DB21-T 3381-2021北方寒区水工结构防冰冻技术规程

ICS93.160

CCSP59

21

辽宁省地方标准

DB21/T3381—2021

北方寒区水工结构防冰冻技术规程

Technicalspecificationforantifreezingofhydraulicstructuresinnortherncoldarea

DB21/T3381—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由辽宁省水利厅提出并归口。

本文件起草单位：辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司、辽宁江河水利水电新技术设计研究院

有限公司、辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司、辽宁省白石水库管理局有限责任公司、辽宁省汤

河水库管理局有限责任公司、绥中县猴山水库建设管理局。

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、苏炜焕、王兴华、

艾新春、马洪山、张欣、宫旭、张瑞、杨春旗、姜涛、汤彦明、吴硕、杨毅、张玉东、高宽、李伟榕、

韩炯清、凡久彬、王惟一、杨勇、马忠华、常世华、邵大明、董雪、王铁、马强、王岩、徐广忠、张忠

孝、丛日军、韩颖异、胡庆武、马路、华玉多、曹云龙、关凯伦、丛日凡、赵琳、焦立猛、狄旭东、王

烈、潘兴辉、孙放、倪自荣、刘先锋、贾辉、王刚、张更元。

本文件发布实施后，任何单位和个人如有问题和意见建议，均可以通过来电和来函等方式进行反馈，

我们将及时答复并认真处理，根据实际情况依法进行评估及复审。

归口管理部门通信地址：辽宁省水利厅（沈阳市和平区十四纬路5号），联系电话

文件起草单位通信地址：辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司（沈阳市和平区十四纬路5-4号），

联系电话

III

DB21/T3381—2021

引言

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到第10章风机吹泡法相关的专利的使用。

本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，

就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联

系方式获得：

专利持有人姓名：宋立元，汪魁峰，夏海江等。

地址：辽宁省沈阳市和平区十四纬路5-4号。

请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责

任。

IV

DB21/T3381—2021

北方寒区水工结构防冰冻技术规程

1范围

本文件规定了北方寒区水工结构冰盖开槽法、保温板法、压力水射流法、压力空气吹泡法、风机吹

泡法、门叶电热法、埋件电热法等防冰冻技术、防冰冻技术评价指标和监测的要求。

本文件适用于北方寒区挡水和泄水建筑物、取水和输水建筑物、泵站和电站建筑物、闸涵建筑物、

水工金属结构等防冰冻设计与管理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB50199水利水电工程结构可靠性设计统一标准

