南水北调中线工程冰期输水特性研究

应用水力学、冰水力学和传热学等理论,通过建立渠道的气、水、冰的热传导方程,水温控制方程,水流运动、浮冰输移及冰盖发展方程,构建了南水北调中线干渠的一维冰期输水模型。该模型不仅考虑了渠道拦冰索对流冰的控制条件,以及穿黄隧洞等地下结构的地温影响,还通过加入闸门控制算法,模拟了渠道中闸门对水位和流量的调控作用,使得数值模拟结果更能符合工程的实际情况。利用此建立的模型,对该工程黄河以北干渠的冰期输水过程进行了模拟,分析了渠道的冰情特性,研究了冰期渠道的水力响应特性,并提出了渠道冰害防治和运行控制等方面的建议。     

南水北调中线工程冬季输水冰情的数值模拟

南水北调中线工程总干渠是由明渠和各种过水建筑物组成的树状系统,特点是线路长、过水建筑物类型多、冰水动力学响应过程复杂。本文将冰情发展模型与树状明渠系统复杂内边界条件下的渠道非恒定流模型进行集成耦合,开发了大型长距离调水工程冬季输水冰情数值模拟平台,提出了树状明渠系统复杂内边界条件的等效变换方法和计算冰盖前缘动态发展的虚拟流动法。根据实测的沿线气象资料和设计资料,利用该平台系统模拟了在寒冷气温条件下总干渠初冰、冰盖形成、发展和消融过程。分析了冬季输水的冰情特性及冰期输水能力,提出了冰期安全运行的水力控制条件,通过对典型年总干渠敞流期、冰盖形成期、稳封期、调度期以及开河全过程的模拟,给出了安全运行输水调度方案及建议。     

南水北调中线工程交叉建筑物环保初步设计体会

南水北调中线工程交叉是建筑物环保初步设计在中线工程环保设计中占有举足轻重的地位。通过初步设计和技术细则的编制，得出交叉建筑环保初设的主要工作方法，设计的重点内容，设计中应注意的突出重点及深度要求，环保设计与工程其他专业设计的协调，环保投资计算和设计质量等问题。     

南水北调中线工程总干渠冬季大流量输水水温调控措施

为保障南水北调中线工程冬季输水安全,利用建立的总干渠全线一维水温模型,针对 350、280、210 和150?m3/s?这 4 种不同输水流量方案,模拟分析各方案在强冷冬、冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下总干渠冬季输水保温效果,在此基础上提出总干渠冬季无冰盖大流量输水水温调控措施。结果表明：针对不同典型冬季气象条件,在有限条件下采取无冰盖大流量输水调度运行方式,可不同程度缩短输水流动时长、减少沿程水体热量损失,从而达到保温效果;在各典型冬季年份气象条件下,随着总干渠输水流量增大,沿程水温比降相应减缓,明渠末端水温相应提升;在冬季气象条件适宜情况下,总干渠冬季采取无冰盖大流量输水水温调控措施,既有利于减小水温降幅,同时也可有效解决冬季输水能力受限问题;建议根据总干渠中短期气温预报和水温预测情况,在冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下尽可能采取较大输水流量输水模式,在强冷冬气象条件下可分时段、分渠段采用无冰盖大流量输水模式。     

南水北调中线河北省北段大型输水明渠工程的优化设计

南水北调中线河北省北段输水明渠长201．9km，最大输水流量240m^3/s；干渠土岩体结构分为64个工程地质段，土体结构分为黄土状砂壤土、黄土状壤土、卵石、砂性土等，存在黄土状土湿陷、高地下水位、饱和砂土地震液化、河滩地成渠．渠道渗漏、冻土等问题。根据不同地质、地形地貌情况分别进行了研究，提出了相应的设计方案和施工工艺要求，确保工程安全。     

