南水北调中线工程冬季气温与水温关联性

为探讨南水北调中线工程中渠水温度与沿途气温之间的关系,采用等距抽样方法,从南到北在南水北调中线节制闸中选取 7 座节制闸作为分析样本,收集统计 2022 年 11 月 15 日—2023 年 2 月 28 日所选节制闸的水温信息和所在地的气温信息。结果表明：7 座节制闸的冬季水温变化趋势和 15?日移动平均气温变化相似;对南水北调中线上游段水温减去沿线 15?日气温差形成的数据与下游段水温数据进行对比,计算得到的皮尔逊相关系数均在0.95 以上,相关性显著;在冬季,跨流域调水工程从南到北（上游到下游）的 15?日移动平均气温差是反映水体热量损失的主要表现形式。研究结果可为跨流域调水工程调整冰期输水调度策略、预防冰冻灾害提供理论依据。     

南水北调西线工程冬季输水的可能性

南水北调西线调水的各条输水线路均位于高海拔，高寒地带，每年日平均气温为0℃以下的时间长达5个月，因而有必要对冬季输水的可能性进行分析研究。通过对水库水温指标，隧洞，引水明渠沿程水湿的分析计算得知：只要采取相应的措施，南水北调西线工程实现冬季输水是可能的。     

南水北调中线工程总干渠冬季大流量输水水温调控措施

为保障南水北调中线工程冬季输水安全,利用建立的总干渠全线一维水温模型,针对 350、280、210 和150?m3/s?这 4 种不同输水流量方案,模拟分析各方案在强冷冬、冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下总干渠冬季输水保温效果,在此基础上提出总干渠冬季无冰盖大流量输水水温调控措施。结果表明：针对不同典型冬季气象条件,在有限条件下采取无冰盖大流量输水调度运行方式,可不同程度缩短输水流动时长、减少沿程水体热量损失,从而达到保温效果;在各典型冬季年份气象条件下,随着总干渠输水流量增大,沿程水温比降相应减缓,明渠末端水温相应提升;在冬季气象条件适宜情况下,总干渠冬季采取无冰盖大流量输水水温调控措施,既有利于减小水温降幅,同时也可有效解决冬季输水能力受限问题;建议根据总干渠中短期气温预报和水温预测情况,在冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下尽可能采取较大输水流量输水模式,在强冷冬气象条件下可分时段、分渠段采用无冰盖大流量输水模式。     

冰盖对南水北调中线工程渠道作用力物理模拟试验研究

为探究冰盖对南水北调中线工程渠道边坡作用力的产生过程和作用规律,通过低温环境实验室对模拟渠道进行了淡水冻结以及淡水冰升温试验。研究发现,冻结期冰盖厚度随着气温降低而持续增长的同时,冰力也在随之变化。但由于冻结期内冰底水冻结成冰的相变体积膨胀产生的压力与冰盖因冷缩对边坡产生的拉力相抵消,导致冰力对边坡的影响较小,几乎可以忽略。虽然升温期冰温呈上升趋势,但在冰底温度低于冰点温度期间,冰仍继续缓慢增长,冰盖热膨胀力明显上升,直至冰层内部温度梯度接近消失,冰温接近冰点温度。之后,随着气温的进一步升高,冰盖进入融化相变,冰力开始下降。研究成果对于渠道冰期安全运行和冰盖对渠道边坡作用机理的研究具有一定参考价值。     