GB/T50662水工建筑物抗冰冻设计规范

NB/T35024水工建筑物抗冰冻设计规范

SL211水工建筑物抗冰冻设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1冻结指数

整个冰冻期内日平均温度低于0℃的日平均气温逐日积累值。

3.2冰盖

水体表面形成的大面积冰层。

3.3静冰压力

静止冰盖升温膨胀对水工结构产生的作用力。

3.4武开江

冰盖尚未解体前，由于气象和水力因素突变将冰盖鼓开，形成大量流冰的现象。

4基本规定

4.1水工结构防冰冻技术设计应符合下列基本规定：

a)水工结构防冰冻技术设计应因地制宜、安全可靠、经济合理和实用美观；

1

DB21/T3381—2021

b)水工结构防冰冻技术设计应充分掌握水工结构所在地的自然条件、施工和运行条件等基本资

料；

c)应根据冰冻作用的因素、危害程度、建筑物的级别及其型式，确定防冰冻技术设计方案，并

应提出对施工和运行方面的要求；

d)对受冰冻作用严重的工程应进行专门研究；

e)可结合具体工程采用防冰冻作用的先进技术。

4.2水工结构的防冰冻技术设计除应满足本文件规定外，尚应符合现行国家及行业有关标准的规定。

5基本资料收集

5.1一般规定

水工结构的防冰冻技术设计，应根据需要取得水工结构的建筑物级别、工程地点的气象、冰情等基

本资料。

5.2结构安全级别

水工结构的防冰冻技术设计时，应根据水工建筑物级别，采用不同结构安全级别，选用不同结构安

全系数。水工结构及结构构件的安全级别，根据其在水工建筑物中的部位、本身破坏对水工建筑物的

安全影响，可比水工建筑物的结构级别降低一级，但不应低于Ⅲ级。水工建筑物结构安全级别的划分应

符合GB50199中的规定，结构安全系数的选取应符合本文件表1的规定。

表1水工建筑物结构安全级别及安全系数

水工建筑物的结构安全级别水工建筑物级别结构安全系数

Ⅰ11.25

Ⅱ2、31.25

Ⅲ4、51.20

5.3气象资料

气象资料应包括工程地点的年平均气温、最冷月平均气温、最低日平均气温、冻结指数、冬季风向

和风速等。气象资料应采用当地或条件相似的邻近气象台（站）的实际观测值，其统计系列年限不应少

于最近20年。

5.4气候分区

气候分区的划分应符合下列要求：

a)最冷月平均气温ta＜-l0℃时，应划分为严寒区。

b)最冷月平均气温-l0℃≤ta≤-3℃时，应划分为寒冷区。

c)最冷月平均气温ta＞-3℃时，应划分为温和区。

5.5冻结指数

设计采用的冻结指数应取历年最大值，其统计系列年限不应少于最近20年。

5.6冰情资料

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DB21/T3381—2021

冰情资料应包括封冰（冻）日期、解冰（冻）日期、流冰历时、冰厚、冰块尺寸、冰流量、流冰总

量、流冰种类及性质、武开江概率等。冰情资料应根据当地或冰情相似的河流、水库的观测资料确定。

无实测资料时，宜通过实地调查确定；条件不具备时，可按照GB/T50662确定的方法执行。

6冰盖开槽法

6.1一般规定

冰盖开槽法防冰冻技术适用于水工金属结构和水工混凝土结构迎水侧。该技术简单直接，但除冰效

率低且存在安全隐患，适用于各级别的水利工程。

6.2技术要求

6.2.1采用冰盖开槽法时，在水工结构前冰盖上用人工或机械开一冰槽露出水面，并将碎冰捞出，且

需定时循环作业，同时要注意人身安全和设备安全。

6.2.2人工开槽采用的主要设备为冰镩，机械除冰采用的主要设备为电动冰钻等。

6.2.3采用冰盖开槽法防止水工结构承受静冰压力作用时，水槽宽度由开槽设备确定，但不宜小于

400mm，并应始终保持水槽内结冰厚度不大于10mm。

6.2.4采用冰盖开槽法防冰冻技术还应符合GB/T50662中的规定。

7保温板法

7.1一般规定

保温板法防冰冻技术适用于水工金属结构迎水侧，该技术不能保证消除冰静压力，适用于工程级别

较低的中小型水利工程。

7.2技术要求

7.2.1采用保温板法防止门叶承受静冰压力作用时，可在结冰初期沿闸门跨度连续铺设保温板，其上

覆盖一层塑料薄膜，并在其上与四周压载防风。当采用聚苯乙烯泡沫板，板的导热率λx≤0.03W/(m·℃)

和体积吸水率wx≤2％时，其保温板尺寸可按公式（1）和公式（2）计算：

𝛿𝑥=0.15𝛿𝑖푚푎𝑥········································································(1)

퐵=3.0𝛿𝑖푚푎𝑥··········································································(2)

式中：

𝛿𝑥——聚苯乙烯保温板厚度（m）；

퐵——聚苯乙烯保温板的铺设宽度（m）；

𝛿𝑖푚푎𝑥——水库冰盖最大厚度（m），可按照GB/T50662确定的方法计算。

7.2.2采用保温板法防冰冻技术还应符合SL211中的规定。

8压力水射流法

8.1一般规定

压力水射流法防冰冻技术适用于水工金属结构和水工混凝土结构迎水侧，适用于各级别的水利工程。

8.2技术要求

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DB21/T3381—2021

8.2.1压力水射流法可采用全段定时或分段定时射流，不宜采用连续射流。

8.2.2采用压力水射流法时，所提供的水温不应低于0.4℃。

8.2.3压力水射流法的射流管与水工结构迎水侧外缘的距离不应小于3m。

8.2.4压力水射流法可采用潜水泵供水，具体要求应符合GB/T50662中的规定。

8.2.5潜水泵流量可按公式（3）计算：

1.7푄ℎ

푄푝=············································································(3)

