南水北调东线工程典型供排闸站施工导流分析研究

南水北调东线工程南起扬州长江,经13个梯级提水入东平湖后,穿黄北送等,线路总长1466.5 km。鉴于南水北调输水干线上水工建筑物的功能多样,加固改造时供排水导流工况复杂,选取输水干线典型闸站即沙集闸站,分功能、分时段、分规模、分方案地进行导流,充分保障施工期工程原供排水充分效益发挥。

大中型调水泵站智能安全监测系统研究与应用

南水北调东线泵站工程均为大(1)型工程,也是电力设备设施集中管理的重点区域。运行中发现电力设备设施的大电流接头触头高温烧损、电气设备漏电跳闸、主机组绕组对地绝缘降低等问题是造成泵站不能正常运行的主要问题。为有效解决上述问题,现场结合运行需求开发研究了泵站电力系统智能安全监测系统,并投入现场运行应用,取得了一定效果。

南水北调东线一期北延应急供水工程衬砌施工

在南水北调东线一期工程北延应急供水工程施工中,为增加应急调水输水能力,同时保证渠道输水安全,在基本不增加原设计水位条件下提高了六分干的过流能力。本文简述了工程六分干渠道衬砌段施工流程及施工质量控制措施,总结了施工经验,提出建议对策,为类似项目施工提供借鉴。

南水北调东线工程江苏段沿线洪水风险区划

南水北调东线工程承担供水任务,兼具防洪除涝、调水、航运等多种功能,为提高南水北调东线工程江苏段沿线洪水风险管理水平,掌握沿线洪水风险分布情况,开展了洪水风险区划。以南水北调东线工程江苏段沿线区域为研究对象,分析南水北调东线工程江苏段沿线区域洪涝特性,开展区划单元划分、区划分析方案、区划分析模型构建及风险要素分析计算,采用综合风险度计算方法,将研究区域洪水风险等级划分为极高、高、中和低4个等级。研究结果表明,极高、高风险区面积共计3481 km2,占比21.20%,主要分布在洪泽湖周边、白马湖高宝湖区洼地区域及里下河区腹部湖泊湖荡周边等区域。成果反映了区域洪水风险总体状况,明确了区域内部洪水风险程度,支撑了洪水防灾减灾规划、防汛调度管理与预案制定。

寻求南水北调西线项目的替代性方案

鉴于我国水资源南北区域分布不均衡,20世纪50年代开始党中央就提出南水北调工程。2002年,《南水北调工程总体规划》获得国务院批准,规划建设东线、中线、西线工程。目前中线、东线一期工程已经建成通水,南水北调后续工程是否为西线工程、西线工程何时开工为各方关注。但从工程安全性、经济合理性角度出发,南水北调西线工程都应放弃。取而代之的,把更多黄河之水用于中上游地区,增设中上游短距离引黄工程。与此同时,可增加南水北调中线、东线向北调水量,以满足黄河中上游用水增加时中下游的用水需求。除此而外,可以采取节水、节约粮食、海水淡化、南水南调、优化经济结构多种政策管理方式,进一步改善我国南北区域的用水需求。

南水北调东线后续工程(黄河以北)水质现状及变化分析

南水北调东线后续工程对于保障北京、天津等重要区域的供水安全,复苏河湖生态环境有着重要的意义。在收集常规断面数据资料和补充监测的基础上,评价黄河以北段输水沿线河湖现状水质,并进一步分析输水干线主要河流及调蓄水库近10 a水质变化趋势。经分析发现,水质风险存在于现状水质较差的一期输水河段小运河、七一河、六五河以及南运河部分河段。

南水北调东线工程沿线湖泊表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

以南水北调东线工程的南四湖、骆马湖、洪泽湖、高邮湖为研究对象,通过优劣解距离多指标综合评价模型(TOPSIS法)和潜在生态风险指数法分析4个湖泊表层沉积物中7种重金属(Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、As)空间分布特征及生态风险,并与我国五大湖区其他湖泊进行对比分析。结果显示:4个湖泊表层沉积物重金属浓度均低于同在东部平原湖区的太湖、巢湖、洞庭湖、鄱阳湖等湖泊,但高于蒙新、青藏、东北山地与平原湖区的湖泊,不同区域湖泊沉积物重金属分布具有明显的差异,除了地质构造特征外,工农业生产等人类活动也是导致湖泊沉积物重金属存在差异的主要因素;TOPSIS法评价结果显示,4个湖泊表层沉积物重金属综合风险存在一定空间差异,可能受沿线陆域土地利用类型变化、工农业生产等人类活动等因素的影响,重金属污染程度排序为南四湖>高邮湖>洪泽湖>骆马湖;4个湖泊表层沉积物重金属综合潜在生态风险水平为低,但Cd单项重金属存在中度至较高潜在生态风险。建议加强南水北调东线工程沿线湖泊周边工农业生产排放的监管,进一步调整和优化各湖泊沿线的产业结构,同时加强重金属特别是Cd等入湖的管控,以确保南水北调东线工程沿线湖泊的水环境安全。

