引黄济青工程渠道衬砌耐久性损伤探析

引黄济青工程建成通水以来,渠道衬砌的损坏现象历年时有发生,影响了工程的输水能力和经济社会效益。本文对其渠道衬砌结构耐久性的劣化损伤机理进行了分析,并在此基础上就预防及治理措施进行了探讨,可为类似工程的建设与运维管理提供借鉴参考。

山东胶东调水工程自然灾害运行管理能力评价

为解决调水工程灾害运行管理能力评价模式的复杂性与模糊性,并对管理能力进行准确评价,文章构建了一套评价胶东调水工程在自然灾害发生时的运行管理能力的指标体系和方法,建立了自然灾害运行管理能力的评价指标,然后采用模糊综合评价法,依据最大隶属度原则得出综合评价结果。结果表明:该工程目前运行管理状况为“优”,但在风险辨识等方面还有待加强,为今后管理提供了决策参考。研究结果可为类似工程提供参考与借鉴。

昔格达地层引调水工程隧洞临时支护探析

目前,国家正在全面推进水网建设,推动各层级水网协同融合发展,跨区域、跨流域调水工程。为了减少高边坡处理、征占基本农田、跨自然保护区等,多采用引水隧洞的方式进行输水。鉴于大型引调水工程穿越昔格达组地层工程实例较少,可借鉴的经验不多,本文简要介绍龙塘水库及灌区工程在隧洞开挖支护的过程中面临的实际问题以及采取的措施,为设计工作者提供思路。

抽水蓄能电站与引调水工程结合实施的探讨

在构建以风、光等新能源为主体的新型电力系统背景下,探索抽水蓄能电站协同实施引调水工程,兼顾电力系统与水资源配置要求,可充分发挥工程综合效益,推进电力与水网建设协同发展。采用“电水统筹”开发模式,可一定程度上降低“抽水蓄能+引调水”工程总投资、节约建设用地,减少对生态环境的影响。文章归纳了现有“电水统筹”项目的主要开发方式,探讨了项目开发需要关注的重点及应对,包括合理的工程建设规模、充足的水源条件、适宜的消落深度、可控的泥沙含量等,合理分摊工程投资、控制提水成本,统筹协调工程运行调度,以期为电力发展与水网建设提供参考。

南水北调工程高质量发展的几点思考

文章总结了南水北调工程面临的新形势新任务,梳理了南水北调东中线通水以来取得的成效,分析了南水北调后续工程在全球气候变化、我国北方需水变化、碳达峰碳中和等有关要求背景下面临的挑战,并提出了相应的建议。

南水北调东线沿线湖泊生态环境面临的挑战与保护对策

南水北调东线工程横跨长江、淮河、黄河和海河四大流域,通过京杭大运河和输水渠道自南向北连通了高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖和北大港水库等湖泊和水库,向黄淮海平原东部、胶东地区以及津冀地区提供生产生活生态用水。沿线调蓄湖泊是南水北调东线工程的关键节点和调蓄池,是改善输水水质的净化器和重要“绿肾”,对保障输供水安全至关重要。近年来,在生态文明建设和打好碧水保卫战的大背景下,南水北调东线沿线调蓄湖泊治理保护取得明显成效,水环境质量总体上呈改善趋势,但在快速气候变化和高强度人类活动的双重影响下,沿线湖泊流域水污染防控、水环境治理和水生态保护修复仍面临严峻挑战。本文从水量调蓄与水质净化、饮用水安全保障、农业灌溉与粮食安全、生物多样性保护、航运与大运河水文化等方面系统阐述了南水北调东线沿线湖泊的主要生态服务功能,深入剖析了水质超标风险、湖泊富营养化、藻类水华暴发以及草型生态系统退化等生态环境问题,提出了水环境质量持续改善以及水生态系统完整性、稳定性和持续性稳步提升的保护策略,助力南水北调东线水安全保障国家战略。

北京市南水北调配套工程调蓄工程勘察关键技术

北京市南水北调配套工程调蓄工程是北京市“26213”供水格局的重要组成部分,工程分布于北京市西、北、南不同地区,场地建设环境条件复杂,地层结构分布及组合多样,水文地质条件复杂,工程建设面临诸多地质问题及难题。工程勘察成果全面、涉及面广、涵盖工程勘察综合类的全专业领域,完成专业全面的技术成果文件与研究报告60余册,发表学术论文50余篇,取得七大方面技术创新、30余个技术创新点。勘察总体工作思路、技术路线、研发的创新技术、利用的先进手段等方面具有实践推广价值,特别是对城市复杂地质环境条件下建设城市供水调蓄工程具有借鉴作用。

