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。

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。

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。

海河流域大跨度钢坝闸设计研究

随着国民经济的发展和生活水平的日益提高,人民群众对优美水生态环境的需求亦日益增长。在城市生态蓄水工程中,钢坝闸因其没有上部结构,可形成宽阔水面和跌水瀑布,营造出良好的生态水景观,同时还具有安全稳定、过流能力强、使用寿命长等优点,具有广泛的应用前景。但当前已建的大部分钢坝闸跨度较小,且沿河道全断面布设,大跨度、高水头的钢坝闸设计较少。本研究根据海河流域主槽型河道的特点,提出了沿河道主槽布置大跨度钢坝闸、控制设备布置于堤顶外侧的典型设计方案,相关结构设计、地基处理及钢闸门设计,对同类型河道中布置钢坝闸具有一定借鉴意义。

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。

跨运河钢桁架梁拱组合体系通航渡槽力学性能

依托引江济淮工程淠河总干渠渡槽工程,对110 m世界最大跨度钢渡槽,采用数值计算和现场试验相结合的方法,对跨运河钢桁架梁拱组合体系新型钢渡槽结构的力学性能进行评价。首先,通过现场充水试验,对承受超级可变水荷载的钢渡槽结构关键截面应变和变形进行重点监测,比较监测数据与数值计算结果,分析评价结构静力性能。其次,通过现场脉动试验测试不同水位下结构的自振频率,并与数值分析结果对比,分析评价结构动力性能。充水试验结果表明,淠河总干渠新型钢渡槽处于安全状态,承载力满足设计要求。研究成果可为类似工程提供技术参考。

“三生”理念下旅游风景道规划设计研究——以六安市叶集史河干渠为例

伴随着乡村振兴及乡村旅游的发展,廊道型旅游产品在承载旅游高效发展、人居环境美化、生态有力保护方面发挥着重要作用.引入“三生”理念,构建旅游风景道规划思路,选取六安市叶集区史河干渠作为案例地,剖析其文旅资源、交通现状、用地状况等,提出其旅游风景道产业空间、生产空间、生态空间的规划设计.

水平定向钻在输水管道穿越保沧干渠工程中的应用

以省级筹建输水管道穿越保沧干渠工程为例,比较顶管穿越和水平定向钻穿越方式,确定穿越方式为水平定向钻;介绍水平定向钻平面及导向孔轨迹方案设计、管道回拖力等结构计算、施工技术要求及工程监测方案制定。科学合理的设计成果为保障工程顺利完成提供技术支持,同时对类似工程的设计及施工具有重要意义。

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。

弧底梯形明渠在某中型灌区续建与改造中的应用

某中型灌区工程经过四十多年运行,未进行改造的干渠、支渠及其建筑物均存在不同程度的破损,渠道基础沉陷,断面衬砌冻胀破坏等,严重影响了灌区的正常运行,采用弧底梯形对1#~4#干渠中破损严重、影响工程正常运行的渠道段进行改造,其改造方案可为本灌区及同类型灌区续建与改造提供技术参考和方法借鉴。

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。

横排头枢纽工程坝上旱警水位确定分析

基于淠河灌区水资源调度及抗旱应急响应科学决策的需要,文章用量化分析的方法,通过对横排头水利枢纽工程上游水文特征、下游需水量做深入分析,确定了坝上库区相应的旱警水位,为水资源调度及抗旱应急响应提供了理论依据。

大中型灌区干渠输配水渗漏损失经验公式探讨

中国广泛使用考斯加可夫经验公式来估算渠道输水渗漏损失 ,在渠道实际运行中 ,存在一些缺陷。为此 ,根据Davis -Wilson公式 ,并考虑使用的习惯性和方便性 ,建立了渠段输配水损失与渠道断面尺寸、水力条件、土壤类型、地下水埋深等因素相关的经验公式 ,同时将渠道衬砌等其他所有因素一并考虑在渗漏折减系数中 。