基于气温链的南水北调中线工程冬季气温等级评价

寒冷区明渠冬季输水结冰是常见的自然现象。南水北调中线工程水面一旦形成冰盖其安全输水流量仅为设计流量的30%~50%,而气温是驱动冰盖形成的主要因子,如何科学评价冬季气温等级是冰期输水面临的关键问题之一。分析了沿线8座气象站1951—2021年冬季日平均气温和日最低气温数据,揭示了总干渠气温沿程和年际变化规律。基于拉格朗日质点跟踪法,结合沿线气温-水温-冰盖生成物理过程,提出了气温链概念并给出通用数学表达式。分别采用国标法、一月平均气温法和气温链法评价冬季气温等级,构建了71 a冬季气温位次。结果表明:①总干渠自南向北气温逐级下降速率为0.48 ℃/(100 km),保定站呈加速下降趋势,对冰盖生成贡献最大。②沿线冬季气温总体呈波动上升趋势,升温速率为0.37 ℃/(10 a),强暖冬出现在最近30 a,强冷冬出现在前30 a,气温的总体上升有利于减缓大范围冰盖生成。③对于冰盖生成预测,气温链法优于一月平均气温法,更优于国标法;不同时间尺度组合评价可获得更优的结果;全球持续变暖背景下,可采用一月平均气温法和北方2站6 d气温链法联合评价。④给出了北方2站6 d气温链法冬季等级的分界阈值,即强暖冬T_C≥-4.0 ℃,弱暖冬-5.7 ℃≤T_C<-4.0 ℃,正常-7.4 ℃<T_C<-5.7 ℃,弱冷冬-9.1 ℃<T_C≤-7.4 ℃,强冷冬T_C≤-9.1 ℃,长系列均值为-6.5 ℃。研究成果可更好地为南水北调中线工程总干渠冰盖生成提供新的参考基准。     

南水北调中线工程京石段冬季水温回归预测模型

为解决南水北调中线工程冰期输水能力受限问题,根据输水明渠线性、单向流动的特点,建立基于初始断面水温-沿程气温链的冬季水温回归预测模型,根据2018—2021年冰期的水温气象资料,模拟分析中线工程京石段水温变化过程,并用2017—2018年度冰期的实测数据进行检验。结果表明：回归模型的拟合优度(R2)值最小为0.957,最大为0.991;各组模型检验的确定性系数(DC)值均能达到0.90;预见期从1日至5日,均方根误差(RMSE)值分别为0.05、0.11、0.15、0.14、0.22;平均绝对误差(MAE)值分别为0.17、0.25、0.28、0.28、0.37,均随预见期递增,符合模型的残差累积规律。模型选择的水温变量T _wn,i和气温变量T _an,x对被解释变量T₍w(n+1),i+1)具有较好解释性,预测值和观测值的拟合度优良。     

南水北调中线工程冬季输水冰情的数值模拟

南水北调中线工程总干渠是由明渠和各种过水建筑物组成的树状系统,特点是线路长、过水建筑物类型多、冰水动力学响应过程复杂。本文将冰情发展模型与树状明渠系统复杂内边界条件下的渠道非恒定流模型进行集成耦合,开发了大型长距离调水工程冬季输水冰情数值模拟平台,提出了树状明渠系统复杂内边界条件的等效变换方法和计算冰盖前缘动态发展的虚拟流动法。根据实测的沿线气象资料和设计资料,利用该平台系统模拟了在寒冷气温条件下总干渠初冰、冰盖形成、发展和消融过程。分析了冬季输水的冰情特性及冰期输水能力,提出了冰期安全运行的水力控制条件,通过对典型年总干渠敞流期、冰盖形成期、稳封期、调度期以及开河全过程的模拟,给出了安全运行输水调度方案及建议。     

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。     

南水北调中线工程运行风险分析

将南水北调中线工程分解为交叉建筑物、输水干渠工程、穿黄穿漳工程、控制物等四大系统,根据各系统运行不同特点和破坏机理,采用相应的风险分析方法,建立了各系统工程运行风险因子识别体系和评价结构模型.通过对中线工程运行风险定性定量计算,实现了工程各系统运行风险等级划分.进而根据风险分析结果给出相应的降低风险的控制措施和对策,为南水北调中线工程安全运行管理提供有益参考.     

南水北调中线冬期输水气温研究

南水北调中线线路较长,从暖温带的长江流域流向半寒带的海河流域,沿途水工建筑物多,冬季冰情问题是关乎冬季生产和生活安全的重大问题.本研究根据南水北调沿途新乡及新乡以北地区50年的气象资料,分析了新乡、安阳、邢台、石家庄50年气温变化及四个气象站气温之间关系.重点分析最北端的石家庄站气温、气候特点及稳定转负日期,根椐暖冬、冷冬不同标准为冬季气候进行分类.为南水北调中线工程冬期输水提供可靠科学依据.     

