调水工程调水规模分析

采用跨流域调水工程是解决资源性缺水的重要手段。跨流域调水工程规模的确定,既关系到调出区未来发展对水资源的需求问题,也关系到工程建设的经济合理性问题。本文结合某跨流域调水工程实例,通过调出水资源量分析,调水规模与供水量关系分析,以及调水规模单方水投资分析,确定经济合理的工程规模。

韩江-榕江-练江三江水系连通工程调水水流可视化技术研究及应用

在三江连通工程的基础上,通过对水流数据处理、水流演进展示技术的研究,提出了以数据清洗、标准入库及结构化组织为主要内容的水流数据处理流程并根据水流要素的不同分类确定了多种要素展示技术,最后结合调水实例对水位和流速进行可视化展示。研究表明,三江水流可视化技术渲染速度快、视觉内容丰富,为三江水系连通效果和决策评估提供良好支持。

景电二期工程调水对古浪县东部平原地下水的影响

分析了古浪县东部平原在景电二期工程引黄灌溉前后地下水的补给与排泄 ,评价了现状地下水资源。近年 ,由于外调水源使地表水量猛增 ,补给量增加 ,补排关系失去平衡 ,预测补大于排 ,必然导致地下水位升高 ,诱发新的问题产生。针对这种情况的出现 ,提出了既要兼顾地下水开采历史 ,回补地下水 ,又要开发利用地下水 ,防止土壤盐碱化 。

引哈济党工程调水线路比选及经济性对比分析

引哈济党工程是一项跨流域生态调水工程,是国务院批复的国家“十三五”重点推进的172项重大水利工程之一,由于调水线路长、年调水量小、工程区自然条件恶劣等因素,造成工程投资大,调水成本高,因此调水线路方案拟定比选及经济合理性是本工程的关键。文章从调水方案拟定,并通过技术、经济和社会三个层面和不同层面的多个因素采取定量与定性相结合的方式分析调水线路方案比选过程,同时与国内重点调水工程的调水成本进行对比,分析说明引哈济党工程调水的经济合理性。经方案综合比选,选定方案四为本工程的推荐调水线路方案;该线路方案调水成本为32.8元/m^3,处于国内重大调水工程平均值偏上,但仍在较为合理的经济范围内。

长距离调水工程安全风险综合评估

以某跨流域、跨多省市的长距离调水工程为例,分析工程安全面临的各类风险事件,确定两座节制闸之间的运行调度渠段为风险评估单元,发展基于层次分析法的风险综合评估模型;以一梁式输水渡槽为例,阐释建筑物风险因子识别、风险事件分析和风险等级标准划分的方法,描述风险评估过程;以该渡槽所在的运行调度渠段为评估单元,采用层次分析法进行风险综合评估;在此基础上,对其余运行调度渠段进行风险综合评估,讨论造成较大风险的主要原因。结果表明:提出的方法辨识出了较大风险的运行调度渠段,造成运行调度渠段工程安全风险综合评估结果为较大风险的因素可归结为左岸水库溃坝或超调水工程防洪标准泄洪导致的风险、交叉河道过流能力不足风险以及左排下游通道排水不畅风险等,进而有针对性地提出了风险管控措施。研究结果可为类似长距离调水工程安全风险综合评估和管控提供参考。

长距离输调水工程大口径FRPM管道研发与工程安全保障技术

长距离输调水工程是中国新疆地区重要的基础生命线,其长久稳定运行对于促进经济平稳增长和保障居民供水安全至关重要。新疆位居大陆中心,属温带极端大陆性气候,其长距离输调水工程面临严峻的环境挑战。玻璃纤维增强塑料夹砂管(glass fiber reinforced plastic mortar pipes,FRPM)作为长距离输调水工程中重要的水工地下结构用材,凭借其优异的耐化学腐蚀、轻质高强、无二次污染、安装方便、综合造价低等诸多优良特性而被广泛应用于新疆地区。然而,传统FRPM管生成工艺在铺层设计与生产自动化程度方面存在一定局限,导致工程施工过程效率低下;同时,缺少统一的技术标准和设计规范也间接制约了其应用范围。此外,管道工程自动巡检技术与缺陷定量评价标准尚未统一,无法合理量化和准确评价整体工程质量。为此,依托北疆小洼槽供水工程,围绕长距离大口径FRPM管的管材铺层设计与制造工艺、工程设计、质量评定、自动巡检、运行监测与安全保障等关键技术,通过产学研用相结合,持续15年攻关,取得突破性创新成果:①引进吸收并创新了适合于长距离、高工作压力、以连续缠绕工艺为首选的FRPM管生产工艺,优化了大口径FRPM管材铺层设计方法,实现了供料—缠绕—固化—切割—检测全自动化控制,与国外同类产品标准相比,管道挠曲性能和轴向拉伸强度等提高了20%~50%;②提出了安全防护的工程和非工程措施,建立了长距离FRPM管不同缺陷类型危害性等级划分原则,创建了复杂地质条件下长距离FRPM管道工程安全评价理论与方法;③系统揭示了FRPM管质量缺陷产生机理,开发了FRPM管光固化片材局部修复工艺以及内衬聚乙烯(PE)的整体非开挖修复技术,提出了修复效果后评价方法,实现了对长距离FRPM管道工程运行安全的有效掌控。

