南水北调中线总干渠污染物降解及自净能力研究

自净过程是影响河湖水体水质变化的重要因素,污染物降解系数是决定水体自净能力的关键参数。定量分析长距离输水过程中渠道本身的自净作用,对于认识总干渠水质变化过程,区分其他外源因素对水质变化的影响都有着重要意义。以高锰酸盐指数和氨氮为研究对象,采用室内实验模拟的方法测定了南水北调中线输水总干渠典型断面的污染物降解系数,并将模拟的自净衰减过程与水质实际变化过程进行对比。结果显示:①总干渠污染物降解系数k相对天然河流处于较低水平,陶岔断面k_(COD_(Mn))为0.055 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.003 d^(-1),郑湾断面k_(COD_(Mn))为0.049 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.003 d^(-1),大安舍断面k_(COD_(Mn))为0.032 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.009 d^(-1);考虑到高锰酸盐指数实际组分复杂,渠道降解系数较模拟结果可能更低。②模拟的自净衰减过程受温度、流速的影响较大,不同条件下总干渠高锰酸盐指数将从1.8 mg/L下降至0.228~1.042 mg/L,氨氮浓度将从0.034 mg/L下降至0.026~0.030 mg/L。由于存在藻源性、大气沉降和坡面径流等外源输入增量,总干渠沿程实测高锰酸盐指数介于1.8~2.4 mg/L之间(2019年),基本维持稳定;氨氮浓度介于0.029~0.096 mg/L之间(2019年),有升高趋势。理想条件下,自净作用最大能够消减高锰酸盐指数增量的81.81%,消减氨氮增量的30.37%。研究成果可为深入认识南水北调中线总干渠输水过程中水质沿程变化提供参考。

南水北调中线总干渠白河倒虹吸水毁修复设计探讨

文章针对白河倒虹吸水毁状况和水毁成因,结合砂砾石河床地质条件,提出了对倒虹吸管身段上游垂直和水平防护、顶部防护、下游消力池、末端护坦和防冲槽工程修复防护措施以及对河道两岸采用坡式护岸工程的防护设计,解决了水毁修复和主槽防护设计技术方案难题,得到了较好的效果,可供相关单位对类似工程防护设计时参考。

南水北调中线总干渠水质状况综合评价

为了客观、科学地反映南水北北调中线总干渠水体水质状况,选取南水北调中线2015年1月至2018年5月全线8个常规监测断面的逐月水质监测数据进行水质综合评价。单因子评价结果显示,南水北调中线总干渠水质类别为Ⅲ类(基于平均值和中位值)和Ⅳ至Ⅴ类(基于最大值);若不考虑总氮,评价结果则为Ⅰ至Ⅱ类(基于平均值和中位值)和Ⅱ至Ⅲ类(基于最大值)。综合污染指数评价结果表明,总干渠各断面综合污染指数在0.16~0.30之间,各断面评价结果均为合格,总氮对大部分断面污染指数的分担率都在50%以上。模糊评价结果显示,大部分断面对Ⅰ类水质标准的隶属度均超过0.7,对Ⅱ类水质标准的隶属度在0.14~0.17之间,对Ⅲ至Ⅴ类水质标准的隶属度很低,水质最终的评价结果均为Ⅰ类。综合三种评价结果,南水北调中线总干渠水质总体良好,能够满足供水水质要求。

南水北调中线总干渠典型渠段水体自净能力研究

水体自净能力是影响水质指标变化的重要因素。以BOD5降解系数作为自净能力表征,选取南水北调中线总干渠河南段程沟、方城、沙河南、兰河北、新峰、苏张等6个监测断面2015年1月至2015年7月逐月BOD5监测数据和研究渠段各节制闸的流量、水深等数据,采用稳态一维BOD5降解模型对总干渠BOD5降解系数进行拟合。结果表明,研究渠段BOD5降解系数数值范围为0.024/d^0.054/d,与其他区域相比,总干渠的水体自净能力相对较小。研究渠段BOD5降解系数季节变化明显,1月-4月、7月的拟合k值分别为0.028/d(p<0.05),0.033/d(p<0.05),0.024/d(p<0.05),0.039/d(p<0.05),0.054/d(p<0.05);但5月、6月的拟合k值均不具有统计显著性(p>0.05),可能是由于桥面和路面降雨径流形成了外源有机物污染输入,造成渠道BOD5浓度波动较大。总干渠自净能力受温度影响显著,BOD5降解系数基本随温度的升高而增大,温度校正系数θ值为1.039。

