南水北调西线工程冬季输水的可能性

南水北调西线调水的各条输水线路均位于高海拔，高寒地带，每年日平均气温为0℃以下的时间长达5个月，因而有必要对冬季输水的可能性进行分析研究。通过对水库水温指标，隧洞，引水明渠沿程水湿的分析计算得知：只要采取相应的措施，南水北调西线工程实现冬季输水是可能的。     

输水管道冬季输水保温的研究

对于冬季运行的混凝土结构,混凝土表面的温度受到气温与太阳辐射热的影响,从而使输水管道内外壁面形成较大的温度差,影响结构的安全可靠性。文中根据固体热传导理论,结合边界条件,利用ANSYSY有限元软件数值模拟冬季输水条件下无保温措施与有保温措施输水管道。数值模拟结果表明:冬季气温下降迅速,导致管道表面出现温度裂缝,采取保温措施,可有效地控制温度裂缝。     

明渠冬季安全输水措施研究

冬季明渠输水的主要方式有冰水混合和冰盖下2种.冰水混合流对渠道的过流条件要求较为苛刻,运用时受限制较多;冰盖下输水可以实现明渠冬季输水安全运行,但必须控制流冰期渠道的水流流速和水流弗劳德数.冰期输水的注意事项主要有:渠首蓄冰运行、渠道断面设计应采用窄深式、尽快使明渠形成冰盖、冰盖输水宜采用无自由表面输水、提高渠道内的水温等.     

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。     

南水北调中线冬季冰情变化特征及输水能力提升策略研究

南水北调中线工程冰期输水能力受限已成为制约工程安全运行和社会效益发挥的巨大障碍。认识和辨析通水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理,是中线干渠冬季输水能力提升亟需解决的关键问题。本文基于2011—2023年中线干渠连续12个冬季的气象、水力、冰情等原型观测资料,分析了中线干渠水温冰情时空分布本底和特征规律,明晰了影响中线干渠冰凌生消的关键因素,针对性提出了冬季输水能力提升的相关应对策略。分析表明：通水以来冰情发生的范围和时间相比理论预想偏小、偏短,冰凌影响区为七里河倒虹吸至北拒马河暗渠段,冰塞风险区为滹沱河倒虹吸至北拒马河暗渠段,多年平均冰厚15 cm,历史极端冰塞厚2.9 m,冰凌壅水最高值0.73 m;干渠冬季水温由南向北递减,依次出现岸冰、流冰和冰盖,日均气温转负后相应的断面平均测量水温在2.5、1.0和0.25 ℃左右,且沿程水温下降速率与流量和气温呈负相关,即增大输水流量可减缓水温下降速度;影响冰凌生消的关键因素是气温、流量、太阳辐射和风速,典型年如2016年的严重冰情与1月低累计负积温、大输水流量和短时寒潮叠加有关,漕河等渡槽失温快产冰量大与风速密切相关。基于上述分析,未来可考虑结合气象、水情、冰情实时监测和智能预警预报,建立水温-水量-水力协同调控和动态调度技术体系,重点从缩短冰期输水时长、降低冰情影响范围、优化关键控制指标和挖潜渠道防冰塞性能等多方面全面提升南水北调中线工程冬季输水能力。     

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。     

南水北调工程输水调度管理和决策支持系统的技术集成研究

结合输水运行中的雨情、水情、冰情、工情、水质、需水、供水信息处理技术，以及输水工程安全监控、防洪调度和水资源实时监控管理等决策支持系统技术，结合长距离调水、输水的特殊要求，以现代通信技术、计算机技术、网络技术和自动测控技术为手段，以各相关专业模型库为核心，运用多媒体可视化模拟建立集成化的信息系统．该系统基于对输水过程全程实时监测进行信息采集和处理，依据调水模型运算、专家系统分析，应用Web-GIS技术实现跨区域、长距离、超大型调引水工程运行调度管理的集成化动态管理和决策支持．对于不同专项监测系统模型的运算结果等信息数据实行分布共享．整个系统具有开放、灵活、高效、可靠、关联互调等特点。     

明渠冬季输水可行性分析——基于新疆某小型引水工程

新疆地区冬季时间相对较长、气温比较低,明渠冬季运行极易发生冰害问题,这对明渠冬季输水的安全性造成了很大的威胁.通过对明渠冰害形成的原因及危害的分析,采用一维对流-扩散模型并结合当地的气象资料,通过计算渠道水体散热率判断明渠是否存在冬季运行结冰问题.在明渠冬季运行出现结冰的条件下,通过分析明渠冬季输水两种主要方式——冰水二相流输水方式和结冰盖输水方式的适用性,合理选择明渠冬季输水方式,保证明渠冬季安全可靠运行.     

