黄河流域保护和发展存在的问题与对策

梳理了黄河流域生态保护和经济发展现存的主要问题:下游宽河段治理对策同水沙条件不适应,水沙调控体系的主体构架尚未形成,中上游区域经济发展基础差、生态环境恶劣且水资源短缺。基于前人与现状黄河治理思路,提出黄河治理的对策:①宽河段治理采用"两道防线"与生态治河结合方案,即运用长距离高浓度管道输沙技术等手段,重构"二滩"农业集成、高滩移民建镇的功能空间,将依托高标准堤防的高滩解放出来;采用预制板桩组合坝结构高标准修建控导工程与防护堤,以加强第一道防线建设,发挥控制流路、束流输沙的作用,保障"二滩"设防流量下不遭受洪灾,将河势调整作为上中游水库调度运用的子目标,通过河道工程引导河势与提升输沙能力,实现宽滩区有效利用、中水河势稳定控制与特殊洪水行洪都适应的良性治理目标。②尽早修建古贤与黑山峡工程,构建黄河水沙调控体系的主体水库,通过全河水沙调控防灾促进流域生态建设与区域经济协调发展,这事关人口集中贫困区、革命老区、少数民族聚集区的社会经济发展,事关西部经济振兴与国家生态、粮食、能源安全和社会稳定大局。③利用现代工程措施改变侵蚀基准面,把黄土高原水土严重流失区改造成错落有致的相对平原,辅以生物措施,大量拦减入黄泥沙量并持续发挥生态效益。④实施西线南水北调与藏水外调工程,解决黄河流域和华北地区水资源紧缺状况与生态环境严重退化的问题,为国家供水安全、能源安全、粮食安全、生态安全提供水资源保障,这(藏水济黄)是关系中华民族永续发展的根本大计。     

小导洞迂回反向支护在TBM卡机脱困中的应用

引汉济渭水利工程岭北段TBM掘进通过断层破碎带时,受流渣状变质千枚岩、糜棱岩及夹杂断层泥砾影响,刀盘和护盾段被坍塌碎屑体卡死受困。为实现TBM脱困,在掘进面右侧围岩较好段,通过设置爬坡孔并采用风镐人工开挖纵向超前导洞,导洞迂回通过塌腔并开挖至刀盘前12 m后横向扩挖形成管棚工作室。在工作室反向大管棚支护条件下,开挖至受困刀盘处并实现TBM顺利脱困。小导洞迂回反向支护技术在TBM卡机脱困中的应用表明:①为防止坍塌体进一步碎胀挤压盾体,TBM脱困处理前需采用套拱完成盾尾急剧收敛段加固;②爬坡孔和纵向导洞需设置在围岩较好段,采用Φ32自进式锚管结合H150门型钢架支护,循环进尺控制在0.5 m以内;③按照"分区分段、由上及下、管前严注、短挖强支"原则,由纵向超前导洞向盾体两侧开挖横向小导洞处理坍塌体并设内外两层环形钢拱架,在拱架间灌注C30混凝土形成型钢混凝土结构,以此保护盾体并释压脱困。     

引汉济渭秦岭隧洞5号支洞岩爆微震响应研究

以引汉济渭秦岭输水隧洞5号支洞为研究对象,微震监测技术为手段,微震数据及岩爆实录资料为基础,分析了诱发岩爆的原因,并在此基础上探究了微震事件活动与岩爆的关系。研究结果表明：地应力和掘进速率是诱发岩爆产生的主要影响因素,且埋深不同,其对岩爆产生的影响程度不同;微震事件的空间分布特征与掌子面位置存在紧密联系,其“时、空、强”特征可以形象地演示岩爆的产生过程并用于对岩爆的预测预警;岩爆不会一直持续发生,而是会经历扰动开挖-裂隙产生-岩体储能-裂纹发育贯通-能量释放的过程,且当能量释放不彻底时,容易形成频发型岩爆。     

