Eco-water conveyances applied to control desertification at the lower reaches of the Tarim River

The lower reaches of the Tarim River are one of the areas suffering from most severe sandy desertification in Xinjiang, Northwest China. Irrational utilization of water and land resources results in eco-environmental deterioration in the Tarim River. In May 2000, the local government carried out the water conveyances project in the Tarim River. The influence of water conveyance on desertification reversion is analyzed and discussed according to the monitoring data in the past three years. Based on monitored data of the nine observed sections, along the channel of conveyance, the intensity and scope of desertification reversion in the upper reaches are larger than those in the lower reaches. Dynamic changes of desertification reversion are more obvious from the channel of conveyance to its two sides. However, the range of influence and intensity of desertification reversion is limited at present. It is suggested that the way and range of water conveyances should be adjusted in the future.

塔里木河干流生态系统变化与生态效益分析

以提取1990—2020年植被覆盖度、遥感生态指数、人类干扰指数等遥感生态指标来反映塔里木河干流生态输水工程实施前后,生态状况变化趋势。将遥感生态指标作为驱动因子,提出一种改进的生态系统服务价值计算法,量化供给、调节、支持、文化功能的生态系统服务价值,分析各功能间权衡和协同效应的动态演变关系,对1990—2020年累积生态效益进行估算。结果表明:(1)生态输水以来,干流有近1/3的区域植被覆盖度增加,较低、中、较高、高植被覆盖度面积占比分别增加17%、5%、2%、2.9%。(2)上游生态系统服务价值先增加后渐趋稳定,中、下游生态系统服务价值先增加后减小再增加,表明中、下游对生态输水的响应存在一段滞后期,且受来水水量影响较大。(3)调节和支持功能之间存在协同效应,供给与调节和支持功能之间存在权衡效应。(4)生态输水后期,干流上、中、下游累积生态效益均表现出“边际效益递减规律”,据此从生态修复角度出发,给出断面年径流量的适宜范围,上游不超过42.5×10^(8)m^(3),中游不超过21.5×10^(8)m^(3),下游不超过3.5×10^(8)m^(3)。研究结果可为优化生态水水量配置提供科学指导。

生态输水工程对水系连通的多维影响:以塔里木河为例

生态输水工程一方面缓解了水资源时空分布不均的难题,另一方面改变了水系自然连通状态。本文结合图论与景观格局指数法,从形态、结构、功能三个维度构建水系连通评价指标体系,分析塔里木河干流生态输水工程实施前后,上、中、下游水系连通格局的时空演变。综合水系连通指数计算结果表明,生态输水以来上、中游水系连通指数先上升后渐趋稳定。生态输水之前由于断流,下游各维水系连通指数均呈下降趋势,生态输水以来下游水系连通指数开始上升,其中形态与结构连通指数响应较快,功能连通指数响应较慢。从趋势来看,水系连通指数不会随着生态输水工程的实施持续上升,而是存在一定的阈值。形态连通方面,生态输水后,上、中游水域由大面积连续斑块向小面积破碎斑块转化,下游大面积水域斑块增多。结构连通方面,水系连通时长增加,其中下游最为显著;生态输水前期上、中游水域面积减少,下游水域面积增加;输水后期流域整体水域面积增加,但上、中游持续和周期连通水域面积增幅减小,而下游增幅显著。功能连通方面,上、中游以供给和支持功能占主导,下游随着生态输水的进行,各类功能占比渐趋均衡。生态输水水量与各维水系连通指数均表现为正相关,水系形态、结构连通指数响应较快,功能连通指响应较慢,由此可见生态输水对塔里木河干流水系连通的提升具有积极效益。研究结果可为生态输水实践提供技术支撑。

基于TBM滚刀等效更换次数的滚刀寿命分析

为准确获取现场TBM滚刀的使用寿命,统计引绰济辽输水工程2标硬岩隧道中TBM滚刀的消耗量和累积磨损量,结合滚刀的磨损限定值,提出滚刀等效更换次数的概念用于计算滚刀寿命。根据隧道沿线的岩体条件,分析花岗岩和凝灰岩中不同围岩等级下的滚刀寿命变化规律,探究Ⅱ、Ⅲ类围岩中滚刀寿命与岩石单轴抗压强度和岩体体积节理数的相关性。研究结果表明:1)所提出的滚刀等效更换次数可以准确计算出滚刀在不同地层中的寿命,并反映出异常失效滚刀在不同围岩等级中的占比情况;2)在Ⅱ、Ⅲ类围岩中,滚刀寿命与岩石强度呈负幂函数关系,与岩体体积节理数呈正幂函数关系,随着岩石强度的降低及岩体节理的发育,滚刀寿命逐渐增加;3)在Ⅳ类围岩中,影响滚刀失效的因素复杂,异常失效滚刀占比大,滚刀寿命降低。