南运河冬季输水冰情及对策研究

南运河的冬季输水工作开展较少,冰期输水经验不足。2022—2023年度,南水北调东线北延输水为线路启用以来首次冬季输水。输水期间,在南运河段设立安陵、北陈屯2个观测站点,对冰期输水各个阶段的冰情特点进行观测,从而了解并掌握冰情的变化规律,并提出冰期输水对策,为今后的冰期输水工作提供参考。     

南水北调中线工程输水建筑物整流累积效应研究

为分析输水建筑物整流对南水北调中线工程输水能力的影响,以陶岔渠首闸至十二里河渡槽渠段为例,建立一二维耦合水动力模型,其中渠道段采用一维模型,4个输水建筑物段(刁河渡槽、湍河渡槽、严陵河渡槽和淇河倒虹吸)采用二维模型,利用多年实测数据对耦合模型进行率定。分别对无整流方案和15种整流方案进行模拟计算,分析不同整流方案对上下游的影响,进而确定水头损失最小的整流方案。结果表明:单体整流影响范围为建筑物上下游3~5.km,多个建筑物整流的累积效果小于单个建筑物整流效果的线性叠加;对渠段中间2个输水建筑物(湍河渡槽、严陵河渡槽)进行整流的效果优于对上下游2个输水建筑物(刁河渡槽、淇河倒虹吸)进行整流的效果。     

“环路输水模式”在北京市供水 系统中的应用分析

根据北京市南水北调水资源配置方案、水厂布局、调蓄系统规划,输水系统引入城市“环路 输水模式”,优化了北京市供水系统。“环路输水模式”的闭合、互相相通、双向输水、互为备用、可 靠性高、调度灵活等特点,使北京市供水系统实现了“三水”(即:外调水、本地地表水和地下水)联 合调度,降低了调蓄库规模,提高了供水保证率,有效地解决了北京市近、远期供水需求,为国内 大、中城市输水管路建设做出了新的尝试,提出了新的思路。     

南水北调东线治污及其输水水质风险分析

针对南水北调东线工程沿线水污染与水质现状,按照工程通水水质目标要求,以控制单元作为规划污染治理方案、进行水质输入响应分析的基础单元,根据东线治污的目标,在输水干线规划区,山东、天津用水规划区,河南、安徽规划区分别实施清水廊道工程、用水保障工程和水质改善工程。分析南水北调东线一期工程输水水质风险,提出只有在资金和制度保障的前提下,才能确保输水干线水质目标的实现。     

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。     

南水北调中线工程北京段水价分析研究

从不同的管理企业角度，对南水北调工程北京段水价进行了核定，并分析了影响水价的主要因素和影响程序，为合理确定工程的有关政策提出了一些建议。     

有限元法在浅埋暗挖输水隧洞衬砌受力研究中的应用

以南水北调中线北京段浅埋暗挖输水隧洞施工为研究实例,使用三维有限元程序ADINA对隧洞衬砌在施工期及运行期不同工况下的受力状态进行了分析计算,得到了工程设计中比较关心的弯矩和轴力等内力计算结果,为工程设计提供参考.     

南水北调西线一期工程引水隧洞冲淤机理研究

研究了南水北调西线一期工程隧洞运行后的淤积机理及其影响,结果表明,由于水体泥沙以悬移质超细泥沙为主、水土泥沙含量小及隧洞温度等对隧洞影响很大,会加速隧洞的淤积,只有当水的流速达到泥沙启动速度时,泥沙会启动而被水流带走,引水隧洞不会淤积。研究结果对引水隧洞工程实践具有很好的参考价值。     

小波分析在输水管道泄漏检测系统中的应用

山西引黄工程是山西省的生命工程,其输水管道担负着输水的重要角色,在工程中被大量应用。然而由于一些自然因素和人为因素不可避免地会造成管道泄漏,这不仅会造成水资源的严重浪费,而且还可能威胁到人类生命财产的安全。建立输水管道实时泄漏检测系统,及时定位故障点,可以最大限度地减少经济损失。文中应用小波分析理论,介绍了输水管道泄漏自动监控系统的工作原理和构成,并将之运用到引黄工程实践中。