引汉济渭工程运行与调度关键技术研究

本文针对引汉济渭工程运行与调度这一复杂的科学问题,通过理论研究、技术攻关,试图在解决水资源优化配置的理论和方法上有所突破,形成更加成熟、准确和有效的工程运行与调度的思路和方法,为引汉济渭工程的顺利实施奠定了坚实的基础.     

浅议引汉济渭几个关键技术问题

引汉济渭工程是陕西省政府在21世纪初叶重点推动建设的战略性水资源配置工程.工程难度大,影响因素多.工程建设必将面临一系列的科学技术难题,现从控制测量、深埋超长隧洞、水库枢纽、泵站与电站、水资源配置、工程调度、移民及经济风险七个方面对该工程的关键技术问题进行了初步探讨.     

关于引汉济渭工程可行性的探讨

引汉济渭工程是为解决陕西渭河地区水资源紧缺而提出的区域性调水工程。现阶段,渭河存在着诸如水量不足、污染严重、下游淤积严重等一系列问题。该工程对于渭河的治理,关中地区缺水问题以及陕西社会经济发展具有重要意义。但是工程的实施面临着一些问题,如工程施工技术问题和汉江中下游用水及水资源保护问题。针对问题,引江济汉补偿性工程不仅可以有效解决因调水而引起的汉江水量缺乏的问题,远期对于南水北调中线工程也具有重大意义。     

引汉济渭调水工程受水区水资源优化配置研究

陕西省引汉济渭调水工程是解决关中地区严重缺水的跨流域调水工程,在充分考虑受水区的经济、社会和生态环境等因素以及水资源供需平衡分析基础上,基于系统分析方法建立了大系统分解协调模型,以供水区综合效益最大、缺水量最小为全局最优解,得到了2020年和2030年调水工程所调水量的优化配置方案。     

引汉济渭工程供水价格初探

本文以引汉济渭调水工程黄池沟分水点、输配水工程各市县受水点为水价测算对象,依据《水利工程供水价格管理办法》规定,阐述了水价的确定原则、水价构成、测算方法,按照全成本法初步测算了引汉济渭工程水价,估算了用户终端水价,并分析了影响水价的主要因素,提出应对措施及建议,为政府制定引汉济渭工程供水价格提供参考。     

引汉济渭工程秦岭隧洞TBM的刀具选型试验

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM施工遭遇超硬岩石,在试掘进阶段进度严重滞后于合同计划指标。为了减少刀具更换时间、促进施工进度,将刀具选型试验作为突破口。通过利用各厂家提供的刀具进行TBM试掘进,将每家2把刀具交叉安装在相应刀位上,在试验过程中进行磨损量测试、岩石抗压强度测试。从这两项指标定量分析刀具选型,结合过渡区域刀具磨损量及速率、面刀区域刀具磨损情况、整刀使用寿命、极限磨损情况、2 km试掘进阶段刀具消耗情况,综合评价各类型刀具性能。结果表明,受掌子面平整度、岩石强度及石英含量影响,不同部位的磨损量、变形都存在较大差异,尤其不同处理工艺的刀具,其耐磨值和稳定性决定着TBM的掘进速度。研究成果对超硬岩隧洞TBM刀具的选取具有一定的参考价值,也对刀具材料的研究提供了基础数据。     

引汉济渭工程长距离有压输水管道水锤计算分析

长距离有压输水管道因水流条件复杂而容易产生水锤现象,进而导致管道系统产生振动或者爆裂.为满足实际输水需要,保证输水管线安全运行,采用特征线法,利用水锤数值模拟软件建立长距离输水管线水锤计算基本模型,通过对引汉济渭二期工程北干线黄池沟配水枢纽至板桥出水池段输水管道系统稳定运行状态、调整运行状态、检修切除管段运行状态(分水...     

