南水北調(diào)中線一期工程穿黃隧洞縱向變形

2015年1月14日,國務(wù)院南水北調(diào)辦主任鄂竟平在南水北調(diào)工作會議上宣布,經(jīng)過12年艱苦建設(shè),南水北調(diào)東、中線一期工程于2014年全面建成通水。截至2014年底,南水北調(diào)東、中線一期工程(含丹江口庫區(qū)移民安置工程)累計(jì)完成投資2543億元,累計(jì)完成土石方159649萬m3,混凝土澆筑4276萬m3。舉世矚目的南水北調(diào)工程,帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。鄂竟平說,南水北調(diào)東、中線一期工程實(shí)施以后,直接給沿線253個(gè)縣級以上城市供水,大大提高了這些城市的供水保證率,保障了供水安全。在南水北調(diào)水與當(dāng)?shù)厮绰?lián)合供水、相互補(bǔ)充的

穿黃隧洞是南水北調(diào)中線總干渠上規(guī)模最大的特大型河渠交叉建筑物,全長4.25km。隧洞穿越的地層為第四系上更新統(tǒng)硬塑粘性土和全新統(tǒng)中密飽水砂層以及卵石層、泥礫石層等,地質(zhì)條件復(fù)雜,施工難度和風(fēng)險(xiǎn)較大。闡述了穿黃隧洞工程地質(zhì)條件,對盾構(gòu)施工隧洞的埋深、盾構(gòu)機(jī)選型、設(shè)計(jì)與制造需要考慮的障礙物和不良地層等問題進(jìn)行了研究,對保證盾構(gòu)隧洞順利施工具有重要意義。

盾構(gòu)技術(shù)與南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程——本文簡要介紹了盾構(gòu)機(jī)技術(shù)和國內(nèi)外發(fā)展概況，以及南水北調(diào)中線穿黃隧洞工程及其地質(zhì)情況。對泥水式盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用于穿黃隧洞的施工進(jìn)行了探討。針對盾構(gòu)法穿黃隧洞施工應(yīng)開展的前期工作提出了建議。

南水北調(diào)中線穿黃隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜,外側(cè)水土壓力大,隧洞長度4.25km。采用帶裝滾刀的泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)施工。施工技術(shù)難點(diǎn)多,難度大,對盾構(gòu)設(shè)備要求高。盾構(gòu)機(jī)要在適應(yīng)性、主要系統(tǒng)性能及技術(shù)服務(wù)等方面滿足工程施工需要。

北汝河倒虹吸是南水北調(diào)中線工程沙河南-黃河南渠段上大型的河渠交叉建筑物,全長1282m,在河渠交叉建筑物設(shè)計(jì)中具有一定的代表性。文章結(jié)合工程概況、水文地質(zhì)條件,從建筑物的軸線選擇、河渠交叉型式選擇及長度選擇、管身埋深選擇、倒虹吸管型式選擇、孔數(shù)選擇等方面,詳細(xì)闡述了河渠交叉建筑物總體布置方案,同時(shí)總結(jié)了渠道倒虹吸工程布置設(shè)計(jì)的基本思路。

【本報(bào)訊】近日，中國水電四局有限公司以2．96億元中標(biāo)南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南-黃河南（委托建管項(xiàng)目）禹州長葛段第五施工標(biāo)段。該工程由第二分局承建。這是繼漕河渡槽ⅱ標(biāo)、穿黃ⅲ標(biāo)、新衛(wèi)二標(biāo)、tj4—4標(biāo)、沙河渡槽ⅰ標(biāo)后，第二分局承建的第6個(gè)南水北調(diào)工程。南水北調(diào)中線一期總干渠沙河南至黃河南干渠工程全長234．75公里。禹州長葛段工程位于河南省禹州市及長葛市境內(nèi)，設(shè)計(jì)段長53.7公里。

南水北調(diào)中線一期工程天津干線輸水線路長、引水流量大、流量變化幅度大,且具有一定的天然水頭?，F(xiàn)根據(jù)天津干線的特點(diǎn),以技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行控制簡單、保證水質(zhì)、減少水量損失、減少永久占地以及對當(dāng)?shù)厣鐣h(huán)境的影響最小為原則,對天津干線輸水方案進(jìn)行了論證。

針對南水北調(diào)中線一期工程天津干線的地形地勢、洪水和輸水過程等條件,在輸水方案設(shè)計(jì)中,分別采取了相應(yīng)措施。通過對多種不同輸水方式的系統(tǒng)研究,因地制宜地提出了無壓接有壓自流輸水方案;采用多功能自動調(diào)節(jié)堰井技術(shù),簡化了水力控制條件,降低了工程投資;針對可能出現(xiàn)的糙率進(jìn)行水力設(shè)計(jì),保證了流態(tài)穩(wěn)定;統(tǒng)籌考慮相關(guān)工程的不利影響,設(shè)置溢流調(diào)節(jié)措施,保證了工程安全。實(shí)踐證明,輸水方案切實(shí)可行,科學(xué)合理。

