構(gòu)防冰凍區(qū)域長度（m）。

14監(jiān)測

14.1一般規(guī)定

對于北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)，除按常規(guī)進行監(jiān)測設(shè)計外，還應(yīng)根據(jù)建筑物等級及場地的氣象、冰情等基

本資料進行冰凍害巡視檢查和冰凍觀測。

14.2技術(shù)要求

14.2.1巡視檢查的主要內(nèi)容為裂縫及變形檢查和凍融剝蝕檢查。

14.2.1.1裂縫及變形檢查是指檢查建筑物在冰凍作用下有無裂縫、滑動、傾斜、沉陷、鼓起、塌滑等

現(xiàn)象，記錄裂縫及變形的形式、大小、位置和時間等情況。

14.2.1.2凍融剝蝕檢查是指檢查建筑物表面有無凍融剝蝕現(xiàn)象，記錄凍融剝蝕的部位、凍融剝蝕程度，

繪制草圖或拍照。

14.2.1.3巡視檢查記錄宜采用數(shù)據(jù)庫形式進行保存。

14.2.2冰凍觀測的主要內(nèi)容為冰情觀測與冰壓力監(jiān)測。

14.2.2.1冰情觀測應(yīng)包括封冰（凍）日期、解冰（凍）日期、流冰歷時、冰厚、冰塊尺寸、冰流量、

流冰總量、流冰種類及性質(zhì)等。

14.2.2.2應(yīng)根據(jù)冰厚大小，在冰面以下布置壓力和溫度傳感器，封冰（凍）期進行靜冰壓力和冰溫監(jiān)

測，同時還應(yīng)監(jiān)測氣溫。

14.2.2.3在水工結(jié)構(gòu)前緣適當(dāng)位置布置壓力傳感器，在流冰時，進行凍冰壓力監(jiān)測，同時還應(yīng)監(jiān)測風(fēng)

速和風(fēng)向。

14.2.2.4在封冰（凍）期，冰壓力觀測宜為每日2次，若遇持續(xù)升溫或降溫天氣，應(yīng)適當(dāng)增加測次。

14.2.2.5冰凍觀測其他要求還應(yīng)符合NB/T35024中的規(guī)定。

14.2.3根據(jù)不同建筑物的級別、運行及冰凍危害特點，應(yīng)設(shè)置不同的觀測斷面及觀測項目。

14.2.4應(yīng)及時整理冰凍觀測資料，分析各測點氣象、冰壓力、建筑物變形等之間的關(guān)系。

14.2.5水準(zhǔn)測量的基準(zhǔn)點和工作基點應(yīng)設(shè)置在不凍脹地基土上或采取防凍脹措施。

14.2.6北方寒區(qū)的安全監(jiān)測設(shè)施應(yīng)滿足低溫環(huán)境運行要求，避免結(jié)霜、冰凍或凍脹的影響。

9

DB21/T3381—2021

本文件用詞說明

為便于在執(zhí)行本文件條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：

a)表示需要滿足要求：

正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”；

b)表示推薦或指導(dǎo)，其中肯定形式用來表達建議的可能選擇或認(rèn)為特別適合的行動步驟，無需

提及或排除其他可能性，否定形式用來表達某種可能選擇或行動步驟不是首選的但也不是禁

止的：

正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；

c)表示允許：

正面詞采用“可”，反面詞采用“不可”；

d)表示需要去做或完成指定事項的才能、適應(yīng)性或特性等能力：

正面詞采用“能”，反面詞采用“不能”；

e)表示預(yù)期的或可想到的物質(zhì)、生理或因果關(guān)系導(dǎo)致的結(jié)果：

正面詞使用“可能”，反面詞采用“不可能”。

10

DB21/T3381—2021

遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)

北方寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)防冰凍技術(shù)規(guī)程

DB21/T3381—2021

條文說明

11

DB21/T3381—2021

1范圍

我國北方嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的水工結(jié)構(gòu)，在冬季運行過程中均存在冰凍或凍融作用的問題，使不少工