푡푤

式中：

3

푄푝——潜水泵流量（m/h）；

푄——冰盖下水温补给的热流量（kW）；

——潜水泵放置水深푝处的水温（℃）。

8.2.6冰盖下水深푝处的水温应由实测确定。无实测资料时，可按经验公式（4）和公式（5）计算：

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

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

式中：

푝——冰盖下放置潜水泵处的水深（m）。

8.2.7水气交界面辐射、蒸发和对流的全部热流量损失强度可按公式（6）计算：

푆=0.015(9.5−푘)····································································(6)

式中：

푆——水气交界面的全部热流量损失强度（kW/m2）；

푘——设置地点的极端最低温度平均值（℃）。

8.2.8冰盖下水温补给的热流量应符合公式（7）的要求：

푄ℎ>푆퐵0퐿0··········································································(7)

式中：

——结构安全系数，按表1选用；

퐵0——不冻水面宽度（m），可取퐵0=0.5m~1.0m；

퐿0——不冻水面长度（m），当应用于水工闸门防冰冻时，采用集中布置时퐿0为全部孔口加闸墩宽

度，采用单独布置时퐿0为单个孔口宽度。

8.2.9潜水泵扬程应满足公式（8）的要求：

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

8.2.10射流管上的射流孔射流速度可按公式（9）计算：

0.16푣푐ℎ

𝑣=푔··········································································(9)

0푑

式中：

𝑣0——射流孔的出口流速（m/s）；

𝑣——到水面或到冰盖下的射流冲击速度，可采用𝑣≥0.3m/s；

——射流管放置水深（m）；

——射流孔直径（m）。

8.2.11潜水泵的功率可按公式（10）计算：

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DB21/T3381—2021

0.5푄푣2

푁=푝0··········································································(10)

휂

式中：

푁——水泵功率（kW）；

——潜水泵效率，一般可取0.65~0.85。

8.2.12射流管放置水深应在现场进行调试。射流管应能随水工结构迎水侧水位变动而保持其最佳放

置水深。

8.2.13冰盖的融化速度可按公式（11）计算：

0.620.62

0.18푑푣0푡푤

𝑣푏=···································································(11)

푔

式中：

𝑣푏——冰盖的融化速度（m/h）。

9压力空气吹泡法

9.1一般规定

压力空气吹泡法防冰冻技术适用于水工金属结构和水工混凝土结构迎水侧，该技术设备初期投资较

高、功耗较大，除冰成本高，适用于大中型水利工程。

9.2技术要求

9.2.1压力空气吹泡法可采用全段定时或分段定时吹泡，不宜采用连续吹泡。

9.2.2压力空气吹泡法的吹气喷嘴与水工结构迎水侧外缘的距离不应小于3m。

9.2.3压力空气吹泡法采用空压机供气，应设两台空压机并联，并应互为备用。

9.2.4压力空气吹泡法可按压力水射流法的计算方法计算，但其中的水温应改为气温。

9.2.5采用压力空气吹泡法防止水工结构承受冰静压力作用时，风压可取0.6MPa，喷嘴淹没水深可取

2m～5m，应由试验确定。

9.2.6压力空气吹泡法所用的空压机排气量应符合GB/T50662中的规定，具体按式（12）计算：

푄=퐿0푞푎··········································································(12)

式中：

푄——空压机排气量（m3/min）；

——结构安全系数，按表1选用；

퐿0——水工结构防冰冻区域长度（m）；

3

푞푎——消耗气流量指标，可取푞푎=0.03m/(m·min)。

10风机吹泡法

10.1一般规定

风机吹泡法防冰冻技术适用于钢闸门等水工金属结构、水工混凝土结构以及水工护岸结构，该技术

具有初期投资低、能耗低、易维护的特点，适用于各级别的水利工程。

10.2技术要求

10.2.1风机吹泡法可采用全段定时或分段定时吹泡，不宜采用连续吹泡。

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10.2.2风机吹泡法的吹气喷嘴与水工结构迎水侧外缘的距离不应小于3m。

10.2.3风机吹泡法采用离心式风机供气，可多台风机串联统一控制，也可对每台风机进行单独控制。

10.2.4气喷头淹没深度不宜小于0.20m，可根据工程实际和现场试验进行调整。

10.2.5采用风机吹泡法选取风机时，风压可按下列公式（13）~（15）计算：

푃=(푃+푃푓)······································································(13)

