阿勒泰地區位于東經85º31'57”～91º01'15”，北緯44º59'35”～49º10'45”，地處新疆維吾爾自治區最北部，氣候特點是春旱多風，夏短不熱，秋高氣爽，冬季嚴寒而漫長，全年冬季長達5～6個月，極端最低氣溫達－51.5℃，最冷月平均氣溫達－18℃～21℃，河內冰厚0.5～1.0m,凍土深1.2～1.5m。經過40年的建設，阿勒泰地區已建成電站20余座，除可可托海電站、富蘊縣一級電站等為壩后式電站外，其余多為明渠引水式電站。現結合我區幾十年來積累的經驗，就引水式水電站的設計要求和運行管理兩個方面作一初步總結。
　　
　　1對引水式電站的設計要求
　　
　　1．1引水樞紐的布置及形式的選擇
　　
　　在地形條件允許時，應考慮在電站上游建水庫，以便冬季蓄冰，蓄冰庫設計，不能僅以回水曲線形成的上游容積為界，應考慮到冰凌堆積和冰蓋翹起后，來凌仍可向上游堆積一段距離,一般蓄冰靜庫容達到年輸冰量的1/3即可。對于沒有條件修建蓄冰庫的引水樞紐，需考慮泄洪、排砂、攔冰和排冰措施。進水口應放在設計水位以下5～6m，以防止進水口控制設施的凍結。
　　引水樞紐宜選擇在河床較穩定的平直段內，以防閘前冰凌堵塞，攔河溢流壩或導流堤需適當增加超高，應大于河道冰厚，避免因閘前進水受阻時壩頂溢流而造成“跑水”。
　　
　　對于冬季流量較小的河道應能使河水全部進入引水渠，采用底欄柵式進水閘較好，這樣能避免冰塊進入渠內。對于冬季河道流量較大的電站，采用新疆常用的彎道式渠首，排冰效果較好，耗水量也小。
　　
　　1．2引水渠設計
　　
　　1．2．1渠線選擇
　　
　　為保證電站冬季順利排冰，引水渠應盡量將渠線選擇在河谷的陽坡，利用冬季陽光的輻射來提高水溫，減少再生冰。渠線應直、順，當必須設置彎道時，其彎道半徑宜大于10倍設計水面寬度，以避免冰塊在彎道上堵塞；渠線宜布置在挖方段，不宜布置在填方段，避免冰蓋推力而引起渠堤滑坡、渠道決口。富蘊縣二級電站引水渠道大多為填方，冬季運行時曾發生多起渠道決口事件，嚴重影響安全生產。
　　
　　
　　1．2．2渠道斷面
　　
　　
　　為了防止冬季渠道水熱量的散失，形成穩定的冰蓋，采用窄深式弧形渠底矩形或梯形斷面比較適宜，弧形渠底采用漿砌卵石結構，邊坡采用混凝土結構，這樣渠道抗凍性好，邊坡比較光滑，渠道掛冰現象少，對安全運行有利。渠道超高大小，要充分考慮冬季渠底和渠岸自生冰凌對過水斷面的影響，一般要求以大河的冰蓋厚度再加大30～60cm作為超高，這樣可以保證冰蓋形成以后，渠道仍有足夠的過水斷面。
　　
　　
　　1．2．3流速
　　
　　
　　渠道設計流速的大小，主要按渠道運行方式而定。當引水渠采用輸冰運行時，渠道流速可在1.1～1.5m/s,不能大于1.5m/s。對于結冰蓋運行的的電站，渠道流速一般在0.5～0.6m/s,既緩流運行，又無冰塞現象。黑山頭水電站引水渠設計流速，當初沒有考慮到冬季輸冰運行要求，引水渠除部分渠段（矩形斷面）流速能達到1.1m/s外，其余渠段（梯形斷面）流速在0.5m/s以下，因此每年冬季冰塞或決口事件多發生在此渠段。
　　
　　
　　1.2.4糙率
　　
　　
　　當冰蓋下滿流輸水時，綜合糙率按下式計算：
　　
　　
　　n=n1〔1+a(n2/n1)2/(1+a)〕1/2
　　
　　
　　a=x2/x1
　　
　　
　　式中n－冰蓋綜合糙率系數；
　　
　　
　　x1－渠道濕周長度，m；
　　
　　
　　x2－冰蓋濕周長度,m；
　　
　　
　　n1－渠底及邊坡的糙率系數；
　　
　　
　　n2－冰蓋下表面的糙率系數，可按下表選用。
　　
　　
　　冰蓋下表面糙率系數n2
　　

結冰期平均流速v(m/s)	糙率系數n2	糙率系數n2
	無冰凌，冰有裂縫	有冰凌，冰有裂縫
0.4<v≤0.6	0.010～0.012	0.012～0.014
0.6<v≤0.7	0.014～0.017	0.017～0.020

　　1.2.5縱坡
　　
　　結冰蓋運行時，縱坡設計要根據地形條件、水能設計和工程造價，綜合考慮選定，要以流速進行控制。