协同推进南水北调后续工程和长江经济带高质量发展

推动长江经济带高质量发展,是以习近平同志为核心的党中央作出的重大决策,是关系党和国家事业发展全局的重大战略。南水北调东、中、西三条线均以长江为水源,是跨流域跨区域配置水资源的骨干工程,是国家水网的主骨架和大动脉,在保障国家经济安全、粮食安全、生态安全等方面具有基础性、战略性作用。两者联系紧密,互促共生。文章通过对长江经济带高质量发展内涵的分析,以及在国家水安全保障、长江经济带高质量发展对南水北调高质量发展的具体要求梳理的基础上,对共同推进南水北调和长江经济带高质量发展提出了初步的认识和思考。

基于微震特征参数的秦岭隧洞岩爆实时预测模型

岩爆是深地工程施工中的主要灾害之一,微震监测是岩爆短期预测的主要方法。为了解决岩爆事故短期预测主要依靠经验的问题,基于引汉济渭工程秦岭隧洞,建立微震监测及岩爆事件的机器学习样本库。采用卷积神经网络模型,将一段时间内所有微震事件的能量、位置、震级等特征参数作为输入,并考虑掌子面位置对岩爆的影响,建立基于微震特征参数的岩爆实时预测模型。采用样本库对模型进行训练、验证和测试,针对模型结构、回溯时间段、预测时间段、训练世代对模型进行了优化。模型可以合理描述微震事件分布特征、施工进度等因素对岩爆可能性的影响。经测试,该模型能够实时预测未来48 h的岩爆发生概率,预测准确率超过80%,可为岩爆实时预测提供一种有效的技术途径。

南水北调中线涿州站冬季异常低温事件频次分析

为有效揭示南水北调中线工程冬季异常低温事件的发生规律,选取中线总干渠明渠段最北端冬季气温相对最低、冰情严重的涿州气象站为例,基于该站1981~2021年冬季日平均气温数据,在采用标准差阈值法对冬季异常低温事件进行定义和等级划分的基础上,对中线工程近年来的冬季异常低温事件频次变化规律进行了统计分析。结果表明:(1)进入12月份,涿州站日平均气温基本接近0℃,之后逐步降低;在12月下旬至次年的1月中旬,日平均气温达到年度最低,多年平均值基本维持在-4℃上下;而后逐步上升,在2月中旬前后基本恢复至0℃以上。(2) 1981~2021年间,涿州站共发生冬季异常低温事件31次,累计天数251 d,其中1980年代发生次数最多,其次是2000和2010年代,而1990年代发生次数最少,事件发生频次总体呈现下降趋势。(3)在冬季3个月中,1月份发生次数最多,次均发生天数也最长,12月份次之,而2月份发生次数最少,次均发生天数也最短,冬季异常低温事件发生日主要集中在12月下旬至1月上旬及1月中下旬。(4) 1981~2021年,涿州站冬季分别发生一级、二级、三级异常低温事件11,5,15次,其中,一级、三级事件在1月发生次数最多,而二级事件在1月发生次数最少。正式通水至2021年,中线工程共发生冬季异常低温事件3次,且均为三级,对冰期输水影响相对有限。研究成果可为南水北调中线工程冰期输水调度和冰凌灾害防御提供参考。

大规模调水对水源区流域农业用水的影响与应对——评《中线调水对汉江流域农业用水影响评估研究》

跨流域调水工程是解决水资源空间分布不均和区域间水资源供需不平衡问题的常用工程措施。科学评估调水工程对调水区特别是对中下游地区的经济、生活生产、生态环境造成的影响,是推动国家水网建设的重要课题。作为南水北调中线工程的水源地,汉江流域是我国自古以来重要粮食主产区,南水北调中线工程从丹江口水库取水,是否会对该流域的农业用水产生影响,影响强度如何,如何尽可能减少这种影响,河海大学张玲玲教授团队撰写的《中线调水对汉江流域农业用水影响评估研究》一书进行了系统回答。该书视角独特,选题新颖,顺应时代的发展需求。

