南水北调中线总干渠水热环境分析_闫奕博1_黄会勇1_冷星火1_王长德2 (1)
南水北调中线总干渠环境保护实施方案

噪声污染控制方案
总结词
噪声污染控制方案旨在减少渠道施工和运行过程中的噪声污染,以保障周边居民的正常生活和工作。
详细描述
噪声污染控制方案需要考虑施工噪声和运行噪声的控制和管理。施工噪声方面需要采取有效措施减少施工机械 等产生的噪声污染;运行噪声方面需要对渠道运行过程中的噪声进行控制和管理,如合理安排调度计划、加强 设备维护等。同时,需要加强噪声监测和应急处理,对超标的噪声排放进行及时处理和解决。
强化工程管理
实施工程全生命周期管理,从项目立项到竣工验 收,确保环境保护目标的实现。
提升水质保障
采取先进的水质监测与保障措施,确保调水水质 符合国家标准。
非工程措施与建议
制定环境补偿政策
通过政府引导和市场机制,制定 合理的环境补偿政策,鼓励企业 减少污染和生态破坏。
加强生态修复
对已经破坏的生态环境进行修复 ,提高生态系统的稳定性和服务 功能。
建立健全环境保护长效机制,加强制度建设和监管力 度,确保环境安全和可持续发展。
THANKS
主要成果与经验总结
1
经过该实施方案,南水北调中线总干渠的水质 得到了明显的改善,污染得到了有效的控制。
2
在实施过程中,我们成功地运用了多种环保技 术和手段,为其他环境保护项目提供了有益的 参考。
3
该实施方案不仅提高了公众的环保意识和参与 度,也促进了政府和企业之间的合作。
存在问题和改进方向
部分地区水质仍然存在一定程度的超标现象,需 要进一步加大治理力度。
环境空气保护方案
总结词
环境空气保护方案旨在减少渠道沿途的大气污染,以保 障输水过程中的空气质量良好。
详细描述
环境空气保护方案需要考虑污染源控制、环境空气监测 和应急处理等方面。污染源控制方面需要加强渠道沿途 的工业企业、交通工具等污染源的控制和管理,减少废 气排放;环境空气监测方面需要加强对渠道沿途的空气 质量监测和评估,及时掌握空气质量变化情况;应急处 理方面需要制定应急预案,对突发性空气污染事件进行 及时有效的处理。
基于控制蓄量法的南水北调渠系运行方式研究

基于控制蓄量法的南水北调渠系运行方式研究吴永妍;黄会勇;闫弈博;刘少华【摘要】南水北调中线一期工程现运行采取以需定供的供水方式,此供水方式面临用水户临时分水变化的情况.为此,提出了一种基于控制蓄量法的渠系运行方式,该方式可以充分利用渠道自身体积调蓄能力,快速响应各种非计划的分水、退水流量变化,减少沿线需要参与调节的节制闸数量.该方法包括蓄泄运行周期判断、可调蓄体积分析和节制闸日过闸流量生成3个部分.以南水北调中线一期工程陶岔渠首—北拒马河节制闸的渠段为模拟对象进行了验证,结果表明:该运行方式可以满足中线总干渠安全运行和高效控制的要求,提高了总干渠控制系统的灵活性和稳定性,对于大型渠系的复杂分水条件有较好的适用性.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2018(049)013【总页数】5页(P65-69)【关键词】控制蓄量法;渠系运行方式;非计划分水;南水北调中线一期工程【作者】吴永妍;黄会勇;闫弈博;刘少华【作者单位】长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北武汉430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北武汉430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北武汉430010;长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TV67长距离调水工程通过一系列渠段向下游用户输水时,有不同的运行方式可供选择。
渠道的恢复特性,即渠道在流量变化后,恢复到新的恒定流状态的时间和方式取决于渠系的运行方式[1]。
渠系的主要运行方式有下游常水位、上游常水位、等容量和控制蓄量4种方式。
南水北调中线一期工程初步设计采用的是下游常水位,即闸前常水位运行方式[2-3]。
然而目前南水北调中线一期工程初期运行主要采取以需定供的供水策略,且存在用户在供水计划外临时取水和退水闸临时兼作分水闸分水的情况,此时闸前常水位的运行方式表现出其局限性。
由于渠段下游维持常水位,渠段水体体积变化与下游需水变化是相反的,为实现所需水量改变,渠段上游端的入流变化必须超额补偿出流变化[1,4-5],渠道对分水流量变化的响应速度慢,节制闸调节频繁,系统稳定性较差[6]。
南水北调中线干渠弧形闸门过流能力校核分析

南水北调中线干渠弧形闸门过流能力校核分析作者:刘国强王长德管光华闫弈博来源:《南水北调与水利科技》2010年第01期摘要:精确的计算过闸流量十分重要,它可以保障渠道保质保量的配水,确保渠道安全运行。
基于现有南水北调中线工程总干渠的设计资料,按照弧形闸门闸孔淹没出流的计算原理,应用现行的几种计算弧形闸门过闸流量的公式对南水北调中线总干渠节制闸的过流能力进行计算,并将其结果和设计流量、加大流量进行比较和分析,结果显示部分闸门的过闸流量达不到其渠段设计流量,得出如果按设计流量调水时,渠道的设计流量无法通过闸门,从而导致渠道有漫顶危险的结论。