南水北調(diào)工程是緩解我國北方水資源嚴(yán)重短缺問題的重大戰(zhàn)略性水利基礎(chǔ)設(shè)施。南水北調(diào)中線可緩解北京、天津、華北地區(qū)的缺水問題,其渠線工程具有規(guī)模大、線路長、建筑物類型多且數(shù)量大、沿線地質(zhì)條件復(fù)雜、存在多種工程地質(zhì)問題的特點(diǎn)。簡述了南水北調(diào)中線一期工程渠線工程地質(zhì)工作的歷史、存在的主要工程地質(zhì)問題及其研究方法、工程地質(zhì)工作的主要經(jīng)驗(yàn)。

南水北調(diào)中線工程是解決京津華北地區(qū)缺水的戰(zhàn)略性工程,也是今后天津城市最大的水源工程,如何協(xié)調(diào)好與天津現(xiàn)有城市水源的互補(bǔ)關(guān)系,提高天津城市供水保證,確保濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,天津干線的規(guī)模如何確定十分重要。結(jié)合天津市當(dāng)?shù)爻鞘兴吹慕M成結(jié)構(gòu),通過對海河流域與漢江流域水文特點(diǎn)分析,提出了南水北調(diào)天津供水過程線,并進(jìn)一步分析出天津干線最大引水流量。

南水北調(diào)中線天津干線采用全箱涵無壓接有壓自流輸水方案，調(diào)節(jié)池是實(shí)現(xiàn)無壓流和有壓流平穩(wěn)過渡的重要控制性建筑物。經(jīng)多方案比選，斜坡式調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，水力條件好，實(shí)現(xiàn)了上下游流態(tài)的平穩(wěn)銜接。

圍繞南水北調(diào)中線一期工程總干渠某礦區(qū)段渠線兩條推薦線路(采空區(qū)線和繞采空區(qū)線)方案,從線路布置、主要工程地質(zhì)問題及工程處理難易程度和場地穩(wěn)定性等方面對兩方案進(jìn)行對比分析,得出繞采空區(qū)線優(yōu)于采空區(qū)線的結(jié)論。

南水北調(diào)中線穿黃退水洞工程實(shí)現(xiàn)安全貫通

選取南水北調(diào)中線一期工程受水區(qū)為研究對象,以受水區(qū)涉及的112座縣級市(區(qū)、縣城)為單元,進(jìn)行生態(tài)水文分區(qū)。根據(jù)受水區(qū)的生態(tài)水文特征,建立生態(tài)水文分區(qū)的指標(biāo)體系值數(shù)據(jù)庫。經(jīng)過spss聚類分析,共分為5個(gè)生態(tài)水文區(qū)。系統(tǒng)分析了各生態(tài)水文區(qū)的生態(tài)水文特征,尤其是對表征地下水超采嚴(yán)重程度的指標(biāo)——地下水位的動態(tài)變化進(jìn)行了重點(diǎn)分析。分區(qū)結(jié)果可為深入進(jìn)行南水北調(diào)中線工程沿線生態(tài)影響評估及水資源可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

為了分析盾構(gòu)機(jī)的施工效率,提高盾構(gòu)機(jī)施工單價(jià)計(jì)算的準(zhǔn)確度,依據(jù)南水北調(diào)中線一期穿黃工程盾構(gòu)機(jī)施工過程中的實(shí)際情況和有關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù)控制圖法的基本原理,設(shè)定合理的上下控制線,篩除異常數(shù)據(jù),初步分析出盾構(gòu)機(jī)在穿越黃河不同地質(zhì)情況和工況下的施工效率。分析結(jié)果為更準(zhǔn)確地預(yù)測和控制類似工程項(xiàng)目投資積累了經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)資料。

為了給南水北調(diào)中線一期工程的長距離明渠輸水工程提供高效的輸水調(diào)度方案,使之成為中線工程安全運(yùn)行的基礎(chǔ),也是及時(shí)、準(zhǔn)確完成供水任務(wù)的保障,研究提出了調(diào)度過程中充水、正常運(yùn)行、應(yīng)急調(diào)度和退水4個(gè)階段的調(diào)度目標(biāo)、約束條件、調(diào)度方案,并在2010年南水北調(diào)中線京石段臨時(shí)通水中進(jìn)行了運(yùn)用,取得很好的效果。