南水北调中线工程供电方案设计

南水北调中线工程总干线渠供电系统初步设计采用了以35kV中心开关站和输电线路构成专用网供电的方案，该方案供电可靠性高，经济合理，便于建设管理与运行调度，完全满足南水北调中线工程输水干渠用电要求，阐述了这一方案的研究和设计，包括用电负荷统计，可靠性计算，电压损失计算，供电系统接线等，总结了南水北调中线工程总干渠供电系统初步设计的经验和体会。     

南水北调中线干线冰期输水动态调度初探

为保障输水运行安全,南水北调中线安阳河以北段针对冰期通常采取高水位、小流量、低流速的输水模式,导致下游供水量较正常输水期大幅度减少,既影响工程效益发挥,也使得冬季水量供需矛盾日益凸显。基于历史观测数据和冰情发展规律,在2021—2022年度冰期输水期间,中线工程首次采用动态调度、优化控制的方式,预测研判气温、水温、冰情发展,采取相宜的调度模式,科学增加输水的时间和范围,在安全平稳完成冰期输水任务的同时,冬季3个月安阳河以下实际供水量较同期计划增加3.38亿m3,动态调度实效显著。     

南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究

南水北调中线工程输水干线由61个节制闸控制水流。根据各渠段内进出流量及渠道内初末状态体积的变化,可以将调度过程中各渠道的流量体积变化归纳为关闭充水、关闭泄水、开启充水、开启泄水4种情况。根据这4种运行情况,分别制定相应的控制策略,确定各节制闸流量调整的起始、结束时刻,最终得出了南水北调中线工程输水调度初始控制策略,满足渠道安全运行要求。     

南水北调中线一期工程总干渠输水损失变化规律

为研究已建大型引调水工程运行期输水损失变化,以南水北调中线一期工程为对象,利用水量平衡原理计算得到6个典型渠段2018—2021年不同时间尺度下的输水损失变化过程,并与输水损失经验公式计算结果进行对比。结果表明：不同计算时空尺度下的渠段输水漏损流量结果差异较大,但沿程输水损失率差异较小;入渠流量规模是影响渠段输水漏损流量的主要因素,蒸发量、降雨和冰期冻融等也是造成中线总干渠输水损失时空变化的重要因素,因此仅考虑渠底渗漏损失不能有效反映中线总干渠输水损失变化过程。     

南水北调中线工程冬季输水冰情风险研究

针对南水北调中线工程冬季输水冰情的安全运行问题,以南水北调中线工程河北段为研究对象,以热平衡理论为出发点推导出目标单元渠段的整体总热量变化公式;采用单因素局部分析法选出风险评价指标,基于概率论构建了风险评价指标之间的联合概率密度函数,将气象事件发生概率、热量变化率与冰情风险等级一一对应,从而对渠道冰情进行风险评估。对2021年1月6—8日南水北调中线工程河北段输水渠道冰情风险分析结果表明：在整个热交换过程中,短波辐射、蒸发和对流热交换是影响热量变化的主要因素,且夜间渠道的热量散失明显大于白天,加大了夜间发生冰情的风险;沙河节制闸—渠末段虽然与其他渠段风险等级一样,但其单位面积热量损失明显高于其他渠段,接近于极高风险,应加强对该渠段的实时监测并做好冰情防护。     

南水北调中线干线工程中的安全监测

结合南水北调中线干线工程在充水试验期和应急供水期安全监测的实际情况,阐述了安全监测实施的必要性及设计原则,介绍了安全监测仪器设施的布设情况。通过分析监测成果对工程安全进行了评价,认为部分渠道工程、大型建筑物、穿渠建筑物等在对充水试验期和应急供水期间发现的异常问题经分析和处理后,不会影响全线通水,对工程通水期及运行期的安全监测提出了建议。     