南水北调中线总干渠冰期运行调度措施研究

南水北调中线输水工程面临着复杂的结冰和融冰过程。在分析汇总国内类似已建调水工程冰期输水经验的基础上,结合南水北调中线工程近年运行经验和冰期输水水力特性,提出了中线工程冰期输水调度方式和管理措施,包括合理确定冰期输水流量,制定冰期应急预案,建立冰情预报预警控制系统等。相关经验可供类似输水工程运行调度借鉴。

南水北调中线总干渠左岸区域洪水的数值模拟研究

研究开发了将坡面产汇流与沟、河洪水演进有机结合的水文水力学模型.模型中采用区域洪水分析、水域全区自动跟踪识别和复杂开边界过流处理等技术.模型应用于南水北调中线总干渠工程左岸牛尾河串流区洪水的仿真计算,较好地模拟了洪水期计算区域内的降雨、坡面产汇流及河沟的洪水演进、串流状况,为总干渠工程规划设计和沿线区域防洪规划提供了重要参考依据.

南水北调中线总干渠穿蒲阳河工程总体布置方案优选

通过轴线方案比选,确定南水北调中线工程总干渠穿越蒲阳河建筑物工程位置。根据总干渠水位和渠底高程以及蒲阳河河道水位和河底高程之间的关系,认为该位置同时具备倒虹吸和涵洞式渡槽2种交叉建筑物形式的条件,通过方案比较,选定倒虹吸建筑物型式。根据河道口门宽度不同对河道行洪条件的影响确定倒虹吸长度,通过结构计算和稳定计算确定建筑物采用3孔一联箱行断面型式,最终确定蒲阳河倒虹吸工程总体布置推荐方案。该方案对于建筑物运行安全可靠,工程投资经济合理。

南水北调中线总干渠水质管理问题与思考

南水北调中线工程作为我国重大战略性水资源配置工程,水质保护要求极高。工程规划设计阶段,重点考虑了沿途降水降尘、桥面污染径流、雨洪风险、事故倾覆等因素对渠道水质的影响。按照环评报告和环评复核报告的要求,中线工程建立了系统的水质保障体系,有力保证了通水后水质稳定在Ⅰ~Ⅱ类。监测结果显示:总干渠通水后出现了部分水质指标沿程升高的问题,通水初期还出现了藻类过度增殖的现象。为此,进行了分析研究,结果表明:总干渠沿线的大气干湿沉降、桥面径流、雨洪漫溢、地下水内排等因素都可能会造成污染输入;南北温差和季节温差、pH值沿程梯度等因素驱动的水化学过程变化可能是水质变化的重要影响因素;渠道生态系统的物质循环与水流过程、生境演变和生物群落演变等各种因素交织耦合,可能是驱动氮、磷生源要素相关的水质指标时空变化规律的重要机制。根据分析结果,鉴于对总干渠这一复杂的巨系统认识不足,因而目前对水质的变化很难做到预判,预测则更难。为了总干渠水质能够得到长效保障,建议应重点解决对系统的认知、模拟预测以及调控管理等3个方面的问题。

大直径城铁隧道下穿南水北调中线总干渠影响分析

大直径城铁隧道下穿南水北调中线总干渠引起的结构内力变化和变形,关乎隧道施工和南水北调中线总干渠运行的安全性。依托新郑机场至郑州南站城际铁路大直径隧道下穿南水北调中线总干渠工程,采用三维有限元仿真分析,按照总干渠正常输水和检修暂停输水的运行工况,研究了隧道衬砌的应力分布和变形的变化规律以及总干渠衬砌的沉降规律,并与衬砌混凝土抗压和抗裂控制值以及渠道沉降控制值进行了对比,为隧道下穿施工提供了技术依据。研究结果可为同类隧道工程下穿南水北调中线总干渠的安全评价提供理论分析依据。