引汉济渭长距离湿陷性黄土输水隧洞支护措施研究

对于穿越湿陷性黄土地层的输水隧洞,其围岩的湿陷性变形会破坏隧洞围岩的稳定性。为了分析黄土隧洞湿陷性变形对隧洞不同支护方式的影响机制,本文以引汉济渭二期咸阳塬隧洞工程为例,选取典型湿陷性黄土隧洞断面,建立三维有限元模型,通过计算并分析应力云图,得出不同支护方法对顶拱中心、底板中心、侧墙的最大位移值,找出适合湿陷性黄土隧洞的支护方式。研究结果表明:与单独的混凝土衬砌支护相比,混凝土衬砌+型钢拱架、混凝土衬砌+格栅拱架、混凝土衬砌+型钢拱架+格栅拱架三种支护方式均可起到较好的效果,混凝土衬砌与锚杆共同支护的效果一般,甚至拱脚部位破坏更为明显;不同数量的超前管棚支护效果不同,超前管棚数量越多,围岩稳定性越好。

受跨河工程影响的河道输水研究

为解决跨河工程中工程建设和河道输水相互制约的问题,以某商业综合体项目为背景,通过河道分区通流、河道绕流和布管引流这3种方案的比选,最终采用了布管引流的方法。通过管径计算,设置伸缩节、法兰和柔性接头等技术措施,加以管道敷设,成功解决了工程建设和河道输水同步进行的问题,实现了下游供水和清流的目标,取得了良好的社会效益,为类似跨河工程的建设提供了参考。

基于RMR岩体分级系统的TBM掘进性能参数预测

为解决由于地质条件原因造成TBM掘进效率低下的问题,基于吉林引松供水工程建立的TBM数据库,提出应用RMR岩体分级系统对TBM的掘进性能参数进行预测。通过回归分析的方法分别建立了RMR与TBM性能预测参数掘进速率(PR)、施工进度(AR)、利用率(U)以及贯入度指数(FPI)的经验公式。研究结果表明:RMR与PR、AR、U均呈现二次相关关系,RMR与FPI为线性关系,且相关系数均大于0.7;当RMR=50~70时,岩体具有较好的可掘性;当岩体条件较差(RMR<30~40)或者岩体条件极好(RMR>70~80)时,岩体的可掘性均较差;吉林引松工程TBM掘进的平均利用率为22.36%,与地质条件相关的停工时间约占总工期的25.97%。

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。

引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞排水方案研究

以有效解决深埋长输水隧洞排水问题为目标,按富水性将隧洞沿线围岩划分为中等富水区、弱富水区和贫水区,采用数值方法模拟衬砌周边渗流场,分析了不同排水设计方案对引汉济渭工程黄三段深埋长输水隧洞衬砌外水压力的影响。结果显示,对于高外水压力情况,将排水孔布置于顶拱处仅能降低顶拱附近的外水压力,无法有效降低作用于底板的外水压力,而排水孔沿衬砌周边均匀布置时,可有效降低作用于衬砌上的外水压力。基于此,讨论了各排水方案的适用条件,给出了深埋长输水隧洞排水设计建议。

淮水北调临涣工业园输水工程空气阀的合理配置

淮水北调临涣输水管道工程线路长,线路平坦,考虑充水要求,设计在153个位置安装复合式空气阀,同时希望利用这些空气阀防止瞬变液柱分离。本文通过对1个典型水泵事故断电瞬变工况的数字仿真,研究空气阀参数的影响,包括不同微量排气孔径、高速进排气孔径及高速排气容许压差等。研究表明适当减小空气阀高速进排气孔径对于控制邻近线段的瞬态最小水压是有利的,并且通过大量计算研究,给出全系统空气阀的合理配置。

南水北调穿黄隧洞工程预应力混凝土施工技术

在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践表明,南水北调穿黄隧洞工程是有黏结后张法环形预应力混凝土施工技术在我国大洞径、高水头有压输水隧洞衬砌结构工程中的又一次成功应用,完全满足对预应力控制的条件,各项指标均达到设计要求,取得了较好的效果。

大断面盾构输水隧洞结构受力特征与选型研究

以南水北调东线二期工程穿黄河大断面盾构输水隧洞衬砌结构为研究对象,在整理归纳其他已建盾构输水隧洞的衬砌结构设计型式及受力特征等主要特点的基础上,结合穿黄工程的地质条件、隧洞规模和荷载条件,拟定了单层管片衬砌、管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土3种衬砌结构方案,并采用三维精细数值仿真方法,对不同工况条件下各衬砌结构设计方案的受力特征进行对比分析。研究结果表明:单层管片衬砌方案在运行期单独承担内水压力荷载时,管片拉应力量值较大;对于管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土两种双层衬砌方案,从结构安全的角度判断均可行。综合不同衬砌结构设计方案的受力特征以及类似已建工程的经验,建议采用管片内衬钢筋混凝土作为穿黄河工程盾构输水隧洞的基本结构型式。