非电费成本对并联泵站流量分配的影响规律研究

泵站应用广泛、耗能巨大,并联泵站是泵站的一种常见布置形式,开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本,针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本,采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型,并以南水北调东线工程睢宁枢纽(含沙集站与睢宁二站并联运行,其中沙集站需支付非电费成本)为例开展了实例研究。应用结果表明:(1)非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响,在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用;(2)当非电费成本占比较低时,机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升,机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式,并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后,非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响,在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。

南水北调东线一期工程沿线代表城市水生态足迹研究

基于水生态足迹和承载力模型,分析了南水北调东线一期工程沿线代表城市2010~2020年间水生态足迹和承载力的动态变化趋势,并采用SVR模型预测了代表城市2021~2025年的水生态状况。结果表明,山东段的人均水生态足迹总体呈上升趋势,骆马湖以南段和胶东半岛段的人均水生态足迹处于较高水平;骆马湖以北段和胶东半岛段人均水生态承载力总体呈上升趋势,骆马湖以南和穿黄段则呈下降趋势,其中骆马湖以南段处于较高水平;沿线代表城市的水生态赤字或盈余状况皆于2013年开始好转,说明工程的实施对生态环境改善具有正向作用;在2021~2025年,江苏段总体呈水生态足迹上升、水生态承载力下降的趋势,随各行业用水量不断增加,该区域可持续发展将面临极大的威胁;山东段虽然水生态状况向好发展,但仍将持续一段时间的水生态赤字状态,水生态压力形势严峻。

南水北调东线后续工程河道污染源调查研究

南水北调东线后续工程高质量发展应贯彻坚持“先治污后通水、先环保后用水”的原则。分段梳理黄河以北现有河道点源、面源等污染源分布情况,并提出有针对性的污染防治措施,为东线后续工程规划选线提供参考。调研查勘结果表明,黄河以北现有河道仅在南运河段有直排点源,采取封堵、技术改造等措施后将无直排点源。污染源为周边农业面源,输水干线所在区域、流域和受水区各城市应结合水生态环境保护“十四五”规划解决农业农村面源污染问题,确保水质安全。

南水北调东线工程运行管理标准化现状分析与建议

标准化作为保障工程安全的重要技术支撑,在推进工程治理体系和治理能力现代化建设中发挥着基础性和引领性作用。新阶段水利高质量发展对南水北调工程提出了新的要求,因此运行管理标准化需要及时创新发展。本文通过对南水北调东线工程运行管理标准化工作的发展与现状进行系统全面的梳理,分析当前存在的问题,思考今后的工作方向,以期为南水北调东线工程运行管理标准化建设提供借鉴。

梁济运河梁山至邓楼段复航与南水北调东线两湖段协同布局研究

为消除梁济运河梁山至邓楼船闸段复航工程对南水北调东线水质保护、水资源控制等的影响,通过合理调整相关工程布局,研究通过邓楼节制闸改建、梁山县截污导流工程功能区调整、施工期及运行期补救等措施,达到有效保障复航段、南水北调东线南四湖至东平湖段输水水质安全的目标,为后续相关规划规划、建设、管理提供建议。

南水北调东线江都泵站钉螺扩散情况现场观察

目的了解南水北调东线取水口抽调江水时钉螺能否进入输水河道孳生扩散。方法对泵站前水源河道、泵站拦污栅、泵站消力池滩地和渠首输水河道进行钉螺分布调查,采用打捞的方法检测水源河道漂浮物携带钉螺情况,结合水工建筑功能、调水量及有关河道水位资料,对钉螺通过泵站扩散可能性进行分析研究。结果江都泵站前水源河道查出钉螺面积185.28hm2,水源河道漂浮物调查发现钉螺主要在汛期吸附于漂浮物漂流扩散;泵站前拦污栅及泵站出水口消力池滩地及泵站后渠首输水河道均未发现钉螺。结论南水北调东线调水泵站水闸、拦污栅、水泵、消力池等水工建筑物具有阻挡、沉淀钉螺的作用,泵站消力池及输水河道因水体大,常年保持高水位运行,不适宜钉螺孳生。

