南水北调中线调水工程设计世界最大渡槽

据《荆楚网》报道：南水北调工程中，加余座引水跨越山谷和江河的渡槽，将成为世界最大的引水渡槽。由武汉大学王长德教授和他的课题组完成的“大型渡槽结构优化设计及动力分析”项目通过专家评审。成功地解决了在我国建设世界最大渡槽的技术难关。王长德告诉记者，南水北调中线调水工程从湖北丹江口水库到北京，全长1200余公里。水位落差不到100m。渡槽是用钢筋水泥搭建的引水桥梁。主要用于引水跨越途中的山谷和江河，要在南水北调中线引水上建造。均是世界流量和体形最大的渡槽，国际上尚无设计先例。很难采用传统的结构形式进行设计。因落差小，流经渡槽的水速很慢。而渡槽体形巨大，槽底的承重性能成为整个中线工程中的一道难关。稍有不慎即可能导致词水工程功亏一篑。

南水北调西线工程水源区可调水量“十问”

南水北调西线工程是我国“四横三纵”国家水网主骨架尚待建设的最后一环,而水源区可调水量是西线工程规划论证面临的焦点和难点问题。本文从水资源本底条件与演变趋势,生态环境与经济社会发展需水,调蓄水库与输水工程规模,调水对水源区及其下游水资源开发利用、水生态环境、水力发电、航运等方面影响的角度,提出了与水源区可调水量相关的10个问题;以长江上游分布式水文模型为基础,建立了南水北调西线工程水源区可调水量模拟分析模型,力图系统、定量地回答所提问题。本文的主要研究结论有:在仅考虑满足水源区河道内外生态环境和经济社会需水的前提下,“上线+下线”组合方案多年平均可调水量为1.59×10^(10)m^(3),“完全下线”方案在建设岗托水库进行联调时,多年平均可调水量将达到1.74×10^(10)m^(3);在综合考虑调水对水源区水平衡、水力发电和航运影响及其可接受程度后,南水北调西线水源区可调水量为1.22×10^(10)~1.26×10^(10)m^(3)。长远来看,应谋划西南片区水网与国家水网主骨架、“大动脉”的连接与融合,在减小南水北调西线工程调水影响的同时,提高南水北调西线工程的整体供水能力以及对气候变化等外部条件的适应性。

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。

引江补汉工程实施后的南水北调中线水源工程可调水量分析

随着新时期南水北调后续工程的高质量发展,首批建设工程引江补汉工程正式开工,为支撑未来南水北调中线水源工程与引江补汉工程的联合协调运行,根据引江补汉工程设计参数,提出多组丹江口水库与引江补汉工程联合调度方式,并模拟分析得到引江补汉工程实施后南水北调中线水源工程可调水量具有重要意义。研究结果表明:设置引江补汉工程补水水位控制线、同步优化陶岔渠首引水调度线,充分利用引江补汉工程补水来满足汉江中下游用水需求,从而置换更多坝前水量引至陶岔渠首、清泉沟等用水需求方,可在一定程度上实现丹江口水库供水与引江补汉工程补水决策的有效衔接;相比于中线一期工程现状供水调度情景,采用合适的引江补汉工程与中线水源工程联合调度方式,可在保障汉江中下游用水量需求的同时,满足下游断面最小用水量达标率至98.9%~99.2%,并提高中线受水区可供水量17.7亿~25.8亿m^(3),继而有效协调中线水源工程的中线受水区、清泉沟渠首及汉江中下游等多方用水需求。

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。

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。

长江科学院承担的“南水北调中线一期工程生态效益综合评估”项目通过验收

2023年11月28日,水利部南水北调工程管理司在武汉市组织召开会议,对长江科学院承担的“南水北调中线一期工程生态效益综合评估”(2023年度)项目进行验收评审。会议由水利部南水北调工程管理司副司长袁其田主持。专家组由中国南水北调集团中线有限公司、长江水利委员会科技委、武汉大学、湖北省水利厅的专家组成。

新时期南水北调中线工程水源地水质监测体系建设构想

构建与国家战略水源地相适应的中线水源工程水质安全保障体系是新时期南水北调工程运行管理的重要内容。基于丹江口库区及其上游流域水质监测的新需求和新目标,提出了构建新时期南水北调中线工程水源地监测站网、水质监测、风险防范、科技支撑四大体系的建设构想,阐述了体系的基本内涵和要义。“四大体系”将在全面覆盖、关键预警、智慧先进、立体感知、重点监控、科技研究等方面对水质监测体系进行改造与提升,保障“一泓清水永续北上”。

建设项目文档一体化管理系统研究——以南水北调中线工程档案信息化平台为例

南水北调工程作为国家重大基础建设项目,在项目开展过程中形成了大量的电子文件,其类型丰富、格式多样、形成主体众多,是记录和反映国家水利事业发展过程的重要成果,因此迫切需要开展有效的电子文件归档管理和电子档案开发利用工作。中国南水北调集团中线有限公司(以下简称“中线公司”)充分利用“互联网+云虚拟化平台”,开展水利行业电子文件与电子档案全生命周期管理系统的建设方案研究,并建成具有国内先进水平的电子文件与档案一体化管理系统。

南水北调中线工程河南段边坡土壤特性及生态护坡效益研究

南水北调中线工程河南段护坡植被退化给维护生态护坡结构稳定和推进工程沿线生态恢复带来极大的影响。为研究南水北调中线工程河南段边坡土壤特性对植被生长的影响,并探究实际生长环境下不同边坡植被的水土流失防护效益,取样4个等级植被盖度的土壤进行土壤理化特性分析,并选取4种常见护坡草种,营造实际植被生长环境,探析不同植被对土壤氮素和有机质含量的影响,通过模拟强降水条件,分析不同草种的水土流失防治能力。结果表明:①南水北调中线工程河南段边坡土壤含水率较低,土壤密度较大,容易形成土壤板结;土壤氮、磷、钾含量较低,不利于护坡植被的自然生长。②4种常见的草本植物对土壤氮素和有机质含量的影响差异明显,其中马蹄金和野牛草对土壤氮素和有机质的增量效果较为突出;4种草本植物都具有较好的蓄水减沙效益,其中野牛草水土流失防治较为突出,马蹄金次之。综合护坡植被的水土流失防治能力和生态系统修复能力,马蹄金的防护效益最佳。

南水北调中线工程交叉河流防洪“四预”应用

为满足南水北调中线工程典型交叉河流防洪管理需求,确保中线工程防洪安全,构建索河交叉河流数据底板,以及洪水预报、洪水演进、风险分析等模型,结合2022和2023年汛期典型降雨洪水对模型参数进行率定,基于2021年郑州“7·20”暴雨对现状索河交叉河流进行预演分析,结果表明索河渡槽槽身存在阻水风险,中线工程安全风险较大。通过对防洪“四预”应用深入研究,实现南水北调中线工程交叉河流降水—产流—汇流—演进的全过程模拟,研究成果可进一步提升南水北调中线工程防灾减灾能力,为沿线交叉河流防洪应用提供参考。

流域综合治理视阈下的协同机制研究——以南水北调中线工程核心水源区为例

流域安全是湖北建设全国构建新发展格局先行区的重要前提和基本保障。水的问题,表象在江河湖库,根子在流域。湖北作为南水北调中线工程核心水源区所在地,肩负着确保“一库净水北送”的政治责任。核心水源区位于河南、湖北两省,涉及9个县(市、区)。