引汉济渭工程调水区多源风险评估与对策研究

为评估引汉济渭跨流域调水工程本身及运行管理行为中多源风险导致供水不足的可能性,构建了跨流域调水工程水库-泵站-电站的风险评估框架。将工程管理中的行为与经验以随机、模拟、优化三种调度模式进行数学表达,设置了兼顾工程失能与运行管理的单源、多源调度风险模式和方案集;建立并仿真计算了三种调度模型,获得了不同风险方案的动态调度过程及造成的供水风险;制定了跨流域调水工程的调度风险分级基准,采取专家打分法获取事件发生的初始概率区间,采用集值统计法和改进耦合度模型定量估计各方案发生概率,基于供水风险指标定量估算各方案的损失严重度;划分了风险矩阵的等级标准,结合最低合理可行(ALARP)准则明确了风险可接受程度,提出了非工程措施以管控风险,为引汉济渭工程调水区风险评估和防控提供了理论依据。研究发现:(1)三种调度模式中仅优化调度可满足调水15亿m 3、95%供水保证率的供水目标,且相较于随机调度方式,供水能力提升了13%;(2)单源风险方案的供水风险逐渐向长时间缺水过程发展,多源风险方案面临的调度情况更加复杂,供水风险在各个维度均处于危险状态;(3)处于ALARP区域的风险事件占比超过60%,与工程相关的风险多为小概率高危害式风险,应优先解决处于ALARP区域并预防不可接受区域的风险事件;(4)针对发生概率小但危害性高的供水风险,制定了水库下游人员转移等应急方案,以降低潜在的供水损失。研究结果对于跨流域调水工程的风险管理具有积极的推动作用,强化了ALARP准则在调水工程风险评估中的应用价值。

1960—2020年南水北调区域极端气象要素变化分析

南水北调工程会引起所涉区域极端气候发生变化,同时极端气候事件对调水工程运行也存在影响。研究以1960—2020年气象观测数据为基础构建极端气象要素指标体系,采用变化范围法(RVA)与集对分析法(SPA)对南水北调影响区极端气象要素的改变程度进行量化计算,揭示了经济发展、气候变化与南水北调工程影响下区域极端气象要素的演变规律。结果表明:在经济发展与气候变化影响下,1960—2020年南水北调影响区极端气象要素指标综合改变度总体为上升趋势,并出现了明显的区域差异性,中线地区极端气候改变度显著大于东线,而两线水源区变化程度低于输水区和受水区;调水前后对比分析表明,工程调水对中线的影响大于东线,且受水区极端气象要素变化程度更为明显;对极端气象要素分析发现,极端蒸发受气候变化与经济发展影响显著,极端气温受调水工程影响变化较大,极端降水受外界扰动变化不明显。

梯级泵站事故停机输水明渠水力过渡过程研究

为解决梯级泵站系统因超负荷、大流量、高水位运行出现垮渠、跳闸停机等事故,而导致水力过渡过程中出现进水前池被抽干或漫顶等问题,以甘肃省景泰川电力提灌二期工程长距离输水明渠为研究对象,在多梯级泵站事故停机产生溢流的工况下,基于Realizable k-ε和VOF模型进行数值模拟计算,分析景电二期工程1#~7#干渠在调蓄系统作用下,不同渠长、坡降的水面线以及水力振荡分布规律。结果表明:泵站停机后水位出现升降交替的水力振荡现象,影响各泵站波峰水位高度不一致的主要原因是渠道坡降;不同参数特征的渠道壅水波运动的回溯距离不同,溢流堰上发生溢流的时间主要在第一次水位振荡过程中。

聚焦“三个安全”强化统一调度助力南水北调工程高质量发展

全面分析了南水北调中线一期工程全面建成通水10年来,水利部长江水利委员会通过全面提升运行管理水平、科学实施精确精准调度、不断加强中线水源保护、切实强化流域统一调度等措施,在维护南水北调中线工程安全、供水安全、水质安全等方面的工作成效。南水北调中线一期工程运行管理面临新的风险和挑战,包括南水北调中线工程多目标统筹调度难度日益增大、丹江口水库保护配套制度有待建立完善、风险防控能力有待提升、丹江口库区及其上游流域综合治理及科技支撑亟待加强。结合工作实际,提出了下一步推进南水北调中线工程高质量发展的措施,包括扎实推进南水北调后续工程高质量发展、持续强化中线水源工程安全运行、精准实施丹江口水库供水调度、持续加大丹江口库区及其上游流域水质安全保障力度、稳步提升流域治理管理能力和水平。