程結(jié)構(gòu)遭受不同程度的破壞。因此，規(guī)定水工結(jié)構(gòu)防冰凍設(shè)計的基木原則、方法和技術(shù)要求，對水電水

利工程建設(shè)具有重要作用。本文件所涉及的防冰凍技術(shù)適用于北方寒區(qū)淡水環(huán)境下水工結(jié)構(gòu)，海水環(huán)境

下水工結(jié)構(gòu)可參考執(zhí)行。

4基本規(guī)定

由于本規(guī)范涉及范圍較廣，冰凍問題的自然因素較復(fù)雜，因此，本條中規(guī)定了水工結(jié)構(gòu)防冰凍設(shè)計

應(yīng)遵循的基本原則和方法，包括在執(zhí)行本規(guī)范的同時還可結(jié)合具體工程條件進行試驗研究，并在此基礎(chǔ)

上采用先進技術(shù)，從而也可為補充和完善本規(guī)范提供依據(jù)。

7冰蓋保溫板法

7.2本條是根據(jù)黑龍江黑河市臥牛河水庫的工程實踐的觀測和試驗資料提出的。當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁貫?42℃，

最大冰厚為1.48m。保溫板厚度????=0.15m，寬度????=3.0m，考慮一定安全系數(shù)后得出。

8壓力水射流法

8.2.2根據(jù)遼寧省大伙房水庫的工程實踐，在條件允許情況下，所提供的水溫為4℃時效果較好。

9壓力空氣吹泡法

9.2.2規(guī)定吹氣嘴與閘門門葉外緣的距離應(yīng)大于3m，目的是防止鋼閘門的腐蝕加劇。

9.2.5本條是根據(jù)遼寧省葠窩水庫等工程實踐經(jīng)驗，并參照國外工程實踐提出的。

10風(fēng)機吹泡法

10.2.4本條是根據(jù)室內(nèi)試驗和遼寧省三灣水利樞紐工程的現(xiàn)場試驗資料提出的。室內(nèi)試驗測試氣噴頭

不同淹沒水深的防冰凍效果，試驗結(jié)果表明在0.20m淹沒水深情況下防冰凍效果良好，可靠性良好，節(jié)

能性指標(biāo)良好。

12埋件電熱法

12.2.2本條中的加熱功率是按下列公式導(dǎo)出的。

a)定時加熱計算：埋件加熱化冰所需的總熱?=???????????/（kJ），融化1kg冰所需的熱量

3

?=??(???)+???（kJ/kg），上述兩式中，取冰的密度???=920kg/m，冰的比熱容

??=2.0kJ/(kg·℃)，冰的融化潛熱???=335kJ/kg，冰化后的水溫?=0℃，氣溫?=冰溫??，有

效作用系數(shù)=0.5，推導(dǎo)得出。

b)連續(xù)加熱計算：采用牛頓冷卻公式。埋件傳到空氣中的加熱功率?1=??(1??)??/（kW），

理件傳到過冷水中的加熱功率?2=(1??)?/（kW），埋件加熱總功率?=?1+?2。取

2

通過鋼板向冷空氣的傳熱系數(shù)??=0.025kW/(m·℃)，空氣中設(shè)通過鋼板向靜水中的傳熱系數(shù)

12

DB21/T3381—2021

2

=0.233kW/(m·℃)，埋件表面加熱溫度1=0.5℃，過冷水的溫度?=-0.1℃，有效作用系數(shù)

=0.5，推導(dǎo)得出。

14監(jiān)測

14.1寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)除了其有非寒區(qū)水工結(jié)構(gòu)的特點外，還有承受冰凍害的特點。因此，除應(yīng)按照《混

凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（DL/T5178）、《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL60）進行常規(guī)項目的監(jiān)

