Research on Expansive Soils Encountered in Middle Route Project of South-to-north Water Transfer Canal

The main canal of the Middle Route Project of South-to-North Water Transfer totals more than 1 240 km in length. In Henan Province and Hebei Province, there will be a section of more than 120 km passing through an expansive soils area. Expansive soils is a special kind of tenacious clay, which swells when meeting with water and shrinks when losing water. With complicated mechanical properties, it changes with the variation of water content. As a result, expansive soils become the key object of study on unsaturated soils mechanics for the project. From the status of study on unsaturated soils at home and abroad, this paper covers an analysis on stability analysis method of expansive soils slope, determination of expansive soils strength, rational design of canal slope ratio and support, and forecast of landslide for the Middle Route Project of South-to-North Water Transfer.

1927—1937南运河下游疏浚中的官商联动

在流域治理和灾害救治中,人们面对困难积极应对,往往会产生一些因地制宜的创造性变通性举措,值得后人总结借鉴,1927年至1937年南运河下游疏浚中的官商联动便是典型的一例。20世纪二三十年代,南运河下游马厂减河口九宣闸至天津市河段的淤塞严重影响到内河航运及商业秩序,在政府疏浚经费奇绌且商人受损严重、疏浚需求急迫的情况下,官商双方在疏浚方案、资金及组织方面配合联动,推动疏浚工程终至完成,对恢复内河客货运输与灌溉秩序皆发挥了一定作用,基本达到预期目的。但由于联动中存在的管理失当、协调不畅等情况,使工程延宕,最终未能达到理想效果。总结个中的经验教训,对今后整合现有资源、调动一切积极因素应对灾害和增强跨部门沟通协调,具有一定借鉴和启发意义。

基于水化学的南水北调中线干渠水与地下水水力联系指标识别

从一般水化学角度研究了南水北调中线源头地表水、干渠水及其周边地下水的差异。结果发现,钠离子在地下水与干渠水和源头地表水中的浓度差异最为明显,其次是总溶解固体(TDS)浓度,其他主要离子以及pH差异均不明显,说明钠离子浓度可作为识别南水北调中线干渠水及其周边地下水水力联系的备选指标。利用聚类分析和水化学类型的相似性,剔除了与干渠水可能存在水力联系的地下水样钠离子浓度,初步确定南水北调中线沿线与干渠水没有水力联系的地下水钠离子浓度大于9.8 mg/L,且该数值是干渠水钠离子浓度的1.6倍以上。因此,可将钠离子浓度及其参考范围用于快速判断南水北调干渠周边地下水与干渠水是否存在水力联系。

沧州市南运河幸福河湖建设的实践与启示

全面推行幸福河湖建设是深入贯彻党的二十大精神,落实习近平总书记关于“加快建设天蓝、地绿、水秀的美丽河北”和“造福人民的幸福河”重要指示精神的重要举措。从幸福河湖建设背景和意义出发,全面分析南运河幸福河湖建设的主要做法、现阶段成效及存在的问题,可为进一步提高河湖管护水平、建设幸福河湖提供参考。

干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究

为探究膨胀土渠堤表面风干、地下水位升高和侧坡渗水等因素对其稳定性的影响,防控由此引发的现场灾害,开展了填方渠坡室内模型试验,研究了南水北调渠堤膨胀土含水量波动对渠坡变形和裂缝发育规律的影响,分析了边坡变形值、裂缝长度宽度与含水率、时间和渗水位置的关系,揭示了膨胀土含水量波动的致灾过程和时空发育规律。试验结果表明:(1)旱季坡面水分蒸发导致渠坡表层200 mm深度内首先产生垂直坡表面的“V”形簇状纵向裂缝,后逐渐水平发育,坡面最大沉降值为4 mm, 15 d后沉降趋于稳定;(2)雨季渠堤下部地基水位抬升使渠堤底部膨胀土发生显著膨胀,渠堤整体抬升3.32 mm;(3)在渠堤侧坡渗水中心点附近土体含水量上升8%以上,坝堤内自由水沿纵横向不均匀扩散而引起土体各向不均匀膨胀变形,并在右坡坡脚处产生长400 mm、宽14 mm的宽大裂缝;(4)基于膨胀系数的地基变形计算公式可以较好地预测渠坡浸水后各位置的变形量,有助于依据土体含水量判别各点的变形状态,为渠堤稳定性分析提供参考。

地铁盾构区间下穿南水北调干渠研究

为保证南水北调干渠安全及地铁自身安全,以郑州市轨道交通7号线一期工程漓江路站—刺绣路站区间为例,开展对其盾构区间下穿南水北调干渠隧道工程设计与研究。分别从盾构区间平纵断面、隧道加强措施等方面,结合以往设计经验进行优化设计,提出更合理的工程设计方案,通过数值模拟验算该穿越过程的可行性。