新型输水隧洞衬砌模板台车设计与应用探讨

针对山西省中部引黄工程输水线路长、隧洞衬砌形式变化多的特点,在总结吸收国内输水隧洞衬砌方面先进施工经验的基础上,根据多方案室内模拟试验与优化对比,最终研究设计出一种结构科学、操作灵活简便、造价低廉,可适用多种断面形式输水隧洞衬砌的模板台车。

引汉济渭秦岭特长隧洞设计概况

秦岭特长输水隧洞是引汉济渭工程的控制性关键工程。结合对工程地质、水文地质及工程布局的介绍,详细阐述了工程面临的5大关键技术:复杂山区特长隧洞综合选线、单台TBM长距离施工、施工通风问题、高地应力及岩爆、断层破碎带及软岩变形地段施工等。工程的顺利实施将很好地解决很多世界性难题。

河湖清淤工程环境影响评价要点分析——以太湖输水主通道清淤工程为例

为深入了解河湖清淤工程对区域自然生态环境的影响,在对此类工程一般性环境影响特征分析识别的基础上,通过太湖输水主通道清淤工程这一典型案例,从工程分析、环境质量现状调查、环境影响预测方法、主要评价结论 5个方面对该工程环境影响评价工作要点进行分析。结果表明,河湖清淤工程环境影响评价要点与工程特征、环境特征密不可分,环境保护目标的分布及其敏感程度应当作为优先因素加以考虑,此外还应重点关注施工期间排泥场恶臭对大气环境影响、清淤活动对地表水环境及生态环境影响问题。

基于MIKE的引江济淮工程小合分线路输水渠道数模分析

分析了引江济淮工程小合线输水渠道周边防洪形势及洪水威胁可能,并基于MIKE 11、21软件建立杭埠河、巢湖与小合线输水渠道所在圩区的一、二维耦合水动力学模型,选用非结构化三角形网格模型进行洪水演进模拟,重点研究了巢湖、杭埠河分别发生100年一遇洪水时,杭埠河溃口洪水对小合分线可能的冲刷影响,为引江济淮工程小合分线路输水渠道设计提供理论依据。

大伙房水库输水(二期)工程穿越大辽河施工方案优化

目前,长距离输水工程在国内越来越多,输水管线不可避免的要穿越河流、高速公路、铁路等交通枢纽,顶管法施工得到了越来越多的应用。本文对大伙房水库输水(二期)工程管线穿越大辽河施工方案比选做了简要论述,综合考虑投资、工期、征地、供水量等各方面因素推荐采用顶管法施工,从施工效果看达到了预期目的,说明在输水管线穿越河流时,在适合的地质条件下采用顶管法施工是十分有效的。

万家寨引黄北干线输水工程调流调压阀应用技术

研究了万家寨引黄入晋北干线长距离输水工程管道水击压力防护控制技术。研究了管道控制设备对管道压力设计的影响,以及改变调流调压阀特性以适应长距离输水管道水击压力上升要求。通过研究,不仅提出了水击压力的防护措施,而且大大减少了工程投资。

大型输水工程的生态效益与社会经济效益评价--以塔里木河下游为例

基于塔里木河下游2000年、2010年、2016年3期的遥感资料,对区域内的土地类型进行分类,评估整个区域的生态系统服务价值变化特征,并应用主成分分析法等估算区域的社会经济评价分值。结果表明:①自生态输水以来,塔里木河下游地区的未利用地面积变化不大,水域面积增加最显著,耕地和建筑用地面积有所增加,林地和草地的面积有所减少。②2000~2016年,塔里木河下游生态系统各项服务功能价值有所增加,其中以提供美学景观价值和气体调节的价值增加最大,增加率分别为318.35%,312.94%;生态系统服务总价值增加率约为69.57%。③影响塔里木河下游经济发展的因素可以概括为经济地理因素与农业发展水平。

引绰济辽工程文得根水利枢纽主坝坝型比选

文得根水利枢纽主坝坝址附近天然建筑材料种类多,储量大,可供筑坝的材料有石料、砂砾石料、粘土料、碱性骨料等。文中对可修筑的坝型进行阐述,比较各坝型优缺点,分析了天然建筑材料指标、料场占地及开采运输、施工条件、水土保持与环境保护及工程投资等因素。经过认真比选,选择推荐坝型为粘土心墙砂砾石坝。