南水北调东线一期工程实施后水流水势变化对钉螺北移的影响

目的了解南水北调东线一期工程实施后水流水势变化对钉螺北移的影响。方法调查南水北调东线一期工程实施前后调水量、水流、水位资料，比较分析工程实施后水流水势变化及对钉螺北移扩散的影响。结果南水北调东线一期工程实施后比江水北调现状计划增加抽江水量38亿m^2，增调水量主要在10月至次年5月，枯水期增调水量占78．51％～92．36％。一期工程输水规模扩大，但输水河道输水水位基本不变。夹江、芒稻河等水源河道钉螺面积为255．96hm^2，阳性钉螺面积为8．27hm^2；输水河道钉螺面积为2．09hm^2。GPS定位调查表明输水河道钉螺局限分布在里运河高邮段，西岸钉螺分布北端位于北纬32°54．076’，东岸钉螺分布北端位于北纬32°53．293’。结论东线一期工程实施后枯水期调水量增加，避让了汛期钉螺漂流扩散的风险；冬春季输水河道长时间维持高水位可抑制钉螺的繁殖，因此南水北调东线一期工程实施后水流水势变化未明显增加钉螺漂流北移的风险。

南水北调东线工程运行风险分析

将南水北调东线工程分解为提水、输水和蓄水三大系统,结合层次分析法(AHP)和模糊综合评价法(FCT)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.通过对东线一期工程运行风险的定量计算,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,为南水北调东线一期工程安全运行管理提供有益参考.

南水北调东线一期工程受水区生态环境效益评估

以南水北调东线一期工程受水区涉及的89个县(市、区)为单元,采用模糊聚类分析法,根据受水区的生态水文特征,将受水区分为5个生态水文区。根据生态系统服务功能理论,提出调水为受水区生态保育措施、城市绿地与湿地生态系统带来的物质量与价值量的评估方法,计算出调水能够为受水区带来的生态环境效益总价值量为62.33亿元,其中生态保育措施、城市绿地与湿地生态系统的价值量分别为0.41亿元、37.67亿元和24.25亿元。研究结果可为制定南水北调工程生态环境保护及水资源可持续管理策略与措施提供依据。

南水北调东线工程输水沿线浮游植物分布与多样性

对南水北调东线工程输水沿线布设9个站点,于2005年7月进行了浮游植物分布与多样性调查。结果表明:输水沿线共检出浮游植物8门18目28科49属55种,种群组成以蓝藻、绿藻为主,铜绿微囊藻、蓝纤维藻等9种为优势种;不同水域以微山湖检出浮游植物种类、密度、生物量为高;多样性以长江江都段、米山水库为高,均度以长江江都段、洪泽湖为高,单纯度以洪泽湖、宿迁运河段、微山湖为高;检出的铜绿微囊藻、水华微囊藻、不定微囊藻等12种富营养化藻类,在输水沿线分布广、密度高,容易引发水质富营养化。

跨流域调水工程水量配置与调度耦合方法研究

以实现外调水总量分配和工程运行调度的耦合为目标,通过构建外调水工程与本地水系统的整体框架,分析跨流域调水配置与工程调度的关系,建立从配置到调度的耦合模拟模型,提出从区域水量配置到工程调度的方案。在给出调水总量配置方案后,分析在工程运行约束条件下的水量配置实施过程,对不合理的水量配置进行检验反馈,通过外调水与本地水补偿配置调度耦合算法对可行的水量配置进行优化,提出区域工程调度方案。将模型应用于南水北调东线的外调水配置调度,结果表明:跨流域调水配置模型进行受水区水量分配,Res-Sim水力学模拟模型考虑不同输水工程段,两个模型通过渠段与受水区的关联建立了数据映射关系,实现了从配置总量到调度需求的耦合;耦合模拟模型可以将中长期尺度的配置成果和短期尺度调度模型有机结合,将配置成果分配到调水工程的工程节点,并对其运行进行优化。研究成果可以为水量配置和调度的集成化研究提供借鉴。

南水北调东线水量调配研究

在系统概化的基础上建立了南水北调东线水量调配模型 ,进行了水量调配计算 ,并进行了仿真试验分析。水量调配结果表明 ,东线工程调度过程合理 ,且具有较高的可靠性。

南水北调中线水源地石漠化问题及治理途径

在介绍石漠化涵义及危害、西南八省综合治理进程及初步成效的基础上,分析了南水北调中线水源地河南省境内的淅川县、邓州市、西峡县和内乡县的石漠化状况,从生态修复、水资源安全和改善民生3个方面指出了石漠化治理的必要性;以科学发展观为指导,从统筹水资源安全与水源地经济发展、民生改善的宏观视角,研究提出了石漠化治理的有效途径。