引调水工程管道管材选择主要因素和常遇问题分析

随着南水北调东、中线一期等重大引调水工程相继建成,跨流域跨区域水网格局逐步形成,一批重要骨干水网工程已落地实施或正在开展前期工作。输水管道是引调水工程的重要组成部分,而管材选择对于工程的性能、质量、安全、运行维护和成本至关重要。文章总结了近年我国水利工程,特别是国家重大水资源配置工程和地方水网等引调水工程的建设成就,深入分析引调水工程中常用的主要管道管材特点和影响管材选择的主要因素,以及管材选择时经常出现的问题,以期对引调水工程中管材选择设计提供参考和指导。

调水工程对九龙江河口水环境的影响研究

为分析九龙江调水工程对河口水环境的影响,采用MIKE21构建了九龙江河口二维非稳态水环境数学模型,对调水前后的河口水动力、水质指标进行模拟。经分析,调水使西溪水闸下泄流量平均减少4.2 m^(3)/s,最大变化率达到10%。预测结果表明,北港、中港、南港典型点及河口国控点的流速变幅均为0.02 m/s,水位变幅均接近于0,氨氮浓度最大变化率为2.17%,盐度最大变化率为2.92%,西溪调水工程对河口区域涨落潮流场、氨氮浓度及盐度分布影响极小。该研究成果可为九龙江河口水环境保护与管理提供依据,也可为其他河口引调水工程的影响分析提供借鉴。

调水工程建设期安全-进度-投资系统风险分析——以引江济淮工程(河南段)为例

以引江济淮工程(河南段)为例,在确定安全-进度-投资系统风险评价指标体系的基础上,基于层次分析-模糊综合评价方法分析安全、进度、投资的单项风险;在考虑工程建设期安全、进度、投资的相互影响后,基于改进的综合风险评价方法分析安全-进度-投资系统风险。结果表明:当分析单项风险时,安全、进度和投资风险的评价结果均为一般风险;当分析系统风险时,得到安全风险>进度风险>投资风险;进一步分析指标体系中的准则层和指标层,安全风险的现场风险中施工技术方案风险排序第一,是后续风险管控的重点。本研究为提高工程建设期安全-进度-投资系统风险的可靠性、降低风险事件的发生提出了理论和技术参考。

引汉济渭工程初期调水风险特征研究

为解决引汉济渭工程运行中调水风险因素与特征规律识别不全面的问题,以工程运行初期为研究对象,采用专家调查法识别工程主要调水风险因素并确定风险组合类型,再建立危险度模型,分析单一风险因素的稳定性和风险组合危险度的特征规律。研究结果表明:变异系数越大则风险因素稳定性越差,其中管理失误风险因素最不稳定,其值高达0.998;水源不足、需水量增加两类风险因素叠加后风险组合的危险度更高;风险组合的危险度与风险因素数量之间没有明显的正向关系。研究成果补充了引汉济渭工程调水风险特征研究的不足,为制定针对性风险减控和管理策略提供技术支撑。

基于云计算的引调水工程星载TD-InSAR地表形变监测

针对时间序列InSAR计算量大、时效性低、传统D-InSAR精度不高的问题,提出了TD-InSAR连续像对干涉测量方法,并利用HyP3云计算平台实现了长距离引调水工程沿线地表形变连续干涉像对快速分析。以珠江三角洲水资源配置工程为研究区,以传统PS-InSAR监测结果为参照数据对TD-InSAR地表形变探测精度进行了验证。试验结果表明:TD-InSAR取得的地表形变速率与PS-InSAR趋势一致,决定系数R 2>0.7,精度相比传统D-InSAR方法提高了52.6%;基于云计算的TD-InSAR地表形变监测方法降低了时序分析的计算量,提高了时序分析的时效性,适用于大范围的地表形变快速普查分析。