近20年珠江枯水期“压咸补淡”应急水量调度形势、策略与启示

过去20年,珠江流域来水时空分布不均、洪旱灾害交替并存、咸潮频繁上溯,水文情势复杂多变,珠江枯水期“压咸补淡”应急水量调度成为应对水资源供需矛盾、保障流域城乡供水安全的关键举措。分析了近20年珠江流域枯水期“压咸补淡”应急水量调度总体形势,探讨了应急调水实践中面临的难点,梳理了不同阶段调度工程体系总体布局,归纳了不同阶段调度技术策略的变化。针对未来可能的供水风险,从优化水资源配置工程布局、水库群优化调控等方面,提出了前瞻性的调控策略建议。

深层负压防渗净化技术研究与应用

为解决我国很多老旧尾矿库库内防渗系统施工不规范或者老化失效,造成库内污水渗漏并污染库区下游环境的问题,基于传统的防渗技术理念,引入了新型气驱式竖向排渗井、墙幕结合垂直防渗体和深层负压净化智能系统等多种关键技术,本技术(DPT)是通过深层净化屏障和负压主动排渗两大核心技术的深度耦合,在表面防渗+负压排渗+帷幕屏障等多手段形式相互影响及作用下:在库内,阻断外界雨水或地表水进入渣体的同时,通过动力件负压吸水,加速低渗透性矿渣体排渗,降低渣库整体浸润线。同时,通过在地下水污染扩散路径下游施设垂直防渗帷幕、渣库内布设负压排渗系统,全时跟踪帷幕外监测井水质及水位变化情况,引导帷幕内侧降水井主动降水,持续干预内外水头差而改变地下水径流和补给系统,使外侧水向帷幕内微量渗透而对周边水土持续净化修复。结果表明:该技术可有效的降低渣库浸润线的高度,保证了尾矿安全堆存及坝体稳定,同时实施深层帷幕灌浆可以将帷幕防渗系数小于1Lu,并通过帷幕内外水位智能调控系统,实现了帷幕外监测井的水质达到了地下水三类标准。

数字孪生漳河灌区建设实践研究

为研究数字孪生技术在水利工程领域的应用,结合数字孪生灌区建设要求,基于漳河信息化现状,介绍了数字孪生漳河灌区建设的总体思路、技术架构以及关键技术,从立体感知体系、自动控制系统、支撑保障体系、数字孪生平台、业务应用平台及网络安全体系6个方面总结了数字孪生漳河灌区建设的初步成效。研究表明:数字孪生技术可以帮助灌区进行模拟预测,提高水资源利用效率和灌区整体经济效益,实现数字孪生模型与实际系统的实时互动,提升灌区运行效率和响应能力。研究成果可为相关领域的研究和应用提供借鉴。

流域水资源调配关键技术研究

长距离调水工程往往具有规模大、管理难、条件差和系民生等特点,根据中央提出的关于加快构建“系统完备、安全可靠,集约高效、绿色智能,循环通畅、调控有序”的国家水网的要求,以提升流域水资源调配能力为目的,通过建设自动化和信息化软件,推行扁平化改革,压缩管理层级,形成高效的水资源调配管理新模式。通过对某流域调水工程信息化系统的建设,开发水资源管控、流量平衡和恒水位控制系统,能够满足水资源调配业务的需求。

南水北调泗洪泵站景观格局特征分析

以南水北调东线泗洪泵站工程为例,从斑块水平、斑块类型水平以及景观水平角度对研究区景观格局特征以及生态系统稳定性进行分析研究,提出研究区景观格局的特点,为南水北调及其研究区域生态安全提供理论保障。选取形状指数、生境破碎化指数、分维数和分离度4种景观格局指数进行比较分析,通过分析发现,泗洪泵站景观格局主要以水工建(构)筑物、耕地以及水体为基质,其他景观类型呈异质性镶嵌分布;各个景观类型斑块形状不复杂,整体生境与周边生境相融合,各个景观类型斑块形状不复杂,景观格局比较合理,生态系统稳定性以及抗干扰能力较强,景观格局上呈园林异质性和基质同质性同时存在的状态。