大清河系观测河段及南水北调 中线方案冰情计算分析①

为研究南水北调中线方案总干渠冰期输水问题，通过对大清河系冰情分析、水位水温验证计算及冰情影响计算表明：建立的一维非恒定水力学和水温数学模型可行且验证精度较高；观测河段无冰盖时糙率为０．０２～０．０３，有冰盖时糙率增加到０．０３～０．０４；假定不出现冰情，观测河段水位将下降０．１～０．４ ｍ ，过流能力将提高３０％ ～６５％ 。总干渠与大清河冰情对比分析表明：冬季冰期输水期间，总干渠可以不考虑岸冰和底冰，并且难以形成静态稳定冰盖，水内冰、水面流冰、冰塞和冰坝的出现和存在将不同程度上影响总干渠的糙率、水位和输水能力。     

南水北调中线工程冰期输水冰情及措施研究

在系统分析中国北方河渠冰期输水问题的基础上,通过采用一维非恒定水-冰热力学数学模型,系统模拟了输水过程中沿程不同冰情发生、发展变化过程.提出了采用Fr数、流冰密度、负积温综合判别不同冰情的方法,预测了南水北调中线工程冬季输水不同冰情的时空分布特征,并初步分析了冰期输水的特性及影响因素,提出了冰期输水冰情防治和预防措施等方面的建议.     

南水北调中线2014~2015年度冬季冰情原型观测

2014年底,南水北调中线干线工程全线正式通水,冬季冰期输水面临渠道结冰问题。为研究中线干线冬季冰期安全输水问题,于2014~2015年度冬季开展了冰情原型观测,获得了冬季冰期输水的水力参数、气象参数和冰情特征等第一手现场数据,掌握了暖冬气候条件、小流量输水工况下中线干线结冰、封冻和开河过程的基本规律。为中线工程冬季安全输水运行积累了经验,可为制定冰期调度方案和编制防凌减灾措施提供依据。     

南水北调中线工程冰期输水原型观测与冰情分析

1．工程概述 南水北调中线工程是为解决河南、河北、北京、天津等地生活和工农业用水的特大型跨流域调水工程。起点为湖北省丹江口水库，终点为北京市玉渊潭，全长1267km，总干渠位于北纬33°～40°之间，由于总干渠所经流域由暖温带至半寒带，冬季输水时，在石家庄以北地区出现不同程度的冰情不可避免。     

南水北调中线工程典型冷冬年冰情分析及防控措施

南水北调中线工程河北省内渠段冬季输水面临不同程度的结冰问题。基于2015—2016年典型冷冬中线工程冰情原型观测,介绍典型冷冬年渠道水力条件和气候特征,分析长距离输水渠道冬季特征冰情,提出以防为主,拦、扰、捞、排一体的防控体系,为中线工程冬季安全、高效运行提供技术支撑。     

南水北调中线工程冬季输水冰情风险研究

针对南水北调中线工程冬季输水冰情的安全运行问题,以南水北调中线工程河北段为研究对象,以热平衡理论为出发点推导出目标单元渠段的整体总热量变化公式;采用单因素局部分析法选出风险评价指标,基于概率论构建了风险评价指标之间的联合概率密度函数,将气象事件发生概率、热量变化率与冰情风险等级一一对应,从而对渠道冰情进行风险评估。对2021年1月6—8日南水北调中线工程河北段输水渠道冰情风险分析结果表明：在整个热交换过程中,短波辐射、蒸发和对流热交换是影响热量变化的主要因素,且夜间渠道的热量散失明显大于白天,加大了夜间发生冰情的风险;沙河节制闸—渠末段虽然与其他渠段风险等级一样,但其单位面积热量损失明显高于其他渠段,接近于极高风险,应加强对该渠段的实时监测并做好冰情防护。     