总结了在计算过程中误差存在的原因,并给出了加大闸门宽度以确保实际工程运行安全和经济社会效益最大化的建议。
关键词:南水北调中线工程;过闸流量;弧形闸门;淹没出流;闸门过流能力中图分类号:TV663;TV68文献标识码:A文章编号:1672-1683(2010)01-0024-05Analysis and Check of Radial Gate Conveyance Capability on the Middle Routeof the South-to-North Water Transfer ProjectLIU Guo-qiang,WANG Chang-de,GUAN Guang-hua,YAN Yi-bo(State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China)Abstract:It is of much importance to accurately calculate the water discharge through sluice, because it can ensure the water distributed as required volume for guaranteeing the operation safety of channels. According to the existing design information of the Middle Route of South-to-North Water Transfer Project and calculation principles of conveyance capability of radial gate in submerged flow, several existing calculating formulas have been used to calculate and analyze the conveyance capability of the radical gates on the Project, then the results we have gotten from the calculation were compared with the design value and over value of the channels. The results showed that some radial gates' water discharge through sluice could not reach the design value of the channels' flow rate. If water was transferred according to design value of the channels' flow rate, the flow could not pass some radial gates, resulting in risks of overtopping. Finally, the research summed up the reasons for errors existingin the process of the calculation and gave the advices of increasing the width of the radial gate to ensure the operation security of the actual project and maximize the economic and social benefits.Key words: South-to-North Water Transfer Project; water discharge through sluice; radial gate; submerged flow; conveyance capability of sluice0 前言南水北调中线工程欲实现渠道运行控制自动化,实现适时适量输水。
南水北调中线总干渠水质管理问题与思考

第51卷第3期2020年3月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Yangtze㊀River㊀㊀Vol.51ꎬNo.3Mar.ꎬ2020收稿日期:2019-12-16基金项目:水体污染控制与治理科技重大专项课题(2017ZX07108-001)作者简介:尹㊀炜ꎬ男ꎬ教授级高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事水资源保护研究工作ꎮE-mail:2000yinwei@163.com㊀㊀文章编号:1001-4179(2020)03-0017-08南水北调中线总干渠水质管理问题与思考尹㊀炜ꎬ王㊀超ꎬ辛小康(长江水资源保护科学研究所ꎬ湖北武汉430051)摘要:南水北调中线工程作为我国重大战略性水资源配置工程ꎬ水质保护要求极高ꎮ工程规划设计阶段ꎬ重点考虑了沿途降水降尘㊁桥面污染径流㊁雨洪风险㊁事故倾覆等因素对渠道水质的影响ꎮ按照环评报告和环评复核报告的要求ꎬ中线工程建立了系统的水质保障体系ꎬ有力保证了通水后水质稳定在Ⅰ~Ⅱ类ꎮ监测结果显示:总干渠通水后出现了部分