南水北调中线工程运行特性及控制方式研究

简要介绍了国家＂十一五＂科技支撑计划项目＂南水北调中线工程关键技术研究与应用＂课题四＂中线工程输水能力及冰害防治技术研究＂所取得的部分水力学研究成果,包括南水北调中线工程输水模拟平台的研制、中线工程数值仿真软件开发、分水口和节制闸的水力敏感性分析、闸前常水位控制算法、穿黄工程节制闸闸前水位确定、冰期输水能力及冰期运行控制等,研究成果紧密结合中线工程的实际情况,可应用于中线工程的运行、调度与管理。     

汛期降雨对南水北调中线干线 京石段工程渠道水位影响

为了给南水北调中线工程实现全线通水后的汛期调度提供技术支撑和经验借鉴,基于2008年-2013年底南水北调中线干线京石段工程已经完成的四次向北京输水任务的相关资料,分析了通水过程中降雨对渠道水位的影响,结果表明在试运行期间汛期降雨多以小雨为主,渠道内水位普遍上涨20~30mm,当渠道内发生中到大雨时,渠道内的水位一般上涨80~100mm;结果表明4次通水过程由于没有特大暴雨,水位上涨幅度较小,对渠道安全没有影响;并基于河北省中小流域设计暴雨洪水图集,探讨了不同重现期暴雨对渠道水位的影响规律,给出了不同重新重现期条件下的控制水位。     

南水北调中线工程应急调度目标水位研究

以南水北调中线工程为例,建立一维应急调度数值模型,选取典型渠段作为算例,研究中线工程总干渠突发事故应急调度时输水明渠节制闸闸前目标水位的设定对渠道节制闸水位壅高、渠段退水量等参数指标的影响。研究表明:目标水位的设置直接影响到渠道退水量、渠道最高水位壅高。闸前目标水位越高,渠道水位壅高越高,但渠道退水量越小。为提高应急调度的安全经济性应在保证不发生漫顶事故的前提下,尽量加大事故上游渠段节制闸前目标水位。研究成果可为中线工程应急预案的建立提供参考。     

三峡水库汛限水位变幅控制的风险分析

文章以汛限水位变幅控制风险为研究背景,建立了一套基于随机模拟方法的水库防洪风险评估体系。体系明确了汛限水位变幅控制的风险定义、风险分析的主要内容、风险评估实施程序和风险计算模型,并建立了汛限水位变幅控制的风险率增量表达式。并将水库汛限水位变幅控制风险研究的理论应用于三峡水库,利用水库防洪风险模型分析了三峡水库在汛限水位变幅方案前后的防洪风险目标风险变化,为三峡水库汛限水位变幅控制运用效益分析提供了可靠的数据资源。     

南水北调中线干渠闸前变水位运行方式探讨

针对天津分水口流量变化,应用两种闸门调度方式且将闸前水位控制在不同变化幅度内时,采用建立的南水北调中线电子渠道模型模拟计算了干渠中的水流过渡过程。结果显示,闸前水位自由波动时,由于动用了较多的调蓄库容,会导致水位波动幅度过大而影响干渠的安全平稳运行。对闸前水位变幅限制太小或阻止闸前水位变化时,会导致干渠水位长时间波动并影响到进入惠南庄前池的流量。考虑到渠道安全、缩减渠道水力过渡时间和尽量减小对末端前池水位的影响,初步推荐闸前水位变化幅度在±0.15 m范围内波动较为适宜。     

南水北调中线工程渠道建筑物施工研究

南水北调中线工程是我国迄今为止规模最大的跨流域调水工程，由于该工程气候带调水，流量大，建筑物等级同，结构尺寸断面大，且总干渠上建筑物多为薄壁板梁结构，其施工较常规水工建筑物有所不同，本文就其施工特点进行了分析。     

南水北调中线工程水位的水动力-神经网络耦合预测模型

南水北调中线工程通常以闸前常水位调度运行,而水位在闸门调控影响下多数处于非平稳状态,探索其变化规律对于监测数据和研究方法均有一定限制和要求。监测数据方面,针对大量的高频监测数据选取均值滤波、滑动平均值滤波、递推中位值平均滤波法、滑动小波变换进行数据预处理,提高数据质量、增强数据预测的可行性。研究方法层面,以BP神经网络模型和长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络模型为主体框架,以水动力模型的模拟数据为辅助支撑,对比单神经网络在不同工况下的预测效果,输出水动力-神经网络组合预测结果。结果表明：数据预处理是数据分析和预测的必要环节,高频数据滤波处理再预测可以提高数据预测的精度;均值滤波、递推中位数均值滤波方式对数据预处理的效果最好,指标合理时滤后决定系数(R²)精度均超过0.95,且均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)不超过0.02,准确性高;基于滤后数据进行模型构建,通过对比数据驱动模型和数据-机理双重驱动模型的计算结果,R²维持在0.98附近,RMSE、MAE维持在0.01左右,耦合模型具有更好的...     

爆破技术在南水北调中线总干渠工程开挖中的应用

南水北调辉县苏门山石质总干渠段地形起伏大,沿线环境复杂,总干渠爆破开挖后形成两岸永久五级边坡,最大开挖深度达42m.施工中因地制宜,采用了“纵向分段、竖向分层、边坡预裂、台阶爆破”的施工方法,取得了较好的开挖效果,可供同类工程借鉴参考.     

南水北调中线工程运行风险分析

将南水北调中线工程分解为交叉建筑物、输水干渠工程、穿黄穿漳工程、控制物等四大系统,根据各系统运行不同特点和破坏机理,采用相应的风险分析方法,建立了各系统工程运行风险因子识别体系和评价结构模型.通过对中线工程运行风险定性定量计算,实现了工程各系统运行风险等级划分.进而根据风险分析结果给出相应的降低风险的控制措施和对策,为南水北调中线工程安全运行管理提供有益参考.     