引汉济渭工程水库生态调度方案研究

引汉济渭工程是解决关中地区缺水问题的战略性调水工程,与南水北调中线工程的水源区部分重叠,开展生态调度研究保障河流生态环境用水,对维护工程水源区的生态环境可持续发展具有重要意义。在保证国家南水北调工程安全运行的前提下,分析引汉济渭工程水源区洪水资源利用可行性,在此基础上提出工程兼顾供水保证率目标的生态调度方案。研究认为,将三河口水库前期汛限水位抬高至643 m,且在保证三河口水库下游生态流量2.71 m~3/s时,引汉济渭工程受水区多年平均实际供水量为10.04亿m~3,供水保证率80.8%,可以显著提高下游河道生态基流满足程度,在典型枯水年、平水年和丰水年均可以使三河口下游河道生态基流满足程度达到97.5%,显著提升了工程的生态效益。     

引汉济渭工程合理水价形成机制探析

合理水价的确定对工程良性运行和可持续发展至关重要。通过对引汉济渭工程受水区终端水价和受水区工程水价现状的分析,指出受水区现行水价存在的问题,认为建立引汉济渭工程合理水价形成机制是实现工程建设目标的重要保证。结合引汉济渭工程合理水价形成机制涉及的水价构成、制定原则和制定方法,提出应对措施:加强水资源统一管理与调配;适当提高水价;加快培养水市场。确保引汉济渭工程良性运行、受水区水价平衡过渡、促进全省经济可持续发展。     

引嘉济汉对引汉济渭工程不均匀供水过程改善研究

引汉济渭工程是陕西省重点水利工程,从长江最大的支流汉江调水到黄河最大的支流渭河,将从根本上改变陕西水资源配置格局,促进陕南关中水资源互连互通,如何解决引汉济渭不均匀供水过程一直是工程的关键技术问题之一。在分析引汉济渭不均匀供水过程的基础上,对比引嘉济汉在无调节及有支线双庙崖水库调节下补水引汉济渭对不均匀供水过程的改善情况,结果表明,引嘉济汉补水引汉济渭后不均匀供水过程有显著改善。     

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。     

引汉济渭工程运行调度模式研究

从引汉济渭工程运行调度的实际需求出发,设计了工程运行调度新模式并集成实现。基于Hadoop搭建工程运行调度大数据服务平台,基于数字地球构建了工程运行调度可视化仿真系统,基于云服务架构建立工程运行调度应用支撑平台,以主题、组件、知识图为牵引建立了工程运行调度应用支撑库,基于数字地球和应用支撑平台构建了工程调配水一体化数字水网,基于平台、数字水网、组件、知识图搭建了工程运行调度主题业务应用,实现了运行调度业务主题化云服务。该模式技术理念先进,应用灵活方便,适用性强,可为工程运行调度提供重要技术支撑,具有良好的应用前景。     

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。     

引汉济渭工程调水区水库群调水模式研究

引汉济渭调水工程是缓解关中地区缺水,改善渭河生态的重要措施之一。黄金峡、三河口水库群、泵站群的调水模式直接决定了工程总调水量和调水效益。以多年平均调水15亿m~3为目标,设置"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"和"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"两种调水模式。通过长序列计算,对比不同调水模式下总调水量、泵站耗能和电站发电量等各项评价指标。研究结果表明:在"黄金峡水库先调水三河口水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量15.55亿m~3,梯级总发电量5.53亿k W·h,梯级总耗电量4.91亿k W·h,净发电量为正值;在"三河口水库先调水黄金峡水库补充调水"的情况下,引汉济渭工程可调水量14.45亿m~3,梯级总发电量6.24亿k W·h,梯级总耗电量10.86亿k W·h,净发电量为负值。研究结果对于引汉济渭工程的调度具有重要参考价值。     

引汉济渭工程运行调度综合服务平台的应用实践

针对引汉济渭工程运行调度的实际需求和特点,基于云计算技术,采用面向服务的体系结构(SOA)和JAVA EE平台技术架构,研发了基于云服务架构的引汉济渭工程运行调度综合服务平台,建立了基于平台、组件、知识图及可视化工具灵活搭建的引汉济渭工程运行调度业务应用系统构建模式,形成基于平台、基于组件、基于主题、基于可视化的应用模式,解决了传统的工程运行调度系统应用性差、功能单一、可扩展性差及应用模式单一等问题。通过平台提供工程运行调度业务服务,为工程联合调度提供技术支撑。     