北京市南水北调工程配套工程东干渠输水隧洞设计方案研究

东干渠工程是北京市南水北调工程供水环路的重要组成部分,输水隧洞全长44.7 km,内径4.6 m。由于输水线路长、埋深大、内水压力高、风险源多,设计工作面临众多难点,设计采用结构力学、二维和三维有限元等计算方法,取得结构应力分布云图,确定控制工况及应力最大区域,模拟特殊工况下的结构破坏形式,充分确保结构安全可靠。通过将HDPE高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材应用到多层防水设计中,解决了双层衬砌容易发生层间窜水的难题,为达到一、二衬联合受力效果提供了条件。采用地下连续墙围护结构及玻璃纤维筋作为洞门结构配筋,避免了大面积施工降水对环境的影响,提高了盾构进出洞的施工效率。面对众多地铁、铁路、桥梁等风险源,引入了科学的风险管理机制,采取有针对性的风险分级,进行了全面的检测、评估、论证,确保了工程建设顺利完成。

南水北调工程主要输水建筑物的水力学研究

阐述了南水北调中线工程主要输水建筑物多年来进行的水力学试验成果,其项目有:水源工程丹江口大坝加高,引水枢纽陶岔渠首水闸扩建工程,输水总干渠的漳河渡槽等6项。研究内容包括泄水能力、消能防冲、水流形态、压力、水头局部损失等。还介绍了国内混凝土渠道的糙率调研及3条渠道糙率的原型观测成果。这些成果为设计提供了可靠的依据,并指出其中的有些问题应进一步研究。

砂卵砾石地层中浅埋暗挖法超前小导管注浆施工技术

浅埋暗挖法施工时,为了保证掌子面在开挖过程中土体不会塌方或产生流沙,开挖前需对前方土体采取超前支护、注浆加固等辅助措施。小导管注浆加固地层技术,是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管,并注入浆液,达到超前加固围岩和止水的目的,同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。

大型输水渠道退水口的退水能力研究

选取南水北调中线工程输水干渠中的澎河和澧河退水闸,采用一维非恒定计算软件,模拟计算各种紧急情况下干渠中的非恒定流态,对其退水能力进行分析和校核。结果表明:渠段两端闸门同时紧急关闭且退水闸不启用时,渠段中的水面会发生长时间的振荡。同时关闭草墩河和澎河节制闸以及该渠段间的分水口时,在设计流量下,即使不开启退水闸,也不会引起渠道漫溢;在加大流量的情况下,澎河退水闸和澧河退水闸必须同时启用至少3 h才能有效避免漫溢事故的发生。所关闭的两个节制闸间的渠段越长,退水闸运行的时间也越长。

东干渠工程施工期间来广营地区地面沉降研究

作为北京市南水北调配套工程的重要组成部分,东干渠工程穿越了城区北部来广营和东部王四营两个区域地面沉降中心区域。通过收集和整理东干渠工程施工期间来广营地区地面沉降监测资料,研究东干渠隧洞施工期间该地区地面沉降的时空响应规律,进而对地下隧洞工程的地面沉降监测范围、监测时机、控制指标等进行分析。结果表明:在隧洞施工期间,来广营地区地面沉降的空间响应范围在顺洞轴线方向为监测断面后方-50 m至前方+1 400 m,垂直洞轴线方向的最大影响范围为1.0倍隧洞埋深范围。地面沉降的最大沉降速率和累积沉降量均小于该工程设计控制指标。隧洞一、二衬施作期间洞顶地面变形表现为隆起与沉降交替变化的过程。研究成果不仅为同类工程积累了经验,也为北京平原区地面沉降易发区域隧洞工程施工期间沉降控制标准的适宜性提供了例证。

引大济湟总干渠工程对大通河水生生态环境的影响及对策

研究了青海省引大济湟调水总干渠工程建设对大通河干流中上游水生生态环境的影响及保护措施。现场捕获鱼类9种,采集浮游植物26种,浮游动物10种,底栖动物14种,水生维管束植物4种,重点分析了鱼类种类组成、种群结构、重点保护种类以及繁殖习性等。分析工程建设造成的阻隔、水文情势变化和生境变化等对鱼类和其他水生生物的影响,提出生态放水、修建过鱼道、人工增殖放流、加强监测和回顾评价工作等措施,切实保护鱼类资源和生态环境。