水质指标沿程升高的问题ꎬ通水初期还出现了藻类过度增殖的现象ꎮ为此ꎬ进行了分析研究ꎬ结果表明:总干渠沿线的大气干湿沉降㊁桥面径流㊁雨洪漫溢㊁地下水内排等因素都可能会造成污染输入ꎻ南北温差和季节温差㊁pH值沿程梯度等因素驱动的水化学过程变化可能是水质变化的重要影响因素ꎻ渠道生态系统的物质循环与水流过程㊁生境演变和生物群落演变等各种因素交织耦合ꎬ可能是驱动氮㊁磷生源要素相关的水质指标时空变化规律的重要机制ꎮ根据分析结果ꎬ鉴于对总干渠这一复杂的巨系统认识不足ꎬ因而目前对水质的变化很难做到预判ꎬ预测则更难ꎮ为了总干渠水质能够得到长效保障ꎬ建议应重点解决对系统的认知㊁模拟预测以及调控管理等3个方面的问题ꎮ关㊀键㊀词:水质管理ꎻ水环境污染ꎻ水化学ꎻ生态系统ꎻ南水北调中线工程总干渠中图法分类号:TV67㊀㊀㊀文献标志码:DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2020.03.0041㊀研究背景南水北调中线工程是缓解我国华北地区水资源严重短缺ꎬ优化水资源配置的重大战略性工程ꎮ中线工程总干渠全长1432kmꎬ跨越河南㊁河北㊁北京㊁天津等多个省㊁市ꎬ沿线有退水闸㊁分水口㊁泵站等各类建筑物2385座ꎮ作为华北地区的重要饮用水水源ꎬ对总干渠水质要求极高ꎮ从工程规划设计阶段开始ꎬ水质保障就是中线工程的一项重要内容[1-3]ꎮ南水北调中线工程的构思和前期研究工作始于20世纪50年代初ꎬ1987~1994年ꎬ水利部长江水利委员会(以下简称 长江委 )先后组织完成了«南水北调中线工程规划报告»和«南水北调中线工程可行性研究报告»ꎮ1995年ꎬ长江水资源保护科学研究所(以下简称 长江水保所 )编制的«南水北调中线工程环境影响报告书»(以下简称 环评报告 )相继通过了水利部的初审和国家环保总局的终审[4-6]ꎮ1995~1998年ꎬ水利部和国家计委分别组织专家对南水北调工程进行了全面论证和审查ꎮ2002年12月ꎬ长江委完成了«南水北调中线一期工程项目建议书»和«南水北调中线一期工程总干渠总体设计»的编制ꎮ2005年9月ꎬ长江水保所编制完成了«南水北调中线一期工程环境影响复核报告书»(以下简称环评复核报告)ꎮ中线一期工程于2003年12月30日开工ꎬ2014年12月12日通水ꎮ«环评报告»和«环评复核报告»对南水北调工程中线总干渠水质的影响因素进行了系统分析[7-9]ꎬ并制定了相应的水质保障措施ꎬ因此中线工程通水期间ꎬ全线水位平稳ꎬ设备运行正常ꎬ水质稳定达到或优于Ⅱ类标准ꎮ然而ꎬ作为一个人工构建的长距离跨区域输水渠道系统ꎬ中线总干渠的水质变化比规划设计阶段预想的要更加复杂ꎮ监测结果显示:中线总干渠通水5a来ꎬ出现了部分水质指标沿程升高ꎬ部分水层指标沿程下降ꎬ还有部分水层指标出现了规律性波动的现象ꎮ尤其是通水初期还出现了藻类过度增殖ꎬ影响到了沿线水厂运行的问题ꎮ这些现象是外部因素的影㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀响ꎬ还是渠道系统本身的演化结果?不同水质参数是独立变化ꎬ还是相互关联?相关参数的变化趋势是否会进一步扩大ꎬ进而影响到水质类别?对于这些问题的认识ꎬ将直接影响到对总干渠水质的基本判断和水质保障工作的布局安排ꎮ深入理解大型长距离人工输水渠道的水质变化规律是开展水质保障的基础和前提ꎮ如何认识已经出现的水质演变过程ꎬ以及如何评估未来的水质演变趋势ꎬ这些都是中线总干渠水质管理工作面临的重要课题ꎮ本文回顾总结了工程规划设计阶段对水质保障的考虑ꎬ并基于大型长距离人工输水渠道的基本特征以及通水以来的水质变化过程ꎬ对长距离输水过程中水质变化可能的影响因素ꎬ进行了系统梳理ꎻ同时对未来的工作提出了建设性的建议ꎬ可为中线总干渠水质保障提供参考ꎮ2㊀南水北调中线总干渠水质保障的规划设计和主要措施2.1㊀工程规划设计阶段对总干渠水质影响因素的考虑㊀㊀在可研阶段ꎬ南水北调中线工程总干渠与沿线河流的交叉方式有立交和平交两种方式ꎬ立交河流水体不进入总干渠ꎬ而平交河渠水体将发生掺混和交换ꎮ环评报告认为ꎬ平交河流携带污染物的汇入ꎬ是影响总干渠水质的主要因素[10-12]ꎮ建议将平交河流部分或全部改为立交形式ꎬ以保证总干渠水质能够长期满足功能要求ꎮ南水北调中线工程在实际建设过程中全部采用了立交形式ꎬ因此平交河流对总干渠水质的影响不再存在ꎮ环评复核报告指出:总干渠线路长ꎬ总体布置复杂㊁路渠交叉桥梁多ꎬ沿途降水降尘㊁桥面污染物随雨水冲刷及刮风所携带的污染物进入干渠可能会对水质造成污染ꎮ影响总干渠水质的主要环境因子为丹江口水库水质㊁输水沿线的环境状况以及输水方式等ꎮ丹江口水库水质优良ꎬ渠首陶岔断面水质符合地表水Ⅱ类标准ꎬ能够满足中线工程引水的水质要求ꎮ总干渠沿线的环境状况主要影响大气降水降尘和桥面径流污染物的含量[13-16]ꎮ由于干渠沿线大部分为农村ꎬ空气质量良好ꎬ扬尘较少ꎬ降雨降尘等因素对总干渠水质影响也很小ꎮ输水方式主要指的是管涵封闭条件对输水水质的影响ꎮ管涵封闭条件下ꎬ水体复氧能力减弱ꎬ自净能力降低ꎮ但由于水源水质优良ꎬ有机污染物含量低ꎬ管涵输水对总干渠水质的影响并不大ꎮ针对河渠全部立交的情形ꎬ环评报告对总干渠沿程水质变化趋势进行了预测ꎬ其中ꎬ模拟指标为CODMnꎬ渠首陶岔断面按照地表水Ⅱ类标准4 