南水北调中线冬季冰情变化特征及输水能力提升策略研究

南水北调中线工程冰期输水能力受限已成为制约工程安全运行和社会效益发挥的巨大障碍。认识和辨析通水以来中线干渠冬季水温冰情演变规律及影响机理,是中线干渠冬季输水能力提升亟需解决的关键问题。本文基于2011—2023年中线干渠连续12个冬季的气象、水力、冰情等原型观测资料,分析了中线干渠水温冰情时空分布本底和特征规律,明晰了影响中线干渠冰凌生消的关键因素,针对性提出了冬季输水能力提升的相关应对策略。分析表明：通水以来冰情发生的范围和时间相比理论预想偏小、偏短,冰凌影响区为七里河倒虹吸至北拒马河暗渠段,冰塞风险区为滹沱河倒虹吸至北拒马河暗渠段,多年平均冰厚15 cm,历史极端冰塞厚2.9 m,冰凌壅水最高值0.73 m;干渠冬季水温由南向北递减,依次出现岸冰、流冰和冰盖,日均气温转负后相应的断面平均测量水温在2.5、1.0和0.25 ℃左右,且沿程水温下降速率与流量和气温呈负相关,即增大输水流量可减缓水温下降速度;影响冰凌生消的关键因素是气温、流量、太阳辐射和风速,典型年如2016年的严重冰情与1月低累计负积温、大输水流量和短时寒潮叠加有关,漕河等渡槽失温快产冰量大与风速密切相关。基于上述分析,未来可考虑结合气象、水情、冰情实时监测和智能预警预报,建立水温-水量-水力协同调控和动态调度技术体系,重点从缩短冰期输水时长、降低冰情影响范围、优化关键控制指标和挖潜渠道防冰塞性能等多方面全面提升南水北调中线工程冬季输水能力。     

南水北调中线工程总干渠水力学 仿真模型研究

以节制闸为边界将南水北调中线总干渠分为若干子段,采用闸门过闸流量公式、能量方程、圣维南（Saint-Venant）方程组和低压管流方程分别计算闸门水位流量关系、明渠恒定流、明渠非恒定流和有压建筑物非恒定流,以此建立总干渠水力学计算模型。通过双重迭代方法对水流方程、过闸流量方程进行联合求解,以模拟总干渠运行调度动态过渡过程,以京石段2008年输水实测数据对水力学模型进行验证,结果表明模型具有良好的收敛性和较高的精度。     

南水北调中线总干渠左岸坡水区防洪水位研究

南水北调中线总干渠左岸防洪堤部分为标准堤段，且当上游区域为坡水区时，左岸洪水流态具有明显的二维流特点，采用二维非恒定流数学模型模拟坡水区洪水演进过程，并计算出总干渠沿线水面线。根据计算的多片坡水区水面线结果，分析了总干渠左岸各种类型地形沿线水深分布，较好地解决了防洪堤设计中防洪水位的计算问题。     

南水北调（中线）冰期输水冰情分析

摘要：为了探索研究南水北调中线总干渠冰期输水可能产生的冰情及对输水的影响,于1994—1997年连续3个冬季进行了冰期榆水原型观测,并取得了一定的成果。文章提出中线总干渠冰期输水的主要冰情形式,它对南水北调冰期输水的运行管理起参考作用。     

南水北调中线工程调水后对汉江中下游河势的影响

利用不平衡输沙原理,对汉江中下游河道进行不同调水方案的冲淤计算及河势变化分析.计算成果表明:河道冲刷量调水145亿m3方案小于调水15亿m3方案;水位下降值调水145亿m3方案也较调水15亿m3方案的小.调水145亿m3后,下游水量减少,给汉江中下游河势、防洪、引水和航运带来一定的影响,须开辟其它水源或修建工程满足汉江中下游工农业生产及航运用水的需要.     