多水源河流生态补水优化配置模型与应用

生态需水不足是河流生态系统健康的重要制约因素。为了有效保障河流生态需水,构建了基于多水源的河道月尺度生态补水目标优化模型,并以滇池流域的宝象河为例,开展了案例研究。研究结果表明:①宝象河生态需水量为0.37亿m~3/a,以基本生态需水量为主,占比为94.3%,且具有显著的年内变化特征,因此生态补水应当考虑到比年更小的时间尺度;②在无补给和污水处理厂再生水两种情景下,宝象河无法满足生态需水的水量和水质要求,必须配合外流域调水;③多水源优化后,最优的再生水补给量和调水量分别为0.24亿m~3/a和1.37亿m~3/a,当前再生水补给在部分月份过剩(10月份),不利于流域水资源优化配置;④河流水质达标能够降低98.6%的生态补水,水质是影响生态补水优化配置的关键因素。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

局部超挖对悬臂排桩基坑支护体系安全性能的影响

由局部超挖引发基坑大范围破坏的工程事故时有发生,但局部超挖对基坑整体安全性能的影响及其引发连续破坏的机理尚仍缺乏研究。以悬臂排桩支护的长条形基坑为例,采用模型试验和有限差分法对基坑局部超挖引起的荷载传递规律进行探索。结果表明:随着超挖深度的增大,由于土拱效应,超挖区外支护桩内力大幅增长,而超挖区内支护桩桩身弯矩先增加后降低或持续降低;大面积开挖深度相同时,随着局部超挖范围增大,邻近支护桩桩身弯矩与位移增幅逐渐增大并趋于稳定。研究成果初步揭示了局部超挖对支护桩内力的影响等荷载传递规律,可为防超挖引发基坑连续破坏研究和局部深坑设计提供参考。     

陕西引汉济渭工程的多目标调度方案风险评价

陕西引汉济渭工程是解决陕西省关中、陕北缺水的跨流域调水工程,为了工程效益切实发挥,有必要对水库群调度方案进行风险评价。针对黄金峡水库优先供水和三河口水库优先供水的2种调度模式下的方案,从调度的目标出发建立了引汉济渭调水工程多目标调度风险评价指标体系,用层次分析法对各指标的权重进行赋值,采用逼近理想解的排序法得到了各调度方案的风险值,为最终决策提供技术支撑。对2种优先供水模式下的调度方案分别进行评价,供水风险不足指标是方案综合风险的最主要影响因素;黄金峡水库优先供水的模式一的2个方案比三河口水库优先供水的模式二的2个方案综合风险率小且供水恢复性好。推荐模式二下的2个方案。     

引江济淮工程受水区(安徽淮河以北段)农田氮磷流失现状及输水后预测评估

对引江济淮工程受水区(安徽段)的种植结构、肥料类型和用量进行调查分析,估算受水区不同控制单元农田氮磷流失情况及入河系数,考察农田面源氮磷流失入河对流域水质的贡献,并预测工程输水后农田氮磷流失对流域水质影响的变化趋势。结果表明:研究区施氮、磷肥过多导致较高量的氮磷流失,对颍河、西淝河、茨淮新河和涡河的水质有较大影响;引江济淮工程实施调水后总氮、总磷入河浓度持续降低并趋于稳定,污染物浓度降低,水质将有所好转。     

永幸河泵站技术供水系统改造总结

一、引言大型泵站具有低扬程、大流量的特点,是水利防洪减灾体系中的重要组成部分,对解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境等问题起着不可替代的作用。进入二十世纪后,我国大型泵站建设取得了迅猛发展,特别是南水北调工程的建设,带动了大型泵站的设计、建设和大型水机设备制造技术的发展和成熟,使跨区域、跨流域调水成为可能。     

大型复杂跨流域调水工程电站-水库-泵站群多目标优化调度

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站-水库-泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。