0mg/L取值ꎮ预测结果表明(见图1):由于其他因素影响均较小ꎬ因此ꎬ在自净作用下ꎬ总干渠水质沿程降低ꎮ图1㊀环评报告对河渠全立交情形总干渠水质沿程变化的预测结果Fig.1㊀ThepredictionresultoftheEIAreportonthechangeofwaterqualityalongthemainchannel在水质污染风险方面ꎬ环评复核报告重点考虑了特大洪水和路桥事故对输水水质的影响ꎮ当发生超大洪水时ꎬ洪水可能会漫过渠堤或淹没工程建筑物进入渠道ꎬ造成供水水质污染ꎮ总干渠各类公路交叉建筑物共有736座ꎬ运输有毒有害物质的车辆在过桥时发生倾覆也会对水质造成较大的影响ꎮ2.2㊀工程规划设计阶段对总干渠水质保障的措施设计㊀㊀基于总干渠水质影响因素分析结果和国家对水源地保护的基本要求ꎬ环评报告和环评复核报告给出了总干渠水质保障的措施建议ꎮ(1)划分水源保护区ꎮ①将总干渠及其两侧各50m的范围划为一级水源保护区ꎬ保护区内禁止新建㊁扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目ꎻ②划定一级保护区以外2km的范围为二级保护区ꎬ保护区内不准新建㊁扩建向水体排放污染物的建设项目ꎻ③划定二级保护区以外的总干渠上游流域为准保护区ꎬ在准保护区直接或间接向水域排放废水ꎬ均必须符合国家及地方规定的排放标准ꎮ(2)设置隔离防护措施ꎮ①在总干渠两侧设立护栏ꎬ避免一些意外事故对水质产生的影响ꎬ比如游泳㊁洗衣及牲畜进入渠道等ꎻ②在总干渠两侧一级保护区内种植防护林ꎬ防止泥沙㊁尘土及一些废物垃圾随风进入总干渠而对渠道水质造成污染ꎮ(3)保护渠道沿线生态ꎮ①防止农业生产活动对总干渠附近区域的植被的破坏ꎬ植树造林ꎬ封沙固丘ꎬ防止水土流失ꎻ②在地面与总干渠渠顶高差较大的渠段ꎬ应采取必要的护坡㊁衬砌措施ꎬ防止地面崩塌或泥石流等直接进入总干渠ꎬ从而影响到水质ꎮ(4)水质污染应急管理ꎮ①建立总干渠水质监测81㊀第3期㊀㊀㊀尹㊀炜ꎬ等:南水北调中线总干渠水质管理问题与思考系统ꎬ实现连续的水质监测ꎬ及时发现污染事故ꎬ并及时发送水质和事故信息ꎬ以便采取对策措施ꎻ②加强对干渠水质污染的风险管理ꎬ严格管理跨渠公路和铁路桥两端附近及桥面ꎬ特别是对装载有毒有害物品的车辆的管理ꎮ2.3㊀总干渠水质保障措施的现状情况按照环评报告和环评复核报告的设计要求ꎬ中线工程在建设过程中充分考虑到了外界污染源对于总干渠水质的影响ꎬ建立了系统的水质保障体系ꎮ(1)通过建立立体交叉㊁封闭围栏㊁水源保护区ꎬ确立了中线工程3道防线ꎮ立体交叉指的是将1196km明渠段全部设计成全线封闭立交形式ꎬ利用渡槽㊁倒虹吸㊁左岸排水等手段ꎬ让中线工程与外界河流互不影响ꎮ在总干渠两侧全部布设封闭围栏ꎬ在围栏范围外设置生态带㊁水源保护区ꎬ保护区分为一级保护区和二级保护区ꎬ保护区宽度依据地质条件和地下水扩散特征而定ꎬ其中ꎬ一级保护区的宽度在30~1000mꎮ水源保护区的污染源㊁风险源台账被纳入生态环境部门污染源管理体系ꎮ(2)建立了日常监测体系和应急管理体系ꎮ日常监测体系包括:1个水质保护中心(全面负责沿线的水质保护工作)ꎬ4个固定实验室(负责具体的监测业务)ꎬ13个自动监测站(能实现自动采样㊁自动监测㊁自动传输ꎬ监测参数自动上传到水质系统平台)和30个固定监测断面(定期完成常规水质指标的监测工作)ꎮ通过对危险化学品生产和运输情况进行调查分析ꎬ结合沿线潜在的风险源ꎬ将水体污染物划分为27类㊁388种典型污染物ꎬ有针对性地制定不同污染物的应急处置技术ꎮ为此ꎬ编制了«南水北调中线干线工程水污染应急处置技术手册»ꎬ并与国内公安系统㊁卫生医疗机构等建立了沟通协作机制ꎮ总体来看ꎬ南水北调中线工程总干渠已经建立了比较系统的水质保护体系ꎬ基本上实现了外界污染源对渠道影响的最小化ꎮ3㊀中线工程通水运行后总干渠水质状况及其演变趋势3.1㊀总干渠输水水质状况自2014年12月通水以来ꎬ对总干渠已经连续开展了多年的监测工作ꎬ进水水源各项水质指标(不包括总氮)均能够达到Ⅰ类水的水质标准ꎬ总干渠沿线水质也基本稳定在Ⅰ~Ⅱ类(总氮指标不参评)ꎮ从表1可以看出:①2015年ꎬ总干渠各断面Ⅰ类水质平均占比为22%ꎬⅡ类水质平均占比为78%ꎮ②2016年ꎬⅠ类水质平均占比提高到40%ꎬ2017年和2018年进一步提高到80%以上ꎻⅡ类水质的平均占比相应下降ꎮ可见ꎬ由于对水质保护的高度重视及进行了系统规划ꎬ使总干渠的水质总体良好ꎬ能够满足水质目标要求ꎮ3.2㊀总干渠水质沿程变化趋势虽然总干渠水质类别稳定在Ⅰ~Ⅱ类ꎬ但是主要水质指标存在着明显的沿程变化规律ꎮ图2为总干渠主要水质指标沿程变化趋势ꎬ图中横坐标编号1~15号为河南省ꎬ16~26号为河北省ꎬ27~28号为天津市ꎬ29~30号为北京市ꎮ由图2可以看出ꎬCODMn总体呈增长趋势ꎬ河北省境内出现了小幅峰值ꎬ北京市和天津市境内的逐渐降低ꎬ但下降趋势不显著ꎮ1号陶岔断面平均浓度不到1 800mg/Lꎬ到15号侯小屯西断面ꎬ平均浓度达到了2 000mg/Lꎮ氨氮浓度总体呈升高趋势ꎬ但分段的变化趋势不明显ꎮ1号渠首断面至10号穿黄前ꎬ断面的氨氮浓度波动较大ꎬ但总体浓度水平在0 045mg/L左右ꎬ低于其他断面ꎮ总氮浓度沿程波动较大ꎬ无明显变化趋势ꎬ平均浓度都在0 900~1 000mg/L之间ꎮ总磷浓度总体呈下降的趋势ꎬ但分段的下降趋势不显著ꎮ1号渠首断面至10号穿黄前ꎬ断面的氨氮浓度在0 020mg/Lꎻ11号断面穿黄后ꎬ断面的氨氮浓度开始下降ꎬ至20号东渎断面ꎬ氨氮浓度下降到0 