푃=휌𝑔·········································································(14)

2

퐿푝휌푎푢

푃푓=(휆푓+∑휉𝑖)·······························································(15)

푑푝2

式中：

푃——风机的风压（Pa）；

——结构安全系数，按表1选用；

푃——吹气喷嘴所处水深H处的水压（Pa）；

푃푓——气压损失（Pa）；

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휌——水工结构前水的密度，一般宜取휌=1.0×10kg/m；

𝑔——重力加速度，可取𝑔=9.81N/kg；

——吹气喷嘴所处水深（m）；

휆푓——气体沿程阻力系数；

퐿푝——输气管长度（m）；

푝——输气管内径（m）；

휉𝑖——气体局部阻力系数（m）；

33

휌푎——空气密度（kg/m），一般宜取휌푎=1.293kg/m；

——气体流速（m/s）。

10.2.6风机吹泡法所用的风机流量可按照GB/T50662中确定的方法计算。

11门叶电热法

11.1一般规定

门叶电热法防冰冻技术适用于闸门等水工金属结构迎水侧。该技术设备复杂、成本高、功耗大，除

冰成本较大，适用于大型水利工程。

11.2技术要求

11.2.1采用电热法防止门叶承受冰静压力作用时，加热元件可采用发热电缆或热敏电阻陶瓷，其三相

负载分配应相等，均匀地布置在门叶结构中间，并应配置具有温控和保护功能的控制箱或控制柜。门叶

下游面应全部采用保温板封闭保温。当采用聚苯乙烯泡沫板保温时，其板厚不应小于0.03m，导热率휆𝑥≤

0.03W/(m·℃)，体积吸水率𝑥≤2％。

11.2.2门叶电热法防冰冻应采用连续加热。其所需的总功率应包括通过门叶钢板向过冷水中传热、通

过门叶钢板向冷空气传热和通过门叶保温板向冷空气传热所需的功率。

11.2.3通过门叶钢板向过冷水中传热所需的加热功率可按公式（16）和公式（17）计算：

푁1=퐾푠(−푠)퐴································································(16)

=0.3|푘|·········································································(17)

式中：

푁1——通过门叶钢板向过冷水中传热所需的加热功率（kW）；

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2

퐾푠——由门叶钢板向过冷水中的传热系数，퐾푠=0.233kW/(m·℃)；

——门叶内部空气加热温度（℃）；

푘——设置地点的极端最低温度平均值（℃）；

푠——过冷水温度，计算采用푠=-0.1℃；

2

퐴——门叶钢板与过冷水的接触面积（m）。

11.2.4通过门叶钢板向冷空气的传热所需的加热功率可按公式（18）计算：

푁2=퐾푠푎(−푘)퐴푎·································································(18)

式中：

푁2——通过门叶钢板向冷空气传热所需的加热功率（kW）；

2

퐾푠푎——由门叶钢板向冷空气的传热系数，可取퐾푠푎=0.025kW/(m·℃)；

2

퐴푎——门叶钢板与冷空气的接触面积（m）。

11.2.5通过门叶保温板向冷空气传热所需的加热功率可按公式（19）计算：

푁3=퐾푝푎(−푘)퐴푝·································································(19)

式中：

푁3——通过门叶保温板向冷空气传热所需的加热功率（kW）；

퐾푝푎——由门叶保温板向冷空气的传热系数，当采用聚苯乙烯泡沫板保温，而且其热导率λx≤

2

0.03W/(m·℃)，厚度𝛿𝑥≥0.03m时，可取퐾푝푎=0.007kW/m·℃)；

2

퐴푝——保温板与冷空气的接触面积（m）。

11.2.6门叶内加热所需的总功率可按公式（20）计算：

푁=(푁1+푁2+푁3)·································································(20)

