南水北调中线干渠藻类增殖潜势的数学分析方法与建议

针对南水北调中线干渠存在的藻类增殖风险问题,基于氮磷等营养物质及藻类孢子的大气沉降为汇入源的前提假设,采用沃伦韦德尔模型以及河南、山东、京津冀地区氮沉降平均值及全国磷沉降平均值,对中线干渠全线的营养物质累积趋势进行了估算。结果表明,渠水到达监测点三里屯后,渠水中的营养物质累积浓度会超过富营养化阈值;综合考虑大气中藻类孢子沉降的影响,结合藻类增殖的Monod模型,对文献报道的中线藻类数量空间分布数值进行了拟合,估算出中线干渠藻类生长速率在0.21~0.46个/d范围内波动,取得了相对中值误差为23.71%的估测结果;并在此基础上,提出了可提高预测结果精确度的监测方案。

南水北调中线干渠浮油拦截装置安放位置研究

随着南水北调中线工程的运行,因沿线机电设备内油类污染物出现外泄或渗漏等多种原因,导致渠道表面出现油类污染物。该类污染对饮用水造成了很大影响,需对水表油类污染物进行清除处理。根据南水北调中线干渠实际情况,研制一种适用于南水北调中线干渠浮油拦截装置。该装置与渠岸成一定夹角斜跨干渠水面安放。利用ANSYS Workbench平台中Fluent模块,对拦截装置与干渠呈不同夹角时上下游流场进行仿真。结果发现,装置与河岸夹角越小,拦油效果越好,但综合考虑装置的拦油效率及经济适用性,安放位置为与河岸夹角45°处最佳。

南水北调中线干渠浮油拦截装置设计研究

南水北调中线干渠输水过程中可能存在跨渠公路突发交通事故(油类运输车泄漏)或节制闸机房中机电设备油液泄漏等,影响沿线城市用水安全。为应急处理该类突发事故,以串联式平台为支撑,设计了直角形、弧形、直槽形、勺形、圆槽形5种不同形状的拦油装置,安装在平台上游一侧进行拦污导流。采用FLUENT模块进行拦油装置上下游流场分析表明:圆槽形拦油装置前后流场相对稳定,可抵御表面浮油翻越障碍物(拦截装置),因此选择圆槽形拦油装置。该装置在郑州市十八里河和北据马节制闸前进行浮油污染应急处理演练表明,拦油效果良好,可以在南水北调中线干渠推广应用。

输油管道穿越南水北调中线干渠环境风险应急预案

南水北调中线干渠为重要的饮用水输送工程,根据输油管道发生风险事故时的环境影响特点,制定相应的应急预案,是饮用水质量的保障之一。

输油管道穿越南水北调中线干渠的环境风险评价

南水北调中线工程作为重要的饮用水输送工程意义重大,根据输油管道发生风险事故时的环境影响特点,详细分析可能对南水北调中线干渠水质的影响,并提出相应的管理措施。

复壁管定向钻穿越南水北调中线干渠技术及评价

为确保某复壁管定向钻穿越南水北调中线干渠工程安全,文章对复壁管技术、定向钻施工关键技术措施、安全监测等进行了研究,合理确定复壁管型式、泥浆配置及压力、监测范围和频率,按照相关规定进行安全评价,实现了复壁管定向钻顺利钻进,确保了中水管道的施工和使用安全,解决了运营中中水泄露污染南水北调中线水质的难题。

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。

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。

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。

南水北调中线配套工程主干通信光缆设计

通过分析河北省南水北调配套工程主干通信与南水北调中线总干渠的天然地理位置关系及上下游供用水关系,提出了其借用南水北调中线总干渠备用通道的必然性,通过对5种敷设方案的比选,提出了配套工程主干通信光缆最优设计方案。

局地暴雨对南水北调中线水位流量的影响

为准确分析短历时强暴雨对渠道水位流量的影响,以南水北调中线北拒马河节制闸区域为例,建立考虑降雨过程的一维非恒定流仿真模型,设定不同的雨区覆盖范围,模拟了降雨频率P=1%、降雨历时120min典型设计暴雨下渠道的响应过程。仿真表明,暴雨使雨区上游流量减小,距离雨区越近,减幅越大;使雨区内渠道的流量增大,且距离雨区中心越近,增幅越大。暴雨过程中,无论雨区范围大小,最大水位升幅均出现在北拒马河节制闸闸前,幅度与暴雨强度相关,降雨频率P=1%、降雨历时120min暴雨条件下为0.09m。暴雨结束后,随雨区覆盖范围的差异,北拒马河节制闸的闸前水位分别呈现下降、不变或上升趋势。当雨区范围达76km时,水位开始上升;当雨区范围达180km时,水位历时48h升至预警水位。

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。

南水北调沁河渠道倒虹吸承压水顶托破坏分析

沁河渠道倒虹吸工程区第④层、第⑥层承压水基坑突涌临界高程高于基底,倒虹吸基坑开挖过程中存在承压水顶托破坏问题。基坑突涌产生大量涌水、涌砂,不仅给施工带来困难,重者毁坏地基,因此为保证施工顺利进行,必须采取有效的排水降压措施,将地下水位降至开挖深度的安全高程以下。