南水北调中线工程总干渠渗流与蒸发损失研究

为了正确评价南水北调中线总干渠1 000余km渠道的渗漏损失,找出产生渠道渗漏的主要影响因素以及控制这些影响的方法,进行了总干渠渗流输水损失分析研究.在开展国内外调研和全面分析南水北调已有地质资料的情况下,对南水北调中线总干渠进行分类,确定计算模型,选取适当参数,进行适当假定,采用有限元方法对总干渠输水损失进行了计算和合理性分析.计算结果表明:在采用全线衬砌情况下,衬砌完好时的渗漏量很小,渠系水利用系数很高;衬砌有一定破损时,渠道渗漏量与渠基渗透性关系密切;同时,还得出了3种破损率条件下的总干渠渗流、蒸发损失.     

膨胀土渠道边坡稳定性离心模型试验及有限元分析

采用离心模型试验和有限元分析方法对南阳膨胀土渠道边坡稳定性进行分析研究,研究表明,对于南阳弱膨胀土渠道边坡,坡高在35 m以内,采用坡比1∶2.4,边坡是稳定的.     

南水北调中线工程向黄河相机补水量分析

本文依据南水北调中线工程规划设计方案,在分析水源区和受水区径流丰枯遭遇并遵循丹江口水库调度原则的条件下,计算了充分利用水库汛期的弃水和中线工程输水渠道的过水能力,向黄河相机补水的可能水量;根据分析结果提出了实施方案和相应的政策建议。结果表明,向黄河相机的补水量,多年平均为2．13亿m^3(2010水平年)和2．79亿m^3(2030水平年),最多年份可达24．10亿m^3(2010水平年)和31．01亿m^3(2030水平年)。能够向黄河补水的时问多为黄河偏丰、丰水期和汛期,补水时机不太有利。     

南水北调中线工程总干渠岩石力学与工程问题

根据南水北调中线工程总干渠通过软岩区和采煤区的工程地质条件,提出了软岩特别是膨胀软岩的渠坡稳定性及支护措施、软岩地基承载力以及采煤区地表变形塌陷对渠道的影响等主要岩石力学与工程问题,以及为解决这些岩石力学问题所需要采取的研究途径和研究方法.     

南水北调西线工程环境地质问题分析

南水北调西线工程是解决我国西北地区干旱缺水和补充黄河水资源不足的关键性工程。西线工程的建设与环境地质的相互作用及可能出现的冻土与冻害，水库诱发地震、库岸变形等都是不容忽视的环境地质问题，只有深入分析其特点并注重保护地质环境，才能最大限度地发挥西线调水工程环境地质的容量和效益，从而实现人类与环境地质的和谐发展。     

南水北调西线工程关键技术问题的分析

南水北调西线工程的可调水量，工程方案和受水区供水，是三个主要工作内容，也是三个关键技术问题，确定可调水量的一个基本点，就是坚持水中持续利用的原则，优先考虑调水区远景年的实际需水量，剩余的水量再考虑外调，第一期工程方案的关键就是如何开凿深埋长隧洞，掘进机的采用使得这一问题得到解决，供水对象优先考虑生态用水，然后是城镇用水和工业用水，最后是农业用水，可调水量分析和供水对象，供水范围分析，都融入了保护和改善生态环境的内容，这说明生态环境建设在西线调水中占据着得要地位，也表明研究调水工程在观念和思路上的转变。     

南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,在汉江水华发生成因机理分析结果的基础上,对汉江水华发生的概率进行了定性分析;提出汉江水华发生概率的计算模型,并对汉江水华发生的概率进行了定量计算。该模型由水体富营养化模型、河流一维水动力学模型以及随机数生成模型组成,它不仅可以模拟汉江水华发生的机理,而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合,从而求出各方案实施后汉江水华的发生概率。计算结果表明南水北调中线工程调水方案实施后将增加汉江水华发生的概率,而引江济汉工程的兴建将大大减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库和引江济汉工程的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

南水北调西线工程的主要特点

南水北调西线工程地处青藏高原东南部，规划从长江上游调水170亿m^3，经输水隧洞穿越巴颜喀拉山分水岭入黄河上游。阐述包括向干旱、半干旱的西北地区和缺水的黄河调水的必要性；从20世纪50年代到现在历经半个世纪的研究；以及工程方案技术。