式中：

푁——门叶内加热所需的总功率（kW）；

——结构安全系数，按表1选用。

11.2.7门叶电热法防冰冻技术要求还应符合GB/T50662中的规定。

12埋件电热法

12.1一般规定

埋件电热法防冰冻技术适用于大型水利工程。

12.2技术要求

12.2.1埋件电热法加热元件可采用电热缆、电热管等，并应配置具有温控和保护功能的控制柜或控制

箱。

12.2.2埋件电热法根据加热连续性可分为定时加热或连续加热。加热功率可按公式（21）和公式（22）

进行计算。

a)定时加热。只要求将钢埋件工作表面上厚度有限的冰融化一定厚度，所需加热功率可按公式

（21）计算：

푁=170(1−0.006푘)𝛿𝑖퐴𝑖푇··························································(21)

式中：

푁——加热功率（kW）；

푘——设置地点的极端最低温度平均值（℃）；

𝛿𝑖——需要融化的冰厚，可取0.01（m）；

7

DB21/T3381—2021

2

퐴𝑖——钢埋件加热面积（m）；

푇——拟定的加热时间（h）。

b)连续加热。不允许钢埋件工作表面上结冰，钢埋件工作表面部分在空气中和部分在水中，其

加热功率可按公式（22）计算：

푁=0.03(1−2푘)퐴푎+0.3퐴························································(22)

式中：

푁——加热功率（kW）；

푘——设置地点的极端最低温度平均值（℃）；

𝛿𝑖——需要融化的冰厚，可取0.01（m）；

2

퐴푎——钢埋件与冷空气的加热面积（m）；

2

퐴——钢埋件与过冷水的加热面积（m）。

12.2.3埋件电热法防冰冻技术要求还应符合GB/T50662中的规定。

13防冰冻技术评价指标

13.1一般规定

防冰冻技术评价指标共包括3个，即技术性指标、经济性指标和节能性指标，可作为防冰冻技术优

选的参考依据。

13.2技术性指标

技术性指标为采用防冰冻技术后的实际防冰冻效果，包括不冻区（或冰槽）宽度、不结冰天数、水

工结构冰冻破坏情况。

13.3经济性指标

经济性指标为采用防冰冻技术在水工结构每米防冰冻长度内发生的成本，采用静态分析方法，即不

考虑时间因素对资金价值的影响。经济性指标可按公式（23）计算：

𝐼=푍/퐿0···········································································(23)

式中：

𝐼——经济性指标；

푍——采用防冰冻技术发生的年折算费用（元）；

퐿0——水工结构防冰冻区域长度（m）。

采用防冰冻技术发生的年折算费用푍可按公式（24）计算：

푍=퐶+푃⋅푅······································································(24)

式中：

퐶——年生产成本（元）；

푃——采用防冰冻技术的投资额（元）；

푅——基准投资收益率。

13.4节能性指标

节能性指标为采用防冰冻技术在水工结构每米防冰冻长度内消耗的功率，可按公式（25）计算：

𝐼푒=푊/퐿0··········································································(25)