基于多利益主体的调水工程生态补偿演化博弈分析

极端气候的频发使得生态环境问题日益得到社会各界的重视,人与自然的和谐可持续发展是中国追求高质量发展的必由之路。调水工程是一项缓解区域之间水资源不平衡的重要民生工程,跨流域调水工程的实施涉及多方利益主体,生态补偿是跨流域调水工程可持续开展的必要保障。论文以牛栏江—滇池补水工程为例,就其生态补偿现状和问题涉及的各利益主体,结合演化博弈理论,从宏观和微观层面构建博弈模型,进行流域多利益主体博弈分析。研究发现:1)宏观层面上,调水区与受水区的自发博弈无法到达生态的均衡演化,需要引入上级反馈机制加以干预,反馈投诉成本、投诉补贴金额以及调水区的预期估值与实现生态补偿均衡有直接的关系;2)微观层面上,政府、企业和公众的演化博弈受到治理费用、政府补贴与惩罚力度等诸多因素的影响;3)从牛栏江—滇池补水工程的仿真分析中得出该项补偿工程呈现出牛栏江保护、滇池不补偿、上级部门不监管的演化趋势,其中滇池的策略选择受到滇池补偿费用和投诉补偿的影响,上级部门的策略选择受到对滇池的惩罚金额和上级部门付出成本的影响。因此提出,在调水工程的生态补偿中,应当拓宽筹资渠道、完善反馈投诉体系、引入政府监督和管控,促进调水工程的可持续开展。

利用时序InSAR技术开展大型调水工程变形监测

为解决水资源空间分布不均问题,我国建设实施了南水北调等一系列调水工程项目。为确保调水工程的安全运行,有必要对调水工程基础设施进行变形监测。基于2016—2022年Sentinel-1数据,利用时序InSAR技术对华北平原某大型调水工程进行变形监测,提取其沿线和周边地表形变信息,识别潜在变形区域,分析时空演化趋势,并讨论沿线输水建筑物的稳定性。结果表明,该调水工程穿过两个沉降漏斗,沉降整体减缓,局部地区沉降趋于稳定,甚至小部分区域出现轻微抬升。研究结果证明了InSAR技术在大型调水工程变形监测中的作用和优势,可为调水工程安全运行提供可靠的技术保障。

1990-2022年胶东调水工程调蓄水库水色时空变化数据集

胶东调水工程作为山东省骨干水网,其调蓄水库水环境状况和山东省水安全保障息息相关,利用水体颜色指标可以综合评估水库水环境状况。本文通过Landsat-5 TM、Landsat-8/9 OLI和Sentinel-2 MSI等多源卫星数据协同,利用基于FUI(Forel-Ule Index)指数的水体颜色遥感监测方法,生产了1990–2022年胶东调水工程广南水库、龙泽水库、双王城水库、峡山水库、棘洪滩水库、门楼水库、米山水库等7个调蓄水库水色时空变化数据集。数据以GeoTiff栅格格式存储,同时保存了像元FUI取值和坐标信息,便于相关的地理信息系统软件读取和分析。本数据集可以为胶东调水工程调蓄水库水环境监管、调水工程运行对调蓄水库水环境影响机制研究等提供数据支撑。

基于智慧水力学的长距离调水工程调度参数预测方法研究

为提高长距离调水工程调度参数的计算精度,提出了智慧水力学的概念,基于南水北调中线工程的运行监测数据,采用人工智能方法开展了长距离调水工程调度参数预测方法研究。在对数据清洗的基础上,基于长短时记忆神经网络(LSTM)模型建立了白河、十二里河、东赵河节制闸调度参数的预测模型,采用鲸鱼优化算法(WOA)优化模型的超参数并进行调度参数预测。结果表明:3个节制闸的闸前水位和流量预测值与其实测值的最大平均绝对误差分别为0.655 cm和1.326 m^(3)/s,说明智慧水力学理念和人工智能方法在长距离调水工程调度参数预测中的适用性和精准性。研究内容可为实现工程调度参数预测与精准智能调度提供理论基础。