010mg/Lꎮ图2㊀总干渠主要水质指标沿程变化趋势(2015~2018年平均值)Fig.2㊀Variationtrendofmainwaterqualityindicatorsofthemainchannel(horizontalaxisissectionnumberꎬmeanvaluefrom2015to2018)91㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀表1㊀南水北调中线工程总干渠2015~2018年水质状况Tab.1㊀Waterqualityofthemainchannelfrom2015to2018断面编号断面名称2015年水质类别比例/%2016年水质类别比例/%2017年水质类别比例/%2018年水质类别比例/%Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类及以上Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类及以上Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类及以上Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类及以上1陶岔50.050.008.391.7091.78.3091.78.302姚营50.050.008.391.7091.78.3091.78.303程沟33.366.708.391.70100.00.00100.00.004方城25.075.0033.366.70100.00.00100.00.005沙河南16.783.308.391.70100.00.00100.00.006兰河北33.366.7041.758.30100.00.00100.00.007新峰50.050.008.391.70100.00.00100.00.008苏张25.075.0016.783.3091.78.30100.00.009郑湾8.391.7016.783.30100.00.00100.00.0010穿黄前0.0100.008.391.70100.00.00100.00.0011穿黄后41.758.3025.075.00100.00.00100.00.0012纸坊河北25.075.0050.050.0091.78.30100.00.0013赵庄东南16.783.3033.366.70100.00.00100.00.0014西寺门东北25.075.0058.341.70100.00.00100.00.0015侯小屯西8.391.7050.050.00100.00.00100.00.0016漳河北8.391.7050.050.00100.00.00100.00.0017南营村8.391.7058.341.7066.733.3083.316.7018侯庄8.391.7058.341.7075.025.0075.025.0019北盘石16.783.3075.025.0050.050.0083.316.7020东渎0.0100.0058.341.7083.316.7083.316.7021大安舍8.391.7050.050.0058.341.7083.36.7022北大岳8.391.7050.050.0075.025.0083.316.7023蒲王庄8.391.7041.758.3050.050.0066.733.3024柳家佐16.783.3058.341.7058.341.7066.733.3025西黑山16.783.3058.341.7083.316.7050.050.0026霸州25.075.0050.050.0058.341.7058.341.7027王庆坨50.050.0066.733.3091.78.3033.366.7028天津外环河25.075.0058.341.7091.78.3025.075.0029惠南庄16.783.3058.341.7066.733.3066.733.3030团城湖------75.025.010050.050.00平均21.678.4040.259.8085.015.0083.116.90㊀注:所有断面每月监测1次ꎬ每年12次ꎮ3.3㊀总干渠水质时间尺度变化趋势从时间尺度上看ꎬ总干渠主要水质指标也存在着比较明显的演变趋势(见图3)ꎮCODMn在2015年和2016年波动较大ꎬ最高超过了2 700mg/Lꎬ平均为1 900mg/L左右ꎻ2017年和2018年CODMn浓度趋于稳定ꎬ平均浓度在1 600mg/L左右ꎬ总体浓度有所降低ꎮ氨氮浓度总体呈下降趋势ꎮ陶岔断面的氨氮浓度波动较大ꎬ呈现出明显的季节变化ꎬ其中峰值在2ꎬ3月份出现ꎬ2015年3月最高浓度达到了0 170mg/Lꎬ2016年2月达到的峰值也为0 170mg/Lꎮ2017年开始氨氮浓度变化逐渐趋稳ꎬ浓度均在0 060mg/L以下ꎬ平均浓度在0 030mg/L左右ꎮ总氮浓度总体上有上升的趋势ꎮ2015~2017年ꎬ陶岔断面总氮浓度基本稳定ꎬ波动幅度较小ꎬ平均浓度在0 900mg/L左右ꎻ2018年总氮浓度明显升高ꎬ2月份最高达到了1 