測外，尚應(yīng)滿足寒區(qū)水工建筑物的特殊要求，進行冰凍害巡視檢查和冰凍觀測。

14.2.1冰凍害巡視檢查包括在冰凍作用下的裂縫及變形破壞檢查、凍融剝蝕檢查等內(nèi)容，巡視檢查時

對發(fā)現(xiàn)的各種冰凍破壞現(xiàn)象應(yīng)進行詳細(xì)記錄。

14.2.2~14.2.4冰凍觀測的主要內(nèi)容包括冰情及冰壓力觀測等。應(yīng)根據(jù)不同建筑物運行及冰凍害特點，

設(shè)置不同的觀測斷面及觀測項目，并對觀測資料及時進行整編分析，以根據(jù)觀測資料進行預(yù)測和采取防

范措施，為工程設(shè)計和運行提供依據(jù)。

14.2.5為保證豎向位移觀測的精確性，豎向位移觀測的基準(zhǔn)點允許凍拔量應(yīng)為零。因此，規(guī)定豎向位

移觀測的基準(zhǔn)點不應(yīng)受地基土凍脹變形影響或?qū)鶞?zhǔn)點采取抗凍脹措施。

14.2.6我國北方地區(qū)許多大壩壩頂水平或垂直位移測點和觀測基點都有變位，分析時常被視為壩體的

時效變位，造成誤差。有時，甚至觀測廊道內(nèi)引張線和垂線也結(jié)霜或結(jié)露。因此，設(shè)計建筑物的安全監(jiān)

測設(shè)施時應(yīng)避免監(jiān)測設(shè)施受到結(jié)霜、冰凍或凍脹的影響。例如，變形觀測基點和測點采用深錨筋與下部

基巖或混凝土連接等方法。同時，設(shè)計中在分析和使用已有觀測成果時應(yīng)考慮有無受結(jié)霜、冰凍或凍脹

的影響。

13

DB21/T3381—2021

目次

前言..........................................................................III

引言...........................................................................IV

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

3.1凍結(jié)指數(shù)........................................................................1

3.2冰蓋............................................................................1

3.3靜冰壓力........................................................................1

3.4武開江..........................................................................1

4基本規(guī)定............................................................................1

5基本資料收集........................................................................2

5.1一般規(guī)定........................................................................2

5.2結(jié)構(gòu)安全級別....................................................................2

5.3氣象資料........................................................................2

5.4氣候分區(qū)........................................................................2

5.5凍結(jié)指數(shù)........................................................................2

5.6冰情資料........................................................................2

6冰蓋開槽法..........................................................................3

6.1一般規(guī)定........................................................................3

6.2技術(shù)要求........................................................................3

7保溫板法............................................................................3

7.1一般規(guī)定........................................................................3

7.2技術(shù)要求........................................................................3

8壓力水射流法........................................................................3

8.1一般規(guī)定........................................................................3

8.2技術(shù)要求........................................................................3

9壓力空氣吹泡法......................................................................5

9.1一般規(guī)定........................................................................5

9.2技術(shù)要求........................................................................5

10風(fēng)機吹泡法.........................................................................5

10.1一般規(guī)定.......................................................................5

10.2技術(shù)要求.......................................................................5

11門葉電熱法.........................................................................6

11.1一般規(guī)定.......................................................................6

11.2技術(shù)要求.......................................................................6

12埋件電熱法.........................................................................7

12.1一般規(guī)定.......................................................................7

I

DB21/T3381—2021

12.2技術(shù)要求........................................................................7

13防冰凍技術(shù)評價指標(biāo)..................................................................8

13.1一般規(guī)定........................................................................8

13.2技術(shù)性指標(biāo)......................................................................8

13.3經(jīng)濟性指標(biāo)......................................................................8

13.4節(jié)能性指標(biāo)......................................................................8

14監(jiān)測................................................................................9

14.1一般規(guī)定........................................................................9

14.2技術(shù)要求........................................................................9

本文件用詞說明........................................................................10

條文說明........................................................................11

II

DB21/T3381—2021

目次

前言..........................................................................III

引言...........................................................................IV

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

3.1凍結(jié)指數(shù)........................................................................1

3.2冰蓋............................................................................1

3.3靜冰壓力........................................................................1

3.4武開江..........................................................................1

4基本規(guī)定............................................................................1

5基本資料收集........................................................................2

5.1一般規(guī)定........................................................................2

5.2結(jié)構(gòu)安全級別....................................................................2

5.3氣象資料........................................................................2

5.4氣候分區(qū)........................................................................2

5.5凍結(jié)指數(shù)........................................................................2

5.6冰情資料..........................................................