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。

试论明清漕粮由河运转向海运及其启示

中国古代南粮北运关系国计民生。自隋唐迄明清,运河一直为南北物资交流大动脉。明清定都北京,财赋仰给于东南。为解决国家军费与宫廷食用,每年沿运河从江南转输四百万石左右漕粮入供京师,故视漕运为天庾正供,军国大计。康熙曾把漕运、河工、盐政视为国家三大政,书于宫廷廊柱。但在明后期和清中期,由于黄河水患与漕运积弊影响,河运危机不断,并在统治集团内部两度引起继续沿用传统的河运还是因时制宜实行海运的论争,结果以转向海运而告终。探究明清时期漕粮由河运向海运的转变,对于研究明清社会经济,保护黄河流域生态具有一定现实意义。

从别称现象看传统时代运河城镇的交流与传播

城镇别称是一种值得关注的文化现象。本文以山东运河名城临清和济宁为例,通过对小临清、小济宁、小天津、小苏州等“小某某”别称现象的分析,一窥运河城镇的南北交流与声名传播。运河城镇发展是一个动态的过程,无论弱小城镇的乐于师人还是强大城镇的善为人师,都显示了城镇间的交流互动。别称作为运河城镇发展实力及影响力的外在表现,既是对已有成绩的肯定和确认,也树立了未来的目标和方向,反映了奋发进取、崇优向好、适时而变的精神品质。别称实际上是声名传播的一种路径和手段,可为当今的城镇品牌建设以及知名度营销等提供历史借鉴。

长期地铁振动荷载下南水北调干渠累积沉降特性研究

文章依托郑州地铁10号线下穿南水北调中线干渠工程,通过一系列动三轴试验探讨干渠附近软土层动力响应特性,基于动三轴试验及有限元分析确定Chai-Miura模型参数,研究长期地铁列车振动荷载周期作用下干渠的累积沉降规律。结果表明:郑州南水北调干渠附近软土层动应变发展趋势整体表现为“稳定型”;列车振动荷载作用初期,土体累积变形急剧增加,最大地表沉降发生在行车隧道正上方,而在长期列车振动荷载作用下,地表沉降基本趋于稳定;列车单、双线运行时的地表沉降分布规律类似,但沉降值存在差异,单线运行10^(7)次(约为100a),地表最大累积沉降量为3.95mm,双线运行10^(7)次后产生的累积变形量大约为5.07mm。

南运河水生态环境修复问题研究

分析了近年南运河河湖治理、地下水压采及生态补水工作,尤其是利用引黄、南水北调东线一期北延应急供水等水源补充生态用水对恢复、改善南运河水生态环境的重要作用,探讨了与水生态环境修复相关的水资源配置、水资源管理机制、水资源管理方法等诸多问题及解决对策。

试析明清以来南运河区域张娘娘的传说

明清以来南运河区域流传张娘娘的传说,涉及明朝政治,也包含着民间文化,承载着南运河区域社会的变迁史。同时,张娘娘的传说与明清以来碧霞元君信仰等民间宗教在南运河区域的流传有关。历史人类学认为传说和我们所说的历史一样,都是通过语言中介构建的历史,对于传说中包含的历史问题的解析,需要注重历史过程与历史语言的交错互呈。

南水北调中线总干渠冰期输水运行实践分析

南水北调中线总干渠安阳河以北段输水明渠在冬季受寒冷气温影响,会有不同程度的冰情出现,影响输水运行控制和输水效率。为有力推动南水北调中线后续工程高质量发展,缓解冰期输水供需矛盾,基于近年来冬季冰情原型观测数据和冰期输水调度运行实践,对中线总干渠冬季冰情演化特征规律、当前冰期输水调度方式以及保障措施效果进行了系统分析。结果显示:①中线总干渠冬季冰情发生范围基本为石家庄以北段,南北渠池冻融状态不同步;主要冰情为岸冰和流冰,发生冰塞风险概率较低;冰期输水时间偏短,较大范围冰盖持续时间一般不超过1个月。②目前中线工程冬季采取的小流量、高水位浮冰盖下输水运行模式,具有安全性高、气象条件适应性好的特点,但渠道的输水能力将大幅受限。③中线工程采取的以防为主,“拦、扰、融、排、捞”一体化冰凌防控措施和各项管理措施行之有效,可供类似输水工程冰期输水运行借鉴。