南水北调中线工程总干渠渠道设计关键技术问题

南水北调中线工程为特大型跨流域调水工程,工程规模大,渠道线路长,沿线地质条件复杂,工程设计备受各方关注。本文结合工程实际,对南水北调中线工程总干渠渠道设计中的关键技术问题进行了分析和总结,对渠道断面设计、衬砌结构设计及特殊渠段渠基处理中的主要做法、措施及设计成果等进行了论述。     

浅析南水北调中线工程配套水厂建设与运营管理

以河北省邢台市隆尧县南水北调配套水厂为例,从水厂建设规模、工艺选择、配水管材选择、运营风险控制等方面进行分析,对配套水厂建设和运营管理提出建议和参考。     

南水北调中线水资源调度关键技术研究

文章是"十一五"国家科技支撑计划项目"南水北调中线水资源调度关键技术研究"课题的研究内容介绍。针对南水北调中线一期工程建成后,如何进行科学、合理、高效、便捷的水资源调度,充分发挥经济效益、社会效益和生态环境效益,分析了4个方面的实际需求,提出了中线水资源调度关键技术研究的目标,总体架构,技术路线及其主要任务。     

南水北调工程与管理

随着南水北调规划论证工作的深入，管理正成为南水北调工程的一个约束性课题。南水北调工程的建设管理应以各方利益的均衡为基础，投资分摊应适应公司化运作的建设管理体制，管理中应广泛借助外部力量；南水北调工程未来的运营管理必须结合建设提前考虑，在事权划分明晰的基础上，以现代科技手段为保障的合同化管理将是有效的手段。     

南水北调中线工程施工控制网精度与等级论证研究

南水北调中线工程全长约1 427 km,以明渠自流为主,建筑物众多,选用何种精度与等级的控制网才能满足工程施工放样的需要,是一个值得研究的课题.根据工程的布置特点和其他工程的经验,通过理论推导,提出了南水北调中线工程首级、加密平面和高程施工控制网的主要精度指标和建网等级,并已在工程中成功应用.     

进度控制原理在南水北调中线干线工程中的运用

南水北调中线干线工程以主要向城市供水、兼顾农业和生态供水为目标，是我国在建的特大型调水工程，建设意义重大。该项目点多、线长，建设管理复杂。由于各种原因，工程工期较原计划明显滞后，为尽可能的挽回进度损失，达到预期目标，工程结合进度控制原理，广泛采取了科学的进度控制手段，取得了良好的效果。     

江苏南水北调工程运行管理浅析

为适应南水北调东线一期工程全线通水需要,通过简要介绍江苏南水北调工程的概况与传统水利工程管理的特点,详细分析了南水北调东线江苏段工程采用直接管理、委托管理和协议管理的优缺点,对江苏南水北调工程前期建成工程运行管理经验作了系统总结,并与传统水利工程运行管理模式进行比较,探讨了前期建成工程运行管理中需要进一步完善的问题和措施,力求从理论和实践角度积极探索建立适应南水北调东线江苏段工程需要的运行管理模式,努力为推动江苏南水北调工程管理体制和运行机制的确立,从而保证江苏段工程全线建成通水,确保发挥工程设计效益作了有益的研究和思考。     

南水北调中线受水区分布式水文模型子流域划分研究

从空间尺度上对分布式水文模拟进行了分类,提出了区域分布式水文模拟的概念.根据区域分布式水文模拟的特点,提出了针对不完整流域进行分布式水文模拟时,研究范围的确定原则.同时通过引入流域入口点,实现了一种基于Pfafstetter编码规则的区域分布式水文模型子流域划分方法,并成功应用到南水北调中线受水区.另外,在该方法中还包括了对狭长子流域的进一步自动细分及根据水文站、水库位置进一步细分子流域的功能.     

南水北调中线总干渠工程膨胀土渠段渠基排水处理

膨胀土处理是南水北调中线工程总干渠的关键技术问题之一,技术难度大,质量要求高,膨胀土渠段渠基排水问题也是工程控制难点之一,南水北调邯邢段强膨胀及深挖方中膨胀土渠段渠基排水进行方案优化设计对类似工程具有一定的借鉴作用。     

调水工程运行最优控制研究

针对南水北调工程的实际情况，提出采用最优控制理论解决调水工程中存在的滞后与耦合问题。通过建立渠道的状态空间方程，将水力学问题转化为控制论问题。建立渠道运行二次性能指标，求解系统最优控制方案。以南水北调中线总干渠京石应急段为例进行仿真计算，结果表明渠道水流在2h内快速达到稳定，水位波动小于0．15m／h，动态稳态性能良好。     

南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案研究

南水北调中线沿线设有64座节制闸,为确保金结机电设备运行安全,按照设施设备规范要求各节制闸应在动水条件下进行零开度至全开度检验。中线工程现处于通水初期,沿线各分水口门尚未达到设计流量,如需完成大开度检验,势必需要通过采取一定的调度措施来实现。结合中线工程运行实际,选取典型试点分析大开度检验的可行性;同时在充分考虑目前全线小流量、高水位的运行状态下,比对分析几种特定条件下的运行调度方案,初步研究选取了"控制闸调整局部渠段水位"的调度方案。通过对试点节制闸上下游控制建筑物的运行水力条件进行调整,保持试点节制闸目标过闸流量及其上下游渠段水位的相对稳定,进而实现节制闸大开度检验。