式中：

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DB21/T3381—2021

𝐼푒——节能性指标；

푊——设备功率（kW）；

퐿0——水工结构防冰冻区域长度（m）。

14监测

14.1一般规定

对于北方寒区水工结构，除按常规进行监测设计外，还应根据建筑物等级及场地的气象、冰情等基

本资料进行冰冻害巡视检查和冰冻观测。

14.2技术要求

14.2.1巡视检查的主要内容为裂缝及变形检查和冻融剥蚀检查。

14.2.1.1裂缝及变形检查是指检查建筑物在冰冻作用下有无裂缝、滑动、倾斜、沉陷、鼓起、塌滑等

现象，记录裂缝及变形的形式、大小、位置和时间等情况。

14.2.1.2冻融剥蚀检查是指检查建筑物表面有无冻融剥蚀现象，记录冻融剥蚀的部位、冻融剥蚀程度，

绘制草图或拍照。

14.2.1.3巡视检查记录宜采用数据库形式进行保存。

14.2.2冰冻观测的主要内容为冰情观测与冰压力监测。

14.2.2.1冰情观测应包括封冰（冻）日期、解冰（冻）日期、流冰历时、冰厚、冰块尺寸、冰流量、

流冰总量、流冰种类及性质等。

14.2.2.2应根据冰厚大小，在冰面以下布置压力和温度传感器，封冰（冻）期进行静冰压力和冰温监

测，同时还应监测气温。

14.2.2.3在水工结构前缘适当位置布置压力传感器，在流冰时，进行冻冰压力监测，同时还应监测风

速和风向。

14.2.2.4在封冰（冻）期，冰压力观测宜为每日2次，若遇持续升温或降温天气，应适当增加测次。

14.2.2.5冰冻观测其他要求还应符合NB/T35024中的规定。

14.2.3根据不同建筑物的级别、运行及冰冻危害特点，应设置不同的观测断面及观测项目。

14.2.4应及时整理冰冻观测资料，分析各测点气象、冰压力、建筑物变形等之间的关系。

14.2.5水准测量的基准点和工作基点应设置在不冻胀地基土上或采取防冻胀措施。

14.2.6北方寒区的安全监测设施应满足低温环境运行要求，避免结霜、冰冻或冻胀的影响。

9

DB21/T3381—2021

本文件用词说明

为便于在执行本文件条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

a)表示需要满足要求：

正面词采用“应”，反面词采用“不应”；

b)表示推荐或指导，其中肯定形式用来表达建议的可能选择或认为特别适合的行动步骤，无需

提及或排除其他可能性，否定形式用来表达某种可能选择或行动步骤不是首选的但也不是禁

止的：

正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

c)表示允许：

正面词采用“可”，反面词采用“不可”；

d)表示需要去做或完成指定事项的才能、适应性或特性等能力：

正面词采用“能”，反面词采用“不能”；

e)表示预期的或可想到的物质、生理或因果关系导致的结果：

正面词使用“可能”，反面词采用“不可能”。

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DB21/T3381—2021

辽宁省地方标准

北方寒区水工结构防冰冻技术规程

DB21/T3381—2021

条文说明

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DB21/T3381—2021

1范围

我国北方严寒和寒冷地区的水工结构，在冬季运行过程中均存在冰冻或冻融作用的问题，使不少工

程结构遭受不同程度的破坏。因此，规定水工结构防冰冻设计的基木原则、方法和技术要求，对水电水

利工程建设具有重要作用。本文件所涉及的防冰冻技术适用于北方寒区淡水环境下水工结构，海水环境

下水工结构可参考执行。

4基本规定

由于本规范涉及范围较广，冰冻问题的自然因素较复杂，因此，本条中规定了水工结构防冰冻设计

应遵循的基本原则和方法，包括在执行本规范的同时还可结合具体工程条件进行试验研究，并在此基础

上采用先进技术，从而也可为补充和完善本规范提供依据。

7冰盖保温板法

7.2本条是根据黑龙江黑河市卧牛河水库的工程实践的观测和试验资料提出的。当地最低气温为-42℃，

最大冰厚为1.48m。保温板厚度𝛿𝑥=0.15m，宽度𝛿𝑥=3.0m，考虑一定安全系数后得出。

8压力水射流法

8.2.2根据辽宁省大伙房水库的工程实践，在条件允许情况下，所提供的水温为4℃时效果较好。

9压力空气吹泡法

9.2.2规定吹气嘴与闸门门叶外缘的距离应大于3m，目的是防止钢闸门的腐蚀加剧。

9.2.5本条是根据辽宁省葠窝水库等工程实践经验，并参照国外工程实践提出的。

10风机吹泡法

10.2.4本条是根据室内试验和辽宁省三湾水利枢纽工程的现场试验资料提出的。室内试验测试气喷头

不同淹没水深的防冰冻效果，试验结果表明在0.20m淹没水深情况下防冰冻效果良好，可靠性良好，节

能性指标良好。

12埋件电热法

12.2.2本条中的加热功率是按下列公式导出的。

a)定时加热计算：埋件加热化冰所需的总热푄=푞휌𝑖𝛿𝑖퐴𝑖/（kJ），融化1kg冰所需的热量

3

푞=𝑖(푠−푘)+푄𝑖（kJ/kg），上述两式中，取冰的密度휌𝑖=920kg/m，冰的比热容

𝑖=2.0kJ/(kg·℃)，冰的融化潜热푄𝑖=335kJ/kg，冰化后的水温푠=0℃，气温푘=冰温𝑖，有

效作用系数=0.5，推导得出。

b)连续加热计算：采用牛顿冷却公式。埋件传到空气中的加热功率푁1=푠푎(1−푘)퐴푎/（kW），

理件传到过冷水中的加热功率푁2=(1−푠)퐴/（kW），埋件加热总功率푁=푁1+푁2。取

2

通过钢板向冷空气的传热系数푠푎=0.025kW/(m·℃)，空气中设通过钢板向静水中的传热系数

12

DB21/T3381—2021

2

=0.233kW/(m·℃)，埋件表面加热温度1=0.5℃，过冷水的温度푠=-0.1℃，有效作用系数

=0.5，推导得出。

14监测

14.1寒区水工结构除了其有非寒区水工结构的特点外，还有承受冰冻害的特点。因此，除应按照《混

凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178）、《土石坝安全监测技术规范》（SL60）进行常规项目的监

测外，尚应满足寒区水工建筑物的特殊要求，进行冰冻害巡视检查和冰冻观测。

14.2.1冰冻害巡视检查包括在冰冻作用下的裂缝及变形破坏检查、冻融剥蚀检查等内容，巡视检查时

对发现的各种冰冻破坏现象应进行详细记录。

14.2.2~14.2.4冰冻观测的主要内容包括冰情及冰压力观测等。应根据不同建筑物运行及冰冻害特点，

设置不同的观测断面及观测项目，并对观测资料及时进行整编分析，以根据观测资料进行预测和采取防

范措施，为工程设计和运行提供依据。

14.2.5为保证竖向位移观测的精确性，竖向位移观测的基准点允许冻拔量应为零。因此，规定竖向位

移观测的基准点不应受地基土冻胀变形影响或对基准点采取抗冻胀措施。

14.2.6我国北方地区许多大坝坝顶水平或垂直位移测点和观测基点都有变位，分析时常被视为坝体的

时效变位，造成误差。有时，甚至观测廊道内引张线和垂线也结霜或结露。因此，设计建筑物的安全监

测设施时应避免监测设施受到结霜、冰冻或冻胀的影响。例如，变形观测基点和测点采用深锚筋与下部

基岩或混凝土连接等方法。同时，设计中在分析和使用已有观测成果时应考虑有无受结霜、冰冻或冻胀

的影响。

13

DB21/T3381—2021

目次

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

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

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

3.1冻结指数........................................................................1

3.2冰盖............................................................................1

3.3静冰压力........................................................................1

3.4武开江..........................................................................1

4基本规定............................................................................1

5基本资料收集........................................................................2

5.1一般规定........................................................................2

5.2结构安全级别....................................................................2