　　
　　輸排冰運行時，縱坡采用前段陡些，以滿足輸冰流速要求，后段應在排冰閘前取20～40m的緩流段，以滿足浮冰、排冰流速的要求
　　
　　1.3前池
　　
　　冬季安全運行，前池容積應適當加大，容積應計入冬季正常水位運行時冰蓋所占有的容積，這樣一是可以避免漫頂失事，二是可以降低流速，使上游所進冰凌均浮于水面之上，便于排除。前池一般需設置1～2條導凌筏，將渠道來冰導至排冰閘前集中排走，導凌筏與水流夾角不大于30º為宜。前池以正面排冰，側面取水形式為佳，因為這種形式排冰和來水方向一致，可以充分利用水的表面流速，因而排冰耗水量小，排冰效果也好。排冰閘應與引水渠中心線布置在一條直線上，這樣可使閘前水流平穩，閘前無回流和旋渦。排冰閘閘前渠內流速一般在0.7m/s左右，過閘流速一般要求大于1.5m/s，過閘排冰水深要大于最大冰塊厚度，閘孔寬度要大于最大冰塊寬度，出口應與陡坡平順連接，陡坡寬度不小于排冰閘閘孔寬度。
　　
　　從我區幾個水電站來看，前池閘室應設在室內，攔污柵的布置一般設在檢修閘門與工作閘門之間為好，且布置在前池閘房中，閘房用電熱或汽暖采暖，冬季室溫應始終保持在0以上。為了使水道與前池閘房之間形成封閉，壓力前池上游承重梁的高度應與前池正常水位相齊，目的在于水電站冬季運行時，使冰蓋結在前池正常水位以上，此承重梁與冰蓋封凍在一起，從而使冷空氣進入不到閘房中。
　　
　　1.4壓力管道和尾水室
　　
　　對于壓力管道防凍，一般采用深埋式（大于凍土深）或加蓋暖棚的辦法進行壓力管防凍。北屯一、二、三級電站利用利用下半夜甩負荷時的余電對壓力管進行電力加熱，有效地防止了冰凍問題。
　　
　　尾水室以淹沒式為優，非淹沒式圓錐鋼尾水管，管內極易冰凍，對正常運行不利。
　　
　　2對引水式電站運行管理上的要求
　　
　　2．1流冰期應注意的問題
　　
　　阿勒泰地區一般每年10月下旬至11月中旬為流冰期，大河引進的冰凌加上渠道的再生冰，極易發生堵塞。流冰期要特別加強巡渠和各站點的值班監視工作，及時清除閘前和渠邊掛凌和冰塞，以保持水流穩定，暢通無阻。若在此期間又遇上大雪，應特別注意。其它還應注意：
　　
　　a.使進水流量保持穩定，可適當加大，但不宜減少；
　　
　　b.要充分發揮排冰閘的作用，排除冰凌冰塊；
　　
　　c.若遇堵塞，應自下游向上游進行排除，可用一小瓶內盛100g左右的炸藥，點著投入冰塞處進行爆破，效果很好。
　　
　　2.2引水渠道結冰蓋運行
　　
　　渠道在每年11月下旬，隨著氣溫逐漸降低，特別是遇上寒流，氣溫驟降，渠道浮冰連在一起形成冰蓋，冰蓋一般呈拱形，即冰蓋表面為水平，岸邊較厚，形成以渠邊為拱座的拱形體，岸邊冰厚達30cm以上，渠中心較薄。為了保持冰蓋的穩定，必須保持高水位運行，有時寧可少發電保持水位不下降。同時還要在各電站準備好水電阻，調節保持發電機的出力穩定，以防外網突然甩負荷，使渠道水位上升，當渠道中心冰蓋厚度達到20cm左右時，即可在冰蓋上每隔100～150m打一直徑為30cm的冰洞，這樣當渠中水位變化時，冰洞可起調壓作用，當水位降落時，冰洞進氣消除負壓，避免垮冰；當水位升高時，水就從冰洞溢出來，漫流在冰蓋上的水，遇冷空氣又結成冰，可以使冰蓋加厚，一般后半夜負荷較輕，這時候可減少泄水道的排水，有控制地增高渠道水位，使水流不斷從冰洞溢出來，結成70～80cm的理想冰蓋，進入冰蓋運行期。
　　
　　春季化冰期一般在4月初到4月下旬，這期間主要是防止冰蓋下塌結成冰壩而堵塞渠道。這就要求加強渠道巡視，疏通退水渠和尾水渠，打掉泄水道上的冰蓋，從下游往上游排冰，如遇堵塞處或發現有冰蓋下塌，盡量用人工疏通，打碎的冰塊不宜太大，防止因疏冰而造成新的堵塞；或采用人工定位爆破，將冰塊炸碎，再用人工進行疏通。
　　
　　3結語
　　
　　我區冬季嚴寒，負溫歷時長，冰害嚴重，但只要根據氣象、水溫、冰情、工程條件等，制定符合實際情況的電站設計和運行管理制度，妥善解決冰凍問題，嚴寒地區水電站的冬季運行是完全有保障的。