南水北调中线总干渠 Ó 级水污染应急处置水力调控方案研究

长距离输水工程输水量大、闸门群和分水口群众多、控制要求高,在突发水污染事件下要求保障输水过程稳定、应急处置高效。研究了南水北调中线总干渠Ⅲ级水污染的应急处置水力调控方案,提出了Ⅲ级水污染的应急处置策略,确定了基于分水口水力特性的水力调控单元划分方法和应急处置水力调控方式。以京石段为例,提出了采用不同分水口群或等容积运行规则的3种应急调控方案,并利用建立的一维水动力水质耦合模型,模拟了不同应急调控方案下的水流运动和典型污染物的输移过程。研究表明,三种应急控制方案均能在不弃水、不显著影响上下游运行的条件下,通过利用渠道自身调蓄能力或发挥分水口的调控作用,实现应急调控目标。     

复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型

大型跨流域调水工程。通常具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点。节制闸、分水口及倒虹吸、渡槽等建筑物与水流的复杂作用，造成了长距离输水明渠非恒定流模拟的困难。建立了复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型。模型定义和模化了节制闸、倒虹吸和多孔并联渡槽等3种类型的内边界条件，实现了对输水明渠水力过渡过程中水位、流量大幅度变化的无间断连续模拟。模型应用于南水北调中线一期工程总干渠全线和单个闸门的模拟分析。验证了模型的合理性。结果表明，模型能够模拟多内边界复杂输水渠道的水力响应过程，可作为南水北调中线一期工程等跨流域大型明渠输水工程的模拟工具。     

南水北调东线工程东平湖至济南段水流模拟建模研究

针对南水北调东线胶东输水干线东平湖至济南段输水工程,建立水流模拟的水动力学模型。在对输水线渠道及众多水工建筑物概化的基础上,着重探讨建模过程中的5个关键性问题:①上、下游边界及初始条件处理;②进洪闸及分水闸的入出流过程处理;③新建渠道沿线渗漏量动态化处理;④输水线上倒虹吸、闸的过流量衔接模拟;⑤迭代求解中非线性方程过闸流量的解析化处理。最后,在假定的两种工况条件下进行模拟计算,结果表明沿线各断面计算水位、流量与设计水位、流量拟合较好,并指出工程运行后应根据实测水位和流量资料对已建模型作进一步调试。     

不同径流条件下钱塘江突发性水污染事故影响的预测模拟

采用二维潮流水质模型对钱塘江河口突发性水污染事故对水质的影响进行了模拟预测。分析结果表明:随着上游径流流量加大,污水团输移的速度明显加快,最大浓度也有所降低。同时随着污染物在输移过程中稀释扩散,超标总历时沿程逐渐增大,污染物最大浓度沿程逐渐降低。模拟及计算结果显示:突发污染事故后,加大上游的下泄流量,对加快污染团下移、稀释污染团从而降低污染物浓度的作用非常明显,模拟结果可为处理突发性水污染事故提供提供重要的理论依据。     

梯级泵站渠段水污染事故仿真及应急调度研究——以南水北调东线工程为例〖JZ）

以南水北调东线工程两湖段梯级泵站为研究对象，开展了突发水污染事故仿真模拟及闸、泵应急调度控制研究。利用突发水污染事故工况的梯级泵站输水一维水动力学和水质数值模型，探讨了污染物输移转化规律，预测其对水质的影响；针对污染物的传播速度、渠道水位变幅等限制条件，提出水污染事故下泵站及退水闸应急控制模式；在此基础上制定泵站和退水闸控制规则和方案，模拟分析不同控制方案下污染团扩散范围、渠道水位变幅、泄水量等参数变化情况，最终优选出最优泵站、闸门联合调度控制方案控制水污染事故，同时保证泵站及渠道的运行安全。研究成果可为东线梯级泵站工程突发水污染事故应急控制提供技术参考。     

南水北调中线工程分水口敏感性研究

南水北调中线工程按闸前常水位方式运行,分水口(退水闸)流量变化会引起渠道水位的波动,工程正常运行要求渠道水位下降速率不超过0.15 m/h。为了满足这一要求,构建南水北调中线工程一维水力学模型,分析分水口(退水闸)流量变化引起的渠池下节制闸闸前水位的变化过程,进而确定其敏感性。结果表明:同一渠池、同一工况下,不同分水口的敏感性不同;渠道流量越大,分水口的敏感性越小。但是不同渠道流量下的分水口敏感性差异极小,在实际运行中可忽略其影响,用不同渠道流量下的敏感性平均值来最终表征敏感性。     