在南水北調(diào)中線一期工程建成后,調(diào)度方案是執(zhí)行水量調(diào)度主要指導(dǎo)方向。主要從時(shí)間尺度和工程對應(yīng)區(qū)域的角度來制定調(diào)度方案。時(shí)間尺度主要有非汛期與汛期、月和旬;工程對應(yīng)區(qū)域包括水源區(qū)和受水區(qū)。從汛期與非汛期的時(shí)間尺度的角度,分析了水源區(qū)調(diào)水前提條件和受水區(qū)的需水計(jì)劃,在對應(yīng)的時(shí)間尺度中根據(jù)調(diào)度方案制定執(zhí)行計(jì)劃。并從月與旬的時(shí)間尺度制定對應(yīng)的調(diào)度方案,豐富了調(diào)度工程實(shí)時(shí)調(diào)度方案。結(jié)合不同的時(shí)間尺度中不同區(qū)域的不同調(diào)度要求,在年終調(diào)度計(jì)劃總結(jié)時(shí),進(jìn)行滾動修正,作為下一年調(diào)度方案制定的前提,權(quán)衡了各受水區(qū)權(quán)益。遵循合理的調(diào)度原則,保證各受水區(qū)的權(quán)益,為南水北調(diào)中線一期工程后期管理工作奠定了基礎(chǔ)。

在不良和特殊地質(zhì)的情況下,地下水位又高于建筑物的基地,采用科學(xué)合理的降水方案之前必須進(jìn)行降水試驗(yàn)研究。依托南水北調(diào)賈魯河河道倒虹吸與總干渠軸線交叉部位,采用主孔抽水及觀測孔的群孔抽水試驗(yàn),從而優(yōu)化施工降排水方案,進(jìn)一步探討了施工中降水方案,為類似工程所借鑒。

按照國務(wù)院批復(fù)的《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》，南水北調(diào)中線一期工程由水源工程、總干渠工程和漢江中下游治理三大主體工程組成。

南水北調(diào)中線一期穿黃工程盾構(gòu)選型 1．前言 南水北調(diào)中線工程屬特大型跨流域調(diào)水工程，從長江支流漢江上的丹江口水 庫引水，跨江、淮、黃、海四大流域，主要向唐白河流域、淮河中上游和海河 流域的湖北、河南、河北、北京及天津供水。主體工程由水源區(qū)工程和輸水工 程兩大部分組成，輸水工程包括總干渠、天津干渠工程以及穿黃河工程。 穿黃工程是南水北調(diào)中線總干渠與黃河的交叉建筑物，是總干渠上規(guī)模最 大、技術(shù)最復(fù)雜并控制工期的關(guān)鍵性工程，一期設(shè)計(jì)輸水流量265m3/s、加大設(shè) 計(jì)流量320m3/s.為確保穿黃工程萬無一失，水利部指派黃河水利委員會勘測規(guī) 劃設(shè)計(jì)研究院和長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院兩大全國最權(quán)威的 水利部門分別獨(dú)立設(shè)計(jì)渡槽、隧洞兩個(gè)方案。 隧洞方案與渡槽方案相比，可免受溫度、冰凍、大風(fēng)、意外災(zāi)害等不利因 素影響，耐久性好，檢修維護(hù)相對簡單；采用渡槽方案則增加了世界治水史上 最為宏偉

采用spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法和mann-kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)法,在分析丹江口水庫入庫徑流變化趨勢的基礎(chǔ)上,構(gòu)建水庫多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型,研究丹江口水庫在滿足漢江中下游及北調(diào)城市供水的同時(shí),向調(diào)水受水區(qū)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水的潛力。結(jié)果表明:在1956—1998年的42a中,除了8個(gè)枯水年或者連續(xù)枯水年無水可補(bǔ)之外,其余34a均可向受水區(qū)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水,多年平均生態(tài)補(bǔ)水量可達(dá)21億m3,年生態(tài)補(bǔ)水量最多可達(dá)45億m3,具有向受水區(qū)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水的巨大潛力。

南水北調(diào)中線一期工程線路長、涉及面廣,其調(diào)度方案需協(xié)調(diào)水源區(qū)漢江丹江口水庫和受水區(qū)4省(直轄市)的供水,統(tǒng)籌考慮防洪、供水、發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)用水需求,調(diào)度目標(biāo)及維度十分復(fù)雜.為制定切實(shí)可行、便于操作的水量調(diào)度方案,在南水北調(diào)中線一期工程規(guī)劃、可研相關(guān)成果的基礎(chǔ)上,提出水量調(diào)度體系、年度水量調(diào)度計(jì)劃編制技術(shù)路線,以南水北調(diào)中線一期工程2017～2018年度水量調(diào)度計(jì)劃編制為例開展了研究,指出年度水量調(diào)度計(jì)劃存在的問題并提出相關(guān)建議.南水北調(diào)中線一期工程水量調(diào)度方案在中線一期工程通水以來的3a時(shí)間得到了有效應(yīng)用,為未來年度水量調(diào)度計(jì)劃的完善提供了科學(xué)的依據(jù),也為工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行和管理奠定了基礎(chǔ).