南水北调中线工程北京段水价分析研究

从不同的管理企业角度，对南水北调工程北京段水价进行了核定，并分析了影响水价的主要因素和影响程序，为合理确定工程的有关政策提出了一些建议。     

南水北调中线干渠冰期输水能力研究

冰盖的形成使得渠道的湿周增加,水力半径减小,输水阻力加大,致使渠道过流能力减小,影响渠道的冬季输水。渠道冰期的输水能力无论对工程设计,还是运行管理都是十分重要的。文章分析了结冰期冰盖的安全推进模式和稳定封冻期渠道水位壅高的影响,提出了确定渠道在结冰期和稳定封冻期的输水能力的控制指标,在此基础上,对南水北调中线黄河以北渠段结冰期以及完全封冻后的输水能力进行了研究,确定了南水北调中线黄河以北干渠的冬季输水能力,研究成果对于南水北调中线干渠的冬季管理和运行具有一定的参考价值。     

浅议南水北调中线京石段工程冰期输水技术

南水北调中线引丹江口水库水量至北京、天津市.沿线渠道经过北方寒冷地区,渠道水体会发生结冰现象.目前,冰期输水运行是长距离渠道输水运行调度的难点,仍处于研究探索阶段.特别针对南水北调中线总干渠的冰期输水调度,至今尚未形成成熟的技术成果.2008年为缓解北京水资源紧缺状况,利用南水北调中线京石段工程临时从河北省向北京供水.本次供水经历了冰期输水阶段,并成功地实现了冰期安全输水的目标,积累了宝贵的冰期输水的调度经验,对冰期输水的调度研究有很好的借鉴作用.     

南水北调中线干线工程中的安全监测

结合南水北调中线干线工程在充水试验期和应急供水期安全监测的实际情况,阐述了安全监测实施的必要性及设计原则,介绍了安全监测仪器设施的布设情况。通过分析监测成果对工程安全进行了评价,认为部分渠道工程、大型建筑物、穿渠建筑物等在对充水试验期和应急供水期间发现的异常问题经分析和处理后,不会影响全线通水,对工程通水期及运行期的安全监测提出了建议。     

代建制在南水北调中线工程中的应用

从现代项目管理理论入手,论证了实施代建制建管模式的必要性,探讨了代建制的概念和特点,以南水北调建设管理体制的特殊性和复杂性为基础,对代建制在南水北调中线工程项目建设管理的必要性、可行性、适应性进行了分析论证,并运用层次分析法判断在南水北调中线工程中最优的建管模式。代建制在南水北调中线工程项目的建设管理实践中是成功的,代建制管理模式从实施过程的科学性、高效性、可控性及实施效果等方面均优于直接管理、委托管理的建管模式。工程实践表明,实施代建制有效地弥补了南水北调中线工程项目法人管理力量不足,减少了建管人员安置负担,分担了项目法人的部分建设管理责任,避免了地方性利益行为,显著提高了项目建设管理水平。     

南水北调中线工程组合斜梁桥受力分析

以南水北调中线工程中某组合斜梁桥为例,基于梁格法理论,建立了斜梁桥的有限元模型,通过改变斜度和支座支承刚度,对组合斜梁桥的受力性能进行了计算分析。结果表明,当支座支承刚度变化时,支座反力分布的总体趋势还是一致的,当支承刚度较小时,支座反力分布相对均匀些;同时,随着支承刚度的增大,主梁的弯矩值有减小的趋势,而扭矩值则相应变大。     

进度控制原理在南水北调中线干线工程中的运用

南水北调中线干线工程以主要向城市供水、兼顾农业和生态供水为目标，是我国在建的特大型调水工程，建设意义重大。该项目点多、线长，建设管理复杂。由于各种原因，工程工期较原计划明显滞后，为尽可能的挽回进度损失，达到预期目标，工程结合进度控制原理，广泛采取了科学的进度控制手段，取得了良好的效果。