5.3气象资料........................................................................2

5.4气候分区........................................................................2

5.5冻结指数........................................................................2

5.6冰情资料........................................................................2

6冰盖开槽法..........................................................................3

6.1一般规定........................................................................3

6.2技术要求........................................................................3

7保温板法............................................................................3

7.1一般规定........................................................................3

7.2技术要求........................................................................3

8压力水射流法........................................................................3

8.1一般规定........................................................................3

8.2技术要求........................................................................3

9压力空气吹泡法......................................................................5

9.1一般规定........................................................................5

9.2技术要求........................................................................5

10风机吹泡法.........................................................................5

10.1一般规定.......................................................................5

10.2技术要求.......................................................................5

11门叶电热法.........................................................................6

11.1一般规定.......................................................................6

11.2技术要求.......................................................................6

12埋件电热法.........................................................................7

12.1一般规定.......................................................................7

I

DB21/T3381—2021

12.2技术要求........................................................................7

13防冰冻技术评价指标..................................................................8

13.1一般规定........................................................................8

13.2技术性指标......................................................................8

13.3经济性指标......................................................................8

13.4节能性指标......................................................................8

14监测................................................................................9

14.1一般规定........................................................................9

14.2技术要求........................................................................9

本文件用词说明........................................................................10

条文说明........................................................................11

II

DB21/T3381—2021

目次

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

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

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

3.1冻结指数........................................................................1

3.2冰盖............................................................................1

3.3静冰压力........................................................................1

3.4武开江..........................................................................1

4基本规定............................................................................1

5基本资料收集........................................................................2

5.1一般规定........................................................................2

5.2结构安全级别....................................................................2

5.3气象资料........................................................................2

5.4气候分区........................................................................2

5.5冻结指数........................................................................2

5.6冰情资料..........................................................