代建制在南水北调中线工程中的应用

从现代项目管理理论入手,论证了实施代建制建管模式的必要性,探讨了代建制的概念和特点,以南水北调建设管理体制的特殊性和复杂性为基础,对代建制在南水北调中线工程项目建设管理的必要性、可行性、适应性进行了分析论证,并运用层次分析法判断在南水北调中线工程中最优的建管模式。代建制在南水北调中线工程项目的建设管理实践中是成功的,代建制管理模式从实施过程的科学性、高效性、可控性及实施效果等方面均优于直接管理、委托管理的建管模式。工程实践表明,实施代建制有效地弥补了南水北调中线工程项目法人管理力量不足,减少了建管人员安置负担,分担了项目法人的部分建设管理责任,避免了地方性利益行为,显著提高了项目建设管理水平。     

南水北调中线一期工程生态补水潜力研究

采用Spearman秩次相关检验法和Mann-Kendall秩次相关检验法,在分析丹江口水库入库径流变化趋势的基础上,构建水库多目标优化调度模型,研究丹江口水库在满足汉江中下游及北调城市供水的同时,向调水受水区进行生态补水的潜力。结果表明:在1956—1998年的42 a中,除了8个枯水年或者连续枯水年无水可补之外,其余34 a均可向受水区进行生态补水,多年平均生态补水量可达21亿m3,年生态补水量最多可达45亿m3,具有向受水区进行生态补水的巨大潜力。     

南水北调中线干线工程闸站监控系统组网方案研究

在简要介绍南水北调中线干线工程闸站监控系统概况的基础上,从安全性、可靠性、兼容性、高效性、管控运维方面对两类组网方案—“基于SDH传输平台的组网方案”和“基于环形以太网的组网方案”进行全方位分析和对比,最终推荐“基于SDH传输平台的组网方案”作为闸站监控系统的组网方案,以供决策者参考。     

浅议南水北调中线京石段工程冰期输水技术

南水北调中线引丹江口水库水量至北京、天津市.沿线渠道经过北方寒冷地区,渠道水体会发生结冰现象.目前,冰期输水运行是长距离渠道输水运行调度的难点,仍处于研究探索阶段.特别针对南水北调中线总干渠的冰期输水调度,至今尚未形成成熟的技术成果.2008年为缓解北京水资源紧缺状况,利用南水北调中线京石段工程临时从河北省向北京供水.本次供水经历了冰期输水阶段,并成功地实现了冰期安全输水的目标,积累了宝贵的冰期输水的调度经验,对冰期输水的调度研究有很好的借鉴作用.     

南水北调中线商洛水源地生态安全评价

随着南水北调中线工程全面展开,水源地生态环境所承受压力也将增大,如何协调好水源地发展和生态安全是关键。陕西省商洛水源地6个县中,5个为国家级贫困县,1个为省级贫困县,因此,研究该水源地的发展和生态安全协调具有典型意义。基于"压力-状态-响应"概念模型构建了商洛水源地生态安全评价指标体系,采用均方差赋权法确定权重,通过计算生态安全指数评价了2004~2014年当地生态安全的态势。结果表明:商洛水源地生态安全综合指数由2004年的0.258(Ⅰ级)发展到2014年的0.718(Ⅳ级);2009年是生态安全变化的主要转折点,2010年后迅速进入较为安全状态,整体生态安全状态呈现良好的发展态势。分析认为,商洛水源地生态安全状态良好主要得益于生态经济的发展。     

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。     

南水北调中线工程水权交易实践探析

由于地区经济社会发展不均衡,配套工程建设与主体工程建设不同步,南水北调中线用水指标初始分配与实际用水需求存在不匹配现象。通过水权交易可以对初始用水指标进行再优化配置,实现沿线地区水资源供需平衡,充分发挥工程的综合效益。南水北调中线工程基础条件完备,具备开展水权交易的必要条件。水利部与河南省政府共同开展了南水北调跨区域水权交易试点。通过实践探索,试点取得了良好的成效,为其他大型调水工程开展跨区域水权交易提供了可借鉴的经验;同时,试点也反映了一些深层次问题,需要在后续工作中研究解决。平顶山市与新密市之间开展的水量交易具有较强的引导和示范作用。南水北调中线水权交易市场潜力巨大,通过扩大交易规模、创新交易形式、建立激励约束机制,有助于推动水权交易加快发展。