基于HHO的跨流域调水工程受水区水资源优化配置研究

跨流域调水工程是解决我国水资源时空分布不均和缓解水资源供需矛盾的重要措施。山东省黄水东调工程、引黄济青工程和胶东调水工程是缓解胶东地区潍坊、青岛、烟台、威海四市水资源紧缺问题的重要跨流域调水工程。为充分发挥调水工程社会和经济效益,在考虑受水区缺水量、工程输水能力及沿途分水口门设计流量等基础上,以受水区四市综合缺水率最小和调水工程经济效益最大为双目标,构建了胶东地区跨流域调水工程水资源优化配置模型,采用哈里斯鹰优化算法(HHO)求得现状水平年和规划水平年在50%、75%和95%频率时3种不同目标协调机制(以综合缺水率最小为主导、以调水工程经济效益最大为主导及两目标均衡)16个分水口门的调水方案。结果表明:(1)通过调水工程调引黄河水和长江水,使四市缺水量大幅减少;(2)当经济效益目标所占比重越大时,计量水价越高的分水口门供水量越大;(3)从三个调水工程利用程度来看,黄水东调工程利用程度最高,其次为引黄济青工程和胶东调水工程。本文为山东省胶东地区跨流域调水工程的水资源配置提供了决策支持。

纤维复合材料在调水工程长输管道中的应用

调水工程长距离输水管道的材料选择,对工程成本和输水线路的安全有着重要影响。纤维复合材料具有轻质高强、内壁光滑、耐腐蚀性好等特点,正逐步应用在输水管道中。文章分析了影响长距离输水管道材料选择的主要因素,介绍了钢管、球墨铸铁管、混凝土管等传统输水管道的材料特性,阐述了纤维复合材料在输水管道中的应用,重点分析了玻璃钢夹砂管的发展和特点,最后对纤维复合材料输水管道在产品升级、施工技术、安全防护和质量管理四个方面的发展进行了展望。

智能视联网技术在胶东调水工程中的应用与实践

视频监控系统已经成为水利工程运行管理、安全隐患发现和应急管理的重要智能基础设施。近年来,建设了大量的水利工程视频监控系统,但是多数未充分发挥应有效果,瓶颈在于管理需求不够明确,自动分析识别、多源数据融合等技术应用不足,同时缺乏系统性的设计和实施等原因。针对调水工程运行管理的实际需求以及人工智能领域前沿技术,充分进行水利监控视频智能处理及多源数据融合,设计并实施胶东调水智能视联网平台,提升工程智慧管理能力,同时对智能视联网技术在水利工程管理中有很好的借鉴意义。

长距离引调水工程建设期BIM技术应用研究

针对长距离引调水工程建设期线路长、现场监管难、参与方多、沟通难等问题,以滇中引水工程建设期为例,根据项目特点及管理要求,建立BIM标准体系,创建建设期BIM模型,实现BIM协同,进行施工模拟及可视化交底。应用BIM技术实现电子沙盘及虚拟漫游,并通过BIM模型将建设期数据整合挂接至“智慧滇中引水”建设管理信息系统,融合GIS技术,进行工程建设辅助管理及文明施工监管,从而对安全质量、投资控制、进度管控、施工形象、现场监控等工程建设期核心内容,进行协同监测及管控并实现可视化图表展示,落实工程建设期的标准化和规范化管理,为BIM技术在长距离引调水工程的应用提供参考。

引汉济渭工程调水区多源风险评估与对策研究

为评估引汉济渭跨流域调水工程本身及运行管理行为中多源风险导致供水不足的可能性,构建了跨流域调水工程水库-泵站-电站的风险评估框架。将工程管理中的行为与经验以随机、模拟、优化三种调度模式进行数学表达,设置了兼顾工程失能与运行管理的单源、多源调度风险模式和方案集;建立并仿真计算了三种调度模型,获得了不同风险方案的动态调度过程及造成的供水风险;制定了跨流域调水工程的调度风险分级基准,采取专家打分法获取事件发生的初始概率区间,采用集值统计法和改进耦合度模型定量估计各方案发生概率,基于供水风险指标定量估算各方案的损失严重度;划分了风险矩阵的等级标准,结合最低合理可行(ALARP)准则明确了风险可接受程度,提出了非工程措施以管控风险,为引汉济渭工程调水区风险评估和防控提供了理论依据。研究发现:(1)三种调度模式中仅优化调度可满足调水15亿m 3、95%供水保证率的供水目标,且相较于随机调度方式,供水能力提升了13%;(2)单源风险方案的供水风险逐渐向长时间缺水过程发展,多源风险方案面临的调度情况更加复杂,供水风险在各个维度均处于危险状态;(3)处于ALARP区域的风险事件占比超过60%,与工程相关的风险多为小概率高危害式风险,应优先解决处于ALARP区域并预防不可接受区域的风险事件;(4)针对发生概率小但危害性高的供水风险,制定了水库下游人员转移等应急方案,以降低潜在的供水损失。研究结果对于跨流域调水工程的风险管理具有积极的推动作用,强化了ALARP准则在调水工程风险评估中的应用价值。