南水北调中线总干渠冰期输水的设计和管理

南水北调中线工程总干渠全长1 246 km,由南往北跨越北纬33°～40°,气侯由温和区走向寒冷区,河北省段处在寒冷区范围内,沿程各类建筑物基础和渠道衬砌均有冻结冻胀威胁,冬季明渠输水将出现流冰、冰塞,影响输水能力和工程安全.冬季输水的冰害问题几乎年年有遇,经常发生,严重冰害能够使建筑物堵塞,堤防决口,供水中断,其危害程度超过频率稀遇的高标准洪水,因此在工程设计中必须认真研究冰期输水对工程规模的影响和防治冰害措施.

南水北调中线总干渠污物特性与数量分析

南水北调中线总干渠自通水以来,给沿线各地带来了很好的社会效益、经济效益和生态效益,沿线用水户对其依赖程度逐渐加深,因此,供水保证率非常重要。但是,渠道污物对水质和供水保证率都会产生不利影响,所以对污物特性和数量的研究很有必要。首先采用现场调研和数理统计的方法计算出了南水北调中线总干渠污物(树枝树叶、生活垃圾和藻类生物的量)随时间的变化曲线,并叠加得到了每个分水口最大日污物量为25 200 kg。然后,根据污物总量和南水北调中线总干渠的清污工况,提出了渠道拦污清污设备的清污指标为1 100 kg/h,并验证了该指标的适用性。研究结果可为南水北调中线总干渠拦污清污设备的选型提供理论依据。

南水北调中线总干渠水质管理问题与思考

南水北调中线总干渠是我国南水北调工程的重要分支,对于水资源的优化配置起到关键的作用。由于中线总干渠横跨多省,途经的区域环境非常复杂,对水质管理工作提出较高要求。有关部门必须准确定位影响中线总干渠水质的因素,并拟定可靠的方案,切实提升水质管理效果。本文在总结影响总干渠水质因素的基础上,说明了水质管理的意义以及具体方式。

长距离人工输水渠道水质时空演变规律研究-以南水北调中线总干渠为例

以南水北调中线工程通水6年来沿线30个常规水质监测断面逐月的水质监测数据为基础,基于斯皮尔曼秩次相关检验,系统分析总干渠水质时空变化趋势.结果表明,总干渠水质总体良好,主要指标能够达到Ⅱ类及以上水平.空间尺度上,总干渠水温(r=-0.897,p<0.01)、总磷(r=-0.820,p<0.01)、生化需氧量(r=-0.830,p<0.01)呈下降趋势,其中水温在河北、北京、天津下降更为显著,生化需氧量则在河南下降更为显著;溶解氧(r=0.947,p<0.01)、高锰酸盐指数(r=0.608,p<0.01)、氨氮(r=0.669,p<0.01)等指标呈上升趋势,其中高锰酸盐指数在河南段上升更为显著.时间尺度上,水温、溶解氧、pH等指标都有比较明显的季节性波动;溶解氧(rtc=0.542,p<0.01;rtjw=0.428,p<0.01)、总氮(rtc=0.393,p<0.05)在部分断面出现上升趋势;高锰酸盐指数(rhz=-0.493,p<0.01;rhnz=-0.582,p<0.01;rtjw=-0.336,p<0.05)、氨氮(rhz=-0.777,p<0.01;rhnz=-0.712,p<0.01;rtjw=-0.329,p<0.05)和生化需氧量(rtc=-0.396,p<0.05)在部分断面出现下降趋势.南北温度梯度和季节差异对pH和溶解氧变化具有主要驱动作用,并显著影响了其他水质指标的变化.另外,总干渠沿线的干湿沉降、桥面径流等潜在污染源输入,以及渠道生态系统的演变等因素都可能对水质的变化产生影响.

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。

南水北调中线一期工程总干渠不良地质渠段地质风险及处理措施

在南水北调中线一期工程现场调研和相关研究资料收集、统计的基础上,梳理了总干渠膨胀土(岩)渠段、湿陷性黄土渠段、饱和砂土地震液化渠段、高地下水位渠段、煤矿采空区渠段、深挖方渠段等不良地质渠段的分布特征,分析认为基坑涌水、渠坡变形失稳、渠底渗透破坏、饱和沙土地震液化等是总干渠施工和运行中遭遇的主要地质风险。针对上述潜在地质风险,提出了相应的风险处理措施,工程运行现状表明针对性处理措施的合理、有效。本研究有利于保障南水北调工程总体安全平稳运行,也可为南水北调二期工程和其他类似工程的规划、设计和施工提供借鉴。

南水北调中线一期工程总干渠膨胀土(岩)渠段膨胀性分等有关问题的探讨

本文针对南水北调中线一期工程总干渠在可行性研究阶段存在膨胀土(岩)渠段膨胀性分等标准不同,致使相关设计要求及工程处理措施易出现不具针对性、技术经济不合理等问题,通过对可行性研究阶段和初步设计阶段不同渠段膨胀性分等方法进行分析研究,提出在初步设计阶段统一渠段膨胀性分等标准的建议,以便于统一总干渠同等岩性、同等膨胀性渠段所采取工程处理措施的设计要求,达到技术经济合理、可行。

南水北调中线总干渠沂水河渠道倒虹吸工程地质问题分析

沂水河为淮河水系颍河的支流,沂水河渠道倒虹吸工程区上游集流面积86.60 km^(2)。工程场区为土、岩双层结构,上覆第四系黄土状轻、中、重粉质壤土和粉质粘土,下伏上第三系粘土岩、砾岩,主要存在施工边坡稳定及基坑排水问题。分析南水北调中线一期工程总干渠沂水河渠道倒虹吸工程地质问题,评价其对工程设计、施工及管理的重要意义。

南水北调中线干线水体特征指标筛查与动态分析

为掌握南水北调总干渠的水体特征指标情况,对中线干渠12个断面的99项水化学指标和5项同位素指标在2020—2021年度的变化情况进行系统分析,按照可以在干渠沿线普遍检出并能广泛使用(普适性)、干渠本身指标稳定(稳定性)、与周围水体有明显差异(差异性)的原则,建立干线水体特征指标体系,尝试识别出总干渠的特征指标,进而评估特征指标的正常动态范围,以期为快速研判南水北调干渠边坡渗水、漏水等问题提供技术支撑。研究结果表明:对于“普适性”,中线干渠水体有10项水化学指标可以满足;对于“稳定性”,中线干渠水体中锶、钠、钾、钙、镁和氯等8项水化学指标总体稳定,受季节变化影响具有一定的波动性,氘(^(2)H)、氧(^(18)O)、锶(^(87)Sr)和硫(^(34)S)同位素具有较好的稳定性,受季节影响较小;对于“差异性”,氯和钠两项单项指标及氯/镁离子比、钠/镁离子比与周围水体差异最为显著。结合多项原则和影响因素进行综合考虑,最终选定氯、钠、锶、氯/镁离子比、钠/镁离子比以及氘(^(2)H)、氧(^(18)O)、锶(^(87)Sr)共8项指标作为具有普适性、稳定性和差异性的特征指标。发现边坡渗水的第一时间,可以采用氯、钠、氯/镁离子比、钠/镁离子比以及氘(^(2)H)、氧(^(18)O)等6项特征指标为快速分析研判提供支撑。

大沙河南水北调总干渠至钢铁路桥段堤线方案分析

邢台市大沙河南水北调中线总干渠—钢铁路桥段的河心岛将河道分为南、北两汊。河心岛北汊河道左岸现状存在粉煤灰坝,粉煤灰坝体积巨大,难以全部清除。为早日实现北汊河道行洪顺畅,合理布局减少开挖量,同时结合城镇规划促进粉煤灰坝处的土地开发利用,在不影响河道防洪及主要建筑物安全的基础上,对北汊左岸堤线进行调整。

南水北调中线总千渠应考虑通航

南水北调中线总千渠应考虑通航王宝儒（湖北省航务管理局，武汉４３００２１）南水北调中线工程方案，拟以汉江丹江口水库为水源，从陶岔引水闸经湖北、河南、河北至北京、天津，人工引水总干渠长１２００多公里。据资料介绍，引水总干渠黄河以南段（除渠首段外），底宽３...