明清运河商品流通对山东运河沿岸区域的影响——以服饰面料的演变为例

明清时期,由于南北运河贯通,使山东运河区域成为南北物资交流的重要航道,山东成为南方棉纺织业重要的原料供给地。植棉业的兴盛以及廉价的运输促使当地一部分农户转为棉纺专业户,为棉布代替麻布奠定了原料基础,进一步促进了布料的变革。江南纺织工艺的成熟与全国的市场需求相适应,湖州、杭州、松江等各式各样的布料通过临清这一中转站运往陕西、山西、河北等地,质优、色艳、品种多样的布料产品增多。这些布大量出现在山东运河区域,丰富了山东运河区域人们的衣料。

南水北调配套工程石津干渠渠道水面线计算与分析

石津干渠因线路较长,控制性水位多由灌溉渠道灌溉水位确定,其下支渠众多,水面线推算是本工程的重中之重。以石家庄市区段为例,对石津干渠总干渠水面线进行推算,经过两年试运行,效果良好。

灌区洪水入泄对干渠水力特性影响试验研究

为研究小浪底南岸灌区工程外洪入泄时对干渠水力特征影响,采用物理模型试验方法开展单、双侧入泄时水力特性分析。双侧入泄下干渠流速高于单侧,且稳定性也较高;当入泄流量愈高,则流速水平愈大,单、双侧入泄方式下干渠平均流速随每梯次入泄量分别增长20.6%、28.6%。同一种流量工况下,两种入泄方式下干渠压强变化特征呈一致,仅存在压强量值与峰、谷压强断面差异。泄流量愈高,压强愈大。泥沙淤积厚度在同种入泄方式下具有变化一致性,单、双侧分别呈递减、先增后减变化,且后者淤积厚度低于前者,两种入泄方式的下游断面淤积厚度均存在较小差幅,可为研究灌区工程输水干渠的防洪与调水管理提供参考。

京杭运河与小清河连通工程线路分析

根据山东省内河水运中长期规划,至2035年山东省内河水运将形成以京杭运河、小清河、新万福河为干线和区域支线为补充的“一纵二横多支”的高等级航道网。通过对济平干渠、黄河、位德线三方案进行对比分析,提出京杭运河与小清河连通工程线路走向推荐方案。

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。

南运河生态修复水体有机污染物的污染特征

通过向水体投加高效微生物净水剂和生物复合酶生态修复南运河受污染水体.为研究南运河生态修复水体中持久性有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)、多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)和有机磷农药(Organophosphorus pesticide,OPPs)污染特征,监测了南运河及生态修复试验河道水体中15种OCPs、17种PAHs和18种OPPs的含量.结果表明,南运河水体及试验河道表层水体中共检测出3种六六六类(Hexachlorocyclohexanes,HCHs)污染物,分别是α-六氯环己烷(α-HCH)、β-六氯环己烷(β-HCH)和林丹(γ-HCH),OCPs总量变化范围是1.11—1.78 ng·L^(-1);共检测出萘(Naphthalene,Nap)、苊(Acenaphthene,Ac P)、苊烯(Acenaphthylene,Ac Py)等11种PAHs,PAHs总量变化范围是52.76—60.28 ng·L^(-1);共检测出3种OPPs,分别是甲胺磷(Methamidophos,MTP)、敌敌畏(Dichlorvos,DDVP)、和甲基异柳磷(Isofenphos-methyl,IPM),OPPs总量变化范围是6.51—17.50 ng·L^(-1).微生物净水剂和生物复合酶的投加基本上不能降解水体中的OCPs和PAHs,而对水体中OPPs的降解有一定作用,降解率在19.6%—62.8%之间,平均降解率为35.2%.高效微生物净水剂和生物复合酶降解河道水体中持久性OCPs、PAHs和OPPs的机理有待进一步研究,该技术对河流、湖泊有机污染物生态修复实际应用具有一定的借鉴作用.

南运河重金属污染状况及生态风险评价

采集南运河的水样和沉积物样品,对其重金属污染状况和生态风险进行了分析评价。利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对水、沉积物中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)和镉(Cd)浓度进行分析。结果显示南运河水样中这5种重金属浓度均低于地表水环境质量标准I类水质标准,虽然运河上游沉积物中As和Cd浓度较高,但沉积物中重金属浓度总体上均处于较低水平。地累积指数法计算显示:As和Cd在部分河段达到重度和中度污染水平,Cu、Cr、Pb均处于无污染水平。各种重金属的潜在生态风险指数(Eir)从大到小的顺序为:Cd>As>Cu>Pb>Cr,与地累积指数法结果相似。南运河总的潜在生态风险指数(RI)均值为128.85,潜在生态风险程度为"中",沉积物中Cd和As是南运河需要优先控制的重金属污染物。