760mg/Lꎬ随后出现下降的趋势ꎮ总磷浓度随着时间的变化其变化趋势不显著ꎮ陶岔断面2015~2016年的总磷浓度呈上升的趋势ꎬ2016年10月份最高达到了0050mg/Lꎮ图3㊀总干渠典型断面水质逐月变化趋势Fig.3㊀Thechangeofwaterqualityintypicalsectionofthemainchannelmonthbymonth02㊀第3期㊀㊀㊀尹㊀炜ꎬ等:南水北调中线总干渠水质管理问题与思考4㊀长距离大型人工输水渠道的水质影响因素分析㊀㊀从主要水质指标的时空变化趋势可以看出:总干渠渠水质变化并不是简单的自净衰减过程ꎬ尤其是CODMn的变化趋势与规划设计阶段环评报告对CODMn的预测结果存在着很大的差异ꎮ中线总干渠输水距离长ꎬ建设规模大ꎬ人工干预强ꎬ这种长距离大型输水渠道受外界影响的因素多ꎬ渠道本身也会产生内部演化ꎬ水质的影响因素可能比规划设计阶段考虑的影响因素更为复杂ꎮ4.1㊀长距离输水过程中的外界潜在输入源对水质的影响㊀㊀降雨降尘和桥面径流等可能是南水北调工程总干渠长距离输水过程中影响水质的重要因素ꎮ尽管在规划设计阶段降雨降尘等因素对水质的影响不显著ꎬ但近些年来ꎬ华北地区大气污染突出ꎬ城镇快速发展ꎬ大气干湿沉降㊁桥面径流等对水质的影响都可能明显增大ꎮ在风险源方面ꎬ除环评复核报告提到的危化车辆桥面倾覆和汛期雨洪漫溢外ꎬ地下水内排也可能会对总干渠水质造成影响ꎮ(1)大气干湿沉降ꎮ根据总干渠现场雨水监测数据及相关研究成果[1]ꎬ干渠雨水中SS平均浓度达到30 000mg/Lꎬ总氮平均浓度达6 850mg/Lꎬ氨氮平均浓度约为2 760mg/Lꎬ总磷浓度为0 030mg/LꎬCODCr浓度为19 750mg/Lꎬ雨水中污染物浓度明显高于总干渠水体ꎮ对大气干沉降的研究表明ꎬSS㊁氨氮㊁TN㊁TP的大气干沉降通量分别为25 000ꎬ0 918ꎬ1 968g/m2和0 019g/m2[2-4]ꎬ华北地区大气污染问题突出ꎬ总干渠的干沉降通量可能会更大ꎮ(2)桥面雨水径流ꎮ中线总干渠明渠段与公路交叉桥梁有736座(未考虑民用生产桥)ꎬ除穿越高速公路和市区公路桥采用双向多车道以外ꎬ一般桥梁采用双向两车道ꎮ根据李贺等人的研究[5]ꎬ我国高速公路㊁高架桥雨水径流污染物浓度较高ꎬSS浓度可达到127 000mg/LꎬCODCr浓度约为25 500mg/Lꎬ氨氮浓度为2 740mg/Lꎬ总氮浓度为6 390mg/Lꎬ远高于总干渠水体ꎮ(3)汛期雨洪漫溢ꎮ总干渠沿线穿越大小河流众多ꎬ目前许多本地河沟水质污染严重ꎬ截流沟内因接纳污水几乎变成排污沟ꎮ虽然流域面积大于20km2的河道ꎬ其交叉建筑物的防洪标准按100a一遇洪水设计ꎬ300a一遇洪水校核ꎬ建筑防洪等级较高ꎮ但是调查发现ꎬ仍然存在着一些风险点ꎬ比如部分左岸渡槽无排水通道ꎬ形成盲肠段ꎬ汛期雨污水易通过渡槽漫溢入渠ꎻ部分截流沟积存污水ꎬ且受垃圾壅堵而排水不畅ꎬ汛期易漫溢入渠等ꎮ(4)地下水内排ꎮ由于总干渠全线主要沿山前布置ꎬ采用重力自流方式输水ꎬ进而产生了大量的深挖渠段(渠外地下水位高于渠内水位)ꎬ为了防止地下水扬压力对总干渠造成破坏ꎬ对地下水位高于渠底或存在局部上层滞水的地段ꎬ设计了外排段和内排段ꎮ外排段通过将干渠附近的地下水自排或抽排相邻地表水系减压ꎬ内排段将地下水通过单向逆止阀排入总干渠减压ꎮ内排方式是地下水进入输水渠道的主要途径ꎬ内排段地下水与总干渠水常常存在着直接的水力联系ꎬ在地下水受污染的条件下ꎬ地下水内排可能对总干渠水质造成影响ꎮ将上述因素定量对应至浓度贡献是一项复杂的工作ꎮ梁建奎等人[1]对主要影响因素的贡献量进行了初步估算ꎬ以氨氮为例ꎬ雨水贡献量为0 059mg/Lꎬ大气干沉降贡献量为0 029mg/Lꎬ桥面雨水径流贡献小于0 001mg/Lꎮ然而ꎬ在长距离输水过程中ꎬ污染源强的动态变化ꎬ时间尺度的滞后效应ꎬ空间尺度的累积效应ꎬ这些因素的相互叠加会造成各项影响因子在不同时间和不同渠段产生不同的影响ꎮ目前对这一问题还缺乏系统的研究ꎮ4.2㊀跨区域输水条件下水化学过程改变对水质的影响㊀㊀天然水体的水化学过程是影响污染物迁移转化和水质状况的重要因素[6 ̄7]ꎬ常见的水化学过程包括沉淀和溶解㊁氧化和还原㊁吸附和解吸等ꎮ在天然河流中ꎬ沉淀和溶解过程控制了很多金属离子的浓度水平ꎬ比如钙㊁镁㊁铁㊁铝等ꎬ这些离子的沉淀和溶解过程与磷㊁硫等元素的循环转化过程密切关联[8 ̄9]ꎮ氧化还原过程在天然水体中更加普遍ꎬ它决定了铁㊁锰㊁硫等很多溶解性物质的存在形态ꎬ尤其是控制了有机污染物的降解和净化[10 ̄11]ꎮ吸附和解吸也是影响水体污染物分布和归宿的重要机制ꎬ超过50%的污染物都与胶体和颗粒物通过吸附而结合在一起[12]ꎬ当水体条件发生改变时ꎬ污染物可能重新释放进人水相[13]ꎮ天然水体的水化学过程复杂多样ꎬ而温度㊁pH值㊁溶解氧等是控制这些过程的基础环境因子ꎮ水温几乎控制着所有的水化学过程速率ꎮ跨区域输水条件下ꎬ南北气温差异和季节变化导致总干渠沿线水温形成明显的时空梯度(见图4)ꎬ水温在总干渠各项水质指标的变化过程中都起到了非常关键的作用ꎮ比如水温的降低会减缓渠道混凝土中硅酸盐和碳酸钙的溶出速率[14]ꎬ钙离子的溶出变化可能会改变渠12㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀道碳酸盐缓冲系统ꎬ从而导致pH值的变化[15]ꎮ水温的下降会降低有机物的氧化速率ꎬ尤其是微生物酶参与的氧化还原过程[16 ̄17]ꎬ可能是影响CODMnꎬBOD5等有机污染指标浓度变化的重要因素ꎮ水温的降低还增加了溶解氧的饱和溶解度ꎬ从而造成总干渠溶解氧沿程呈现明显的升高趋势ꎮ12345678910111213141516171819202122232425262728291817161514/℃30图4㊀总干渠沿线水温变化(断面水温为2015~2018年平均值)Fig.4㊀Changesinwatertemperaturealongthemainchannel(thesectionwatertemperatureistheaveragevaluefrom2015to2018)pH值也是影响各项水化学过程的关键因素ꎮ比如pH值降低会造成淤积物磷释放大幅增加ꎬ同时也会影响水体中溶解性磷的活性[18]ꎻpH值过高和过低都会减缓氨氮的氧化速率[19]ꎬ影响水体氨氮的浓度ꎻpH值过高还会导致已经形成的氢氧化物溶解ꎬ比如氢氧化铝在过高的pH值下会形成偏铝酸根离子ꎬ导致水中的铝离子含量上升[20]ꎻ悬浮颗粒物对铜㊁锌等金属离子的吸附能力对pH值的变化十分敏感[21]ꎮ从总干渠沿线的pH值变化(见图5)可以看出ꎬ渠首附近的pH值略微超过8 0ꎬ但河南省境内pH值上升很快ꎬ河北省境内的pH值基本稳定在8 2以上ꎮpH值的时空梯度驱动的水化学过程变化可能也是影响总干渠水质变化不可忽略的因素ꎮp H图5㊀总干渠沿线pH值变化情况(各断面的pH值为2015~2018年平均值)Fig.5㊀ChangeofpHvaluealongthemainchannel(pHvalueofeachsectionisaveragevaluefrom2015to2018)当前ꎬ对于南水北调中线工程总干渠水化学过程的研究还非常有限ꎬ对水质变化的温度效应和pH值效应缺乏定量的认识ꎬ对溶解氧㊁二氧化碳㊁金属离子㊁溶解性有机质等基础要素与总干渠水质指标的关联耦合过程也缺乏基本的了解ꎮ总干渠水质变化的水化学机制机理还有很大的探索空间ꎮ4.3㊀人工渠道生态系统演变对输水水质的影响南水北调中线工程总干渠全部为混凝土结构ꎬ但随着运行时间的延长ꎬ渠道生态系统逐渐形成ꎮ监测结果显示ꎬ2015年以来ꎬ总干渠就出现了藻类增殖的现象ꎬ断面藻密度平均值范围为442万~889万cell/Lꎬ呈现 南低北高 的特点ꎮ2015年有3个藻类快速增殖时期ꎬ分别为春季的3~5月ꎬ夏季的6~7月及秋季的10~11月ꎮ其中ꎬ春季快速增殖期的持续时间明显长于夏季及秋季ꎬ藻密度峰值也最高ꎮ2016~2018年ꎬ总干渠浮游藻密度大幅下降ꎬ边坡底栖藻类生长增加ꎬ底栖藻类脱落后分散进入水体(见图6)ꎮ随着渠壁附着生物的生长和脱落ꎬ总干渠水体携带的泥沙㊁藻类等ꎬ在退水闸前㊁分水口前等区域造成了不同程度的淤积物累积ꎮ另外ꎬ2016年ꎬ还在总干渠倒虹吸内壁上有缝和不光滑的区域首次发现了成团状的淡水壳菜ꎮ总体来看ꎬ总干渠生态系统正处于一个稳定过程中ꎬ生物类型以藻类和一些低等生物为主ꎬ物种群落相对单一ꎮ图6㊀底栖藻类的生长(左)和淡水壳菜(右)Fig.6㊀Growthofbenthicalgae(left)andfreshwatercrustaceans(right)生态系统的演变可能会影响到渠道水体的物质循环和转化过程ꎬ从而对水质造成影响ꎮ监测结果显示ꎬ总干渠藻密度与CODMn存在着非常密切的协同变化关系ꎮ藻密度的峰值通常伴随着CODMn的高值ꎬ而在藻密度较低的时段CODMn也出现低值ꎮ这可能是因为总干渠沿线基本没有外源有机物的输入ꎬ藻类生长过程中代谢产生的有机物成为CODMn的主要来源[22]ꎮ另外ꎬ调查结果表明ꎬ河北邢台李阳河退水闸㊁石家庄洨河退水闸以及天津外环河的出口处淤积较为严重ꎬ底泥吸附的污染物在水流紊动作用下ꎬ可能会释放至水体中ꎮ目前ꎬ总干渠大部分断面的营养元素沉积尚不严22。
南水北调中线总干渠水质变化趋势及污染源分析

南水北调中线总干渠水质变化趋势及污染源分析梁建奎;辛小康;卢路;胡圣;朱惇;唐剑锋【摘要】为了解和掌握南水北调中线总干渠水质状况,依据总干渠26个常规水质断面监测数据,分析了总干渠沿程水质变化趋势.结果表明,主要污染指标(COD Mn、氨氮、总氮和总磷)呈现出沿程增加趋势.根据影响总干渠水质的潜在影响因素,分析了7类污染源(直接水污染、大气粉尘沉降、桥面雨水污染、底泥污染、周边垃圾场淋溶液污染、雨洪污染、受污染地下水)及其可能对干渠水质产生的影响程度,并针对不同污染源提出了防控对策,供管理部门决策参考.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2017(048)015【总页数】5页(P6-9,61)【关键词】水质分析;污染源;潜在影响;输水干渠;重金属污染;南水北调中线工程【作者】梁建奎;辛小康;卢路;胡圣;朱惇;唐剑锋【作者单位】南水北调中线干线工程管理局,北京 100038;长江水资源保护科学研究所,湖北武汉 430051;长江水资源保护科学研究所,湖北武汉 430051;长江流域水环境监测中心,湖北武汉 430010;长江水资源保护科学研究所,湖北武汉 430051;长江流域水环境监测中心,湖北武汉 430010【正文语种】中文【中图分类】X52南水北调工程是世界上最大的跨流域调水工程,是缓解我国北方地区水资源短缺、实现水资源合理配置、保障经济社会可持续发展、全面建设小康社会的重大战略性基础设施。