引汉济渭工程隧洞施工若干技术问题探讨

基于引汉济渭工程隧洞施工实际,结合我国现有技术规范要求,对比分析了引汉济渭工程隧洞动态设计、超前地质预报、隧洞开挖方式、隧洞支护时效及衬砌与掌子面距离等五个方面的问题,得到了适宜引汉济渭工程隧洞施工特点的动态施工技术方法。针对不同围岩条件实施隧洞动态设计,采用了不同的开挖和支护方式。对物探发现的异常区进行钻探验证,以提高地质超前预报及涌水预测精度。地质复杂区段按照"物探先行,钻探验证,有掘必探,先探后掘"的原则组织施工。在实际施工中,应提倡利用围岩在无支护条件下的允许暴露时间也就是围岩的自稳时间实现短距离的掘进与支护分离。对硬岩(Ⅰ—Ⅲ)围岩采用"钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工"的思路,对软岩(Ⅳ—Ⅴ)围岩采用"围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班"的思路。     

引汉济渭工程选址及总体布置研究

引汉济渭工程是陕西省解决水资源问题的骨干项目,工程规划了两个泵站、两个电站和一条输水干线将汉江水调入关中。工程总体布置是该工程重大技术问题,在工程总体规划的基础上,根据关中受水区对工程的需要,研究了引汉济渭工程各组成部分的相互关系,以达到优化工程布置、协调工程各部分的衔接、形成合理有效的调水系统的目的。综合考虑了多种因素对工程选址和布置的影响,将相关选择方案纳入总体方案进行考虑,并根据工程的具体特点,进行多方案的经济、技术比选,完成了工程选点的论证、输水线路选择和工程衔接关系的协调。同时,对输水隧洞的比降也运用工程经济学方法进行了论证。最后分析了工程选址和总体布置方案预计可以达到的效果,并提出了工程实施过程中应注意的问题。     

引汉济渭工程秦岭隧洞围岩稳定性有限元分析

对引汉济渭工程秦岭引水隧洞开挖的初期支护施工过程围岩结构的塑性变形分布规律进行分析研究,结合计算结果,为初期支护过程围岩的稳定性提供分析依据,以便对现场施工提供合理化建议。采用非线性弹塑性有限元法,依据地下结构设计理论及岩石的Drucker-Prager屈服准则,考虑围岩和初期支护衬砌结构的整体性,对秦岭引水隧洞的Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖和初期支护结构的施工过程进行了模拟,计算了开挖施工过程三种不同工况下围岩顶拱及侧向的塑性变形。结果表明:秦岭隧洞初期支护施工过程的三种工况下围岩结构的塑性变形主要集中在顶拱120°范围内及两侧边墙,隧洞围岩结构整体处于安全状态。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞4~#施工支洞岩爆预测及预防处理措施

秦岭输水隧洞埋深很大,开挖时经常发生岩爆。为降低岩爆对人员和设备造成伤害,4~#洞引进了大连理工大学的微震监测技术,进行超前检测预报试验,对预测到的岩石应力比较集中的部位进行加强支护和超前支护。从实施效果来看,总共发送17份微震监测预报报告,其中准确预测了轻微岩爆4次、中等岩爆4次,准确率约50%。通过加密检测,准确率能达到71%,可大大减少安全事故的发生。通过爆破,可释放及消除掌子面应力。若配合超前支护,后期加强支护,可达到一定预防效果,但也存在一定风险。从现场实施情况来看,这样的预测、预防以及加强支护措施能够在一定程度上改善岩体内部的应力分布状况,使其开挖后重新调整。但此法只适用于钻爆施工,对于TBM施工的工作面很难做出相关预防,因目前还没有找到超前应力释放和超前支护的办法。