南水北调中线工程冰期输水特性研究

应用水力学、冰水力学和传热学等理论,通过建立渠道的气、水、冰的热传导方程,水温控制方程,水流运动、浮冰输移及冰盖发展方程,构建了南水北调中线干渠的一维冰期输水模型。该模型不仅考虑了渠道拦冰索对流冰的控制条件,以及穿黄隧洞等地下结构的地温影响,还通过加入闸门控制算法,模拟了渠道中闸门对水位和流量的调控作用,使得数值模拟结果更能符合工程的实际情况。利用此建立的模型,对该工程黄河以北干渠的冰期输水过程进行了模拟,分析了渠道的冰情特性,研究了冰期渠道的水力响应特性,并提出了渠道冰害防治和运行控制等方面的建议。     

北疆供水工程主干渠突发水污染事故污染物运移扩散研究

为制定北疆供水工程主干渠科学、可行的突发水污染事故应急预案,保障供水水质安全,基于ＭＩＫＥ１１的水动力模块（ＨＤ）和对流扩散模块（ＡＤ）构建了北疆供水工程主干渠００＋０００—５７＋３００段的水质模拟模型,通过对模型参数的率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果。研究结果表明:突发水污染事故发生后的一个小时是应急处置的关键时刻;当大量污染物进入渠道时,渠道沿程断面出现污染物浓度峰值持续现象;污染物扩散距离与污染事故发生位置无关;污染物影响范围与流量有关;人工渠道自我净化能力较弱。     

基于贝叶斯网络的南水北调中线工程暴雨洪水风险分析

南水北调中线工程是解决北方水资源短缺的战略举措。工程输水线路长,沿线交叉河流众多,因此采用了倒虹吸、渡槽等水工建筑物与沿线河流立交,以保证水质。输水工程穿越地区暴雨多发,洪水频繁,给南水北调中线工程安全运行构成较大威胁。为此,基于贝叶斯网络理论,建立了南水北调中线工程暴雨洪水风险模型,分析输水干渠不同区段的风险程度,并根据不同降雨情景实时分析洪水风险,为降低工程的暴雨洪水风险损失提供决策参考。     

南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究

南水北调中线工程输水干线由61个节制闸控制水流。根据各渠段内进出流量及渠道内初末状态体积的变化,可以将调度过程中各渠道的流量体积变化归纳为关闭充水、关闭泄水、开启充水、开启泄水4种情况。根据这4种运行情况,分别制定相应的控制策略,确定各节制闸流量调整的起始、结束时刻,最终得出了南水北调中线工程输水调度初始控制策略,满足渠道安全运行要求。     

南水北调中线北京段应急工程的输水水质预测及保护对策

南水北调中线北京段应急工程拟缓解中线全线通水前北京市的用水问题。该段工程为管涵输水渠道,全长80.3km。全封闭式管涵输水可以确保水质不受外部环境的污染,但封闭管涵造成的厌氧状态也可能导致一些水质问题。本文类比调查管涵长75km的北京市密云水库至第九水厂的输水管涵水体,对北京段应急工程的管涵输水水质进行了预测研究,并对其它相关的一些水质影响问题进行了分析,在此基础上提出了应急工程输水水质的保护对策及建议。     

强降雨过程中入库面源污染对库区水质的影响

为分析强降雨导致面源污染入库对库区水质的影响,以大伙房水库为例,构建库区三维水动力及水质模型,分析了强降雨过程中库区三维水动力及污染物浓度空间变化特征。结果表明:当入库流量较大时,库区水流场主要受吞吐流影响。污染团在水流输移作用下向下游迁移扩散,最大浓度及影响范围随时间先增加后逐步减小。当入库流量逐步减小时,吞吐流的影响逐步减弱,水流场变化受吞吐流和风生流共同支配。污染团在迁移过程中受此影响,浓度在三维方向呈现相应变化特征。研究结果可为制定更为切实可行的面源污染治理措施提供技术参考。     

扩散作用对静水湖泊水质浓度空间分布的影响

根据水域开阔的中小型浅水湖泊的水动力特征,建立了加入扩散项的湖泊移流模式,分析了污染物对流输移、降解作用、扩散作用对污染物浓度空间分布的影响。研究发现:在静风条件下,对流输移、降解作用是湖泊水质浓度空间分布的主要影响因素,扩散作用对湖泊水质浓度空间分布的影响居次要地位。但当排污流量较小且污染物浓度较高时,扩散作用对预测结果有一定的影响。在进行湖泊水质空间分布精确预测时,应综合考虑对流输移、降解及扩散作用等因素的综合影响。     

输水渠道中分水口和节制闸的水力敏感性分析

通过建立渠道输水系统的非恒定流数学模型,以京石段应急供水渠道为研究对象,分析了影响渠道建筑物水力学特性的主要因素,模拟计算了分水口和节制闸敏感性指标。结果表明:分水口分水流量变化幅度和节制闸开度变幅是影响渠道水位的关键因素;分水口敏感性指标沿流向递增,节制闸敏感性指标随流量的增大而减小。     

闸门对水力过渡特性影响研究

结合南水北调中线输水工程实际,采用显式的特征线法求解明渠和有压管道的圣维南方程。在长距离输水问题中,模拟段包含多个控制闸门。提出闸门处的水力过渡连接模型,在已有的两个特征方程的基础上补充闸孔出流公式和流量连续条件,分析闸门运行对渠道中水流的影响。利用窄缝法将明渠和暗管水流进行统一求解,采用变时步法克服扰动波在明渠和暗管中传播速度相差悬殊而导致的时间步长不协调问题。在明渠和暗管的连接处考虑水流的局部水头损失,更好地反应了非恒定流中扰动的传播特性。实际模拟输水渠道具有多个控制闸门和退水闸门的问题,分析了闸门对渠道中非恒定流的影响。     

南水北调中线京石段突发性水污染事故污染物运移扩散研究

基于MIKE11模型的水动力模块、对流扩散模块建立了南水北调中线京石段的水质模拟模型,通过对模型的率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果。在此基础上构建模拟段突发性水污染事故污染物运移扩散模型,模拟了典型跨渠公路桥上发生危险货物运输倾翻事故后污染团的迁移扩散过程,以及污染团到达下一个分水口和退水闸的时间和浓度,旨在为制定京石段干渠突发性水环境污染事故应急方案提供依据。     

南水北调中线穿越黄河输水隧洞技术研究

穿黄工程是南水北调中线的关键工程,南起黄河南岸荥阳县王村至北岸温县马庄东侧,全长约19.3 km;工程设计流量为265 m3/s,加大流量为320 m3/s,设计利用水头为10 m.主要建筑物包括南岸连接明渠、退水建筑物、过河建筑物、北岸河滩明渠、连接明渠等,按1级建筑物设计.主要介绍南水北调中线穿越黄河输水隧洞工程中穿越黄河线路、过河建筑物型比选、工程总体布置方案、盾构法施工的水工隧洞技术和施工工艺、砂层中修筑的大型超深竖井结构技术、黄土高边坡处理技术以及大范围的渠道地基震动液化处理等技术研究成果.     

南水北调中线工程水工钢闸门防冰冻技术

南水北调中线工程于2003年开工建设至2014年底建成正式通水运行,其中漳河北至北京、天津范围内渠道冬季输水运行时存在结冰的工况,水工钢闸门运行需要考虑防冰冻技术措施。文章介绍了南水北调中线工程总干渠冬季输水运行时水工钢闸门需要防静冰压力、防冰冻、防冰冲击的几种常用方法,及需要在冬季运行的拦冰索、排冰闸、节制闸、退水闸等建筑物上采用的防冰冻技术、相关设备设施的布置原则。南水北调中线工程这种长距离、大地域的调水工程,需要经过北方地区,运行管理人员经历了4个冬季运行,不断对水工钢闸门等设备防冰冻技术的运用进行改进、完善,积累了防冰冻的经验,为今后国内采用渠道方式的引水工程冬季输水运行,提供了重要的工程参考。     

南水北调中线一期工程郑州段须水河倒虹吸管身段结构计算

南水北调中线总干渠属特大型输水工程,设计流量290~270 m3/s,加大流量350~330 m3/s。须水河渠道倒虹吸工程是总干渠穿越须水河的交叉建筑物,位于河南省郑州市西、须水镇高庄村东北,进口桩号位于总干渠SH-207+268.4,担负着总干渠穿越须水河向下游输水的任务,是南水北调中线工程总干渠上的主要输水建筑物之一。     

洱海水动力特性与入湖污染物迁移扩散规律研究

洱海是大理白族人民的母亲湖,具有浅水湖泊的水流特点.受风生湖流形态、环流结构及其空间分布差异性影响,洱海入湖污染物呈现水力停留时间长、输移扩散缓慢、北部湖湾藻类易出现富集等特点,并在自北向南、自西向东输移扩散过程中不断向湖底累积并形成内源污染,同时洱海水质受雨季降雨径流携带大量点面源负荷入湖及湖泊拦蓄雨季雨污水影响显著...