南水北调中线工程的供水对象主要是城市生活用水和工业用水,水质要求较高。
中线总干渠采取单向单线输水,输水距离长,沿程交叉建筑物和控制建筑物密集,周边水质影响因素复杂,水污染防控面临严峻挑战。
常规水质监测数据表明,干渠主要水质指标CODMn、氨氮、总氮和总磷呈现出沿渠增加的趋势,特别是明渠段污染物浓度增加明显。
为进一步厘清影响南水北调中线工程水质的潜在因素,做好水质保护防控预案,从可能影响干渠水质的潜在污染源出发,初步分析了雨水、大气降尘、桥面径流、底泥释放、垃圾场淋溶液、雨洪污水、受污染地下水等7个污染源对干渠水质的可能影响,提出了防控污染源的管理和工程措施和建议。
南水北调中线工程总干渠水力学仿真模型研究

t h e w a t e r l f o w e q u a t i o n a n d t h e g a t e l f o w e q u a t i o n a r e j o i n t l y s o l v e d , S O a s t o s i mu l a t e t h e d y n a m i c p r o c e s s o f t h e o p e r a t i o n o f t h e
t i o n s .O n t h e b a s i s o f t h i s ,t h e h y d r a u l i c c a l c u l a t i o n mo d e l o f t h e ma i n c a n a l i s e s t a b l i s h e d .T h r o u g h t h e d u a l i t e r a t i v e me t h o d,
摘
要 :以节制 闸为边界 将 南水 北调 中线 总干 渠分 为 若干 子段 ,采 用 闸 门过 闸流 量公 式 、能 量 方程 、
圣维 南( S a i n t — V e n a n t ) 方程组 和低 压 管流 方程 分别 计 算 闸 门水位 流量 关 系、 明 渠恒 定 流、 明 渠非 恒定 流和有 压 建筑物 非恒 定流 , 以此 建 立总干 渠水 力 学计 算模 型 。通过 双重 迭代 方法对 水流 方程 、过 闸流
Wa t e r T r a n s f e r P r c a e c t
HUANG Hu i y o n g ,L I U Z i h ui 。 F AN J i e 。 M AO We n y a o
, ,
南水北调中线工程应急调度目标水位研究

南水北调中线工程应急调度目标水位研究作者:聂艳华黄国兵崔旭刘孟凯来源:《南水北调与水利科技》2017年第04期摘要:以南水北调中线工程为例,建立一维应急调度数值模型,选取典型渠段作为算例,研究中线工程总干渠突发事故应急调度时输水明渠节制闸闸前目标水位的设定对渠道节制闸水位壅高、渠段退水量等参数指标的影响。
研究表明:目标水位的设置直接影响到渠道退水量、渠道最高水位壅高。
闸前目标水位越高,渠道水位壅高越高,但渠道退水量越小。
为提高应急调度的安全经济性应在保证不发生漫顶事故的前提下,尽量加大事故上游渠段节制闸前目标水位。
研究成果可为中线工程应急预案的建立提供参考。
关键词:南水北调中线工程;应急调度;目标水位;数值模型中图分类号:TV68 文献标识码:A 文章编号:1672-1683(2017)04-0198-05Abstract:In this paper,we took the middle route of South-to-North Water Diversion Project as an example,and built a one-dimensional emergency dispatch numerical model of the project.On this basis,we selected some typical canal sections as cases for simulation,so as to study the impact of target water level on the canal parameters (such as water level and discharge volume)in the process of emergency dispatch.The results showed that the target water level directly affected the amount of water discharge and the highest water level before the sluice.The higher the target water level,the higher the water level rise,but the smaller the water discharge volume.To improve the safety and economy of emergency dispatch,efforts should be made to increase the target water level before the sluice as much as possible under the premise of ensