南水北调中线工程渠道设计中SDM防渗保温材料摩擦特性试验分析

南水北调中线工程渠道设计中拟选用SDM材料(防渗保温双重功能材料)作为保温防冻衬砌结构来防治混凝土衬砌基土冻胀破坏.为了计算渠道边坡的稳定性,通过室内摩擦试验测得了SDM材料与基土、混凝土之间的摩擦特性参数.对SDM材料的性能以及其与基土、混凝土之间的摩擦特性试验方法进行了简述,并对其摩擦特性试验成果进行汇总和分析.

冰盖对南水北调中线工程渠道作用力物理模拟试验研究

为探究冰盖对南水北调中线工程渠道边坡作用力的产生过程和作用规律,通过低温环境实验室对模拟渠道进行了淡水冻结以及淡水冰升温试验。研究发现,冻结期冰盖厚度随着气温降低而持续增长的同时,冰力也在随之变化。但由于冻结期内冰底水冻结成冰的相变体积膨胀产生的压力与冰盖因冷缩对边坡产生的拉力相抵消,导致冰力对边坡的影响较小,几乎可以忽略。虽然升温期冰温呈上升趋势,但在冰底温度低于冰点温度期间,冰仍继续缓慢增长,冰盖热膨胀力明显上升,直至冰层内部温度梯度接近消失,冰温接近冰点温度。之后,随着气温的进一步升高,冰盖进入融化相变,冰力开始下降。研究成果对于渠道冰期安全运行和冰盖对渠道边坡作用机理的研究具有一定参考价值。

南水北调中线工程渠道糙率计算方法研究

为了明确南水北调中线工程渠道糙率的合理取值,分别选取杨开林公式、美国垦务局公式、美国陆军工程兵团公式,以及优化方法来计算糙率,并构建南水北调中线总干渠水力学模型进行检验。将模型方法应用到刁河节制闸-湍河节制闸渠段的10组稳定工况时,4种方法计算出的糙率值分别为0.01538、0.0156、0.01389和0.0169,代入水力学模型计算的刁河节制闸各工况闸后水位与实测值的相对误差总和分别为0.1744%、0.1586%、0.3028%和0.0947%。4种方法得到的糙率值代入水力学模型的模拟精度中,优化方法最好,建议作为中线渠道糙率计算的方法。

南水北调中线工程渠道及建筑物淤积情况研究

南水北调中线工程北京分局辖区渠道在长期的运行中由于输送水体含有泥沙、藻类、落叶、贝类及其他杂物,在渠道转弯流速减缓区、退水闸前静水区及泵站前池淤积后,影响退水闸应急退水工作,造成泵站前池有效容积减少、水体浊度增加。通过对这些位置的淤积情况进行勘测,初步得到南水北调中线工程北方渠道运行中淤积物的变化规律,并提出了相应的处理措施及建议。相关经验可供类似输水工程清淤工作借鉴。

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌施工技术

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌采用机械化衬砌机施工,提高了工作效率,缩短了渠道衬砌施工工期,降低了施工成本,保证了工程质量。

预应力混凝土在南水北调中线工程渠道倒虹吸的应用

南水北调中线工程邯邢渠段全长172km,共布置各类建筑物336座,其中包括沁河、南沙河、七里河、白马河、小马河、李阳河等6座渠道倒虹吸,而渠道倒虹吸中规模最大的南沙河倒虹吸管身采用了预应力混凝土结构。

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌施工

南水北调中线工程总干渠渠道过水断面为梯形，采用全线自流输水方式，全渠段采用混凝土衬砌，渠坡厚度lOcm，渠底厚度8cm。混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6；全渠段采用复合土工膜防渗，在渠底及渠坡防渗复合土工膜下均铺设保温板防冻层。

南水北调中线工程水源地水质安全问题与对策思考

南水北调中线工程是我国水资源优化配置的战略性基础工程,水源地水质安全保障工作至关重要。当前中线工程水源地水质状况总体良好,但水源地依然存在常规水质超标、富营养化、藻类异常增殖及尾矿库渗漏或溃坝等风险,需高度关注。系统梳理了水源地水质现状,总结了水质安全面临的主要风险,并从人为因素、工程因素、自然因素和管理因素等方面分析了影响因素,从产业发展、污染防治、监测监控、风险防范、科学研究、水质管理等方面总结了水源地水质安全保障管理现状及存在问题。基于现状和问题分析,提出构建水质综合管理体系框架,包含工业-农业-服务业生态产业与环境耦合协调的发展体系、源头减排-过程控制-末端治理的全过程水污染防治体系、全要素-全天候-全覆盖的现代化监测监控体系、识别评估-监测告警-预测预警-应急响应的全链条风险防控体系、理论研究-技术研发-平台建设-人才发展的全方位科学技术支撑体系、立法引领-机构健全-机制完善-规范建设-能力突出的全面化管理体系,为确保“一泓清水永续北上”提供强有力的管理策略与科学参考。

南水北调中线工程水源地南阳推进EOD模式的路径研究

近年来,生态环境导向的开发(EOD)模式受到广泛关注。南阳作为南水北调中线工程核心水源地,也是渠首所在地,推进EOD模式有助于其将“绿水青山”转变为“金山银山”,能够为生态环境治理与产业协同发展提供有力支撑,同时促进共同富裕。农产品资源丰富但竞争力不强、生态产品价值实现周期长、保水质任务艰巨制约着其推进EOD模式。基于此,建议采用“授权—建设—运营”(ABO)模式进行运营,从打造特色名片、构建农产品平台服务体系以及加强合作等方面着手推进。

南水北调中线工程水源区环境规制对经济高质量发展的影响

为研究南水北调中线工程水源区环境规制通过水资源利用对区域发展质效的影响,基于2005—2022年南水北调中线工程水源区12个城市的面板数据,构建基准回归模型、中介效应模型和门槛效应模型,实证分析了环境规制、水资源利用效率和经济高质量发展之间的关系。结果表明:环境规制对经济高质量发展具有正向促进效应,该促进效应在不同区域间存在异质性,环境规制的促进作用在用水量小的地区更加显著,而在用水量大的地区,丰富的水资源限制了环境规制对经济高质量发展的促进作用;在环境规制影响区域,水资源利用效率在经济高质量发展过程中发挥出显著的中介作用,水资源利用效率中介效应占环境规制总促进效应的比例为13.5%;水资源利用效率在环境规制对经济高质量发展影响中具有门槛效应,当水资源利用效率超过4.3后,环境规制对经济高质量发展的促进效应显著增强。

南水北调中线工程突发水污染生态补偿机制研究

突发水污染已成为制约南水北调中线工程可持续调水的重大安全隐患,亟须解决南水北调中线工程突发水污染的生态补偿机制设计问题。针对应由中线局承担责任的南水北调中线干渠突发水污染场景,从多利益相关者合作视角出发,明确了中线局向纳污地政府提供生态补水的突发水污染生态补偿机制,基于合作博弈理论,构建了中线局与纳污地政府合作联盟的纳什议价模型,并以河南省邓州市为例开展研究,主要研究结果表明:①生态补水天数与纳污总损失呈现出显著的正向相关关系,且伴随纳污总损失逐步增大,中线局议价能力对补水天数的影响能力呈现出边际递减特征。②中线局生态补水成本与生态补水天数具有显著的正向关系,随着中线局议价能力的增强,生态补水成本的规模效益呈现一定的弱化趋势。③在一定的生态补水规模范围内,中线局与纳污地政府能够达成有效的合作联盟。

南水北调中线工程水源区和受水区的降水时空变化特征及丰枯遭遇

[目的]基于1950—2022年时间序列ERA5再分析降水数据,探究南水北调中线工程水源区和受水区降水量时空变化特征,旨在保障跨流域调水的可行性和持续性,为南水北调中线工程水资源调度和运行管理提供科学参考。[方法]采用Mann-Kendall检验、小波分析、云模型以及Copula函数等方法,分析水源区和受水区降水变化趋势以及丰枯遭遇特征。[结果]①1950—2022年南水北调工程水源区和受水区分别按照年降水量34.75和39.35mm/(10a)幅度减少,水源区年降水量存在43a的主周期,受水区年降水量存在55a的主周期。②云模型隶属云图夏季降水量分布不均且离散程度较高,而冬季分布均匀且较集中。③调水不利的组合汛期和非汛期遭遇频率分别为23.15%和25.92%。[结论]水源区和受水区年降水量均呈现明显减少趋势,水源区丰枯交替变化显著;南北丰枯异步概率大于丰枯同步,同枯频率不高,有利于调水工程的安全性和可靠性。研究结果可为制定南水北调中线工程相关政策和技术指导提供理论依据,有助于工程的规划和管理,提高水资源利用效率和可持续性。

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。

新形势下南水北调中线工程智慧调度的研究框架思考

南水北调中线工程智慧调度是新形势下实现精确精准调水、支撑工程高质量发展的重要途径。系统分析了南水北调中线工程通水以来的运行条件变化,提出了新形势下中线工程智慧调度需解决的关键科学技术问题,并提出了未来重点研究内容:要在研究复杂调水系统多水源多用户水资源均衡调配方法基础上,研发中线工程多场景输水智慧调控技术、事故智能预警与精细控制技术体系、决策支持平台,形成中线工程调度的科学决策管理模式,为国家水网重大工程智慧调度管理提供科学应用范式。

南水北调中线工程受水区年度水量分配方法研究

南水北调中线一期工程已正式通水运行近10 a,随着受水区各省(直辖市)配套设施不断建成,水量消纳能力逐步提高,在水源区供水有限的情况下,受水区之间竞争性用水问题日益突出。基于南水北调中线工程设计成果,提出一种基于受水区各省(直辖市)设计多年平均分配比例的南水北调中线工程年度水量分配方法。该方法将可调水量按各省(直辖市)设计多年平均分配比例进行分配,所得结果为各省(直辖市)的年度可调水量初始分配值,进而取该值与该省(直辖市)用水计划建议的较小值作为其年度分配水量;最后以南水北调中线工程可调水量80亿m^(3)为例开展计算。结果表明:根据受水区4省(直辖市)用水计划建议分析水量分配面临情况,提出北京市、天津市、河北省、河南省分配的水量分别为10.4亿,8.56亿,28亿,30亿m^(3)。该方法可为南水北调中线工程年度水量调度计划编制提供参考,为保障工程效益的发挥提供支撑。

南水北调中线工程水源保护现状、问题及建议——以湖北省丹江口库区为例

南水北调中线工程关系着北方四省(市)的饮水安全、经济发展和生态安全。本文通过考察和梳理丹江口库区水源保护的实践探索,发现存在现行法律法规不能满足丹江口库区水源保护的需要、水质执行标准差异导致库区水质保障难度大、维护库区水质稳定存在资金缺口等问题。据此,本文提出从国家层面或区域协同开展中线工程水源保护立法工作、健全水源区保护资金投入体系、加强区域协作统一水质执行标准的路径建议。

南水北调中线工程受水区生态效益评价指标体系构建评估

围绕南水北调中线工程受水区生态效益评估,针对林地、绿地、湿地、水域以及地下水等生态系统,构建了南水北调中线工程受水区生态效益评价指标体系,提出了易于操作实施的南水北调中线工程生态效益评估方法。对南水北调中线一期工程受水区以行政区进行划分,分别评估了北京、天津、河南11县(市)和河北6县(市)在南水北调通水后前4个调水年度由南水北调工程调水产生的生态效益价值。结果显示:受水区新增水域生态效益占比最大,达到48.46%;不同受水区单方水创造的生态效益价值不同,2015—2018年北京、天津、河南、河北由南水北调调水带来的生态效益价值比大致为1∶1.7∶1∶3.2。研究成果可为南水北调中线工程受水区生态用水计划的制定提供参考,为进一步探索工程生态效益发挥途径、受水区生态环境修复与保护、南水北调工程生态补偿等研究提供支撑。

河南郑州“7·20”特大暴雨与南水北调中线干线工程运行安全思考

2021年,河南郑州发生“7·20”特大暴雨,南水北调中线干线工程河南郑州至河北磁县段暴雨重现期超过了500年,局部超过千年一遇,是对中线干线工程建设质量的一次大考。实践证明,面对超标准降雨带来的洪涝灾害,中线干线工程各类建筑物主体均未受损,干渠输水功能正常,工程运行整体平稳。

南水北调中线工程高填方渠道PS-InSAR形变监测

南水北调工程在缓解我国北方地区的水资源紧张状况与改善当地环境方面发挥了重要作用,作为国之重器,保障其安全运营是南水北调工程的重中之重。利用PS-InSAR技术,对2016年10月—2017年6月间南水北调中线工程叶县文庄村高填方渠道进行形变监测。结果表明,渠道东岸约1 km的边坡存在明显变形,最大形变量达到36 mm。对渠道东岸和4个重点监测断面进行纵横断面分析,发现渠道东岸呈现整体性不均匀沉降,且越靠近水域,渠道变形越大,反之则越小。进一步将PS-InSAR监测结果与二等水准数据对比验证,两者超过87%的均方根误差小于±2 mm,且在形变趋势和量值上均高度一致。本研究可为以高填方、深挖方为特征的南水北调渠道安全监测及灾害防治提供可靠的技术支持。

近41年南水北调中线工程安阳河以北段冬季气温变化特征

为进一步深化对南水北调中线工程安阳河以北段冬季气温变化规律的认识,选取沿线10个国家气象站1981—2021年的冬季日平均气温数据,借助气候倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和Morlet小波分析等方法,对南水北调中线工程安阳河以北段近41 a来的冬季气温变化特征进行了系统分析。结果表明:①在1981—2021年间,南水北调中线工程安阳河以北段各站冬季平均气温整体上表现为由南向北逐步降低的趋势,同时时间序列具有明显的同步相关性和冷暖同步特征,尤其是邻近站点之间,相关系数甚至超过0.9;②在近41 a间,各站点冬季季度及月度平均气温在波动中呈现明显的升温趋势,总体上可将1980年代中后期、2000年代初期和2010年代中前期作为沿线区域冬季平均气温突变的节点;③在研究时域内,南水北调中线工程安阳河以北段多数站点以40 a为第一主周期,冬季平均气温先后经历了低→高→低→高的循环交替,而且在未来一段时间内仍将继续偏高,为冬季实施冰期动态调度提供了有利条件。研究成果可为南水北调中线工程优化冰期输水调度、提升冬季渠道过流能力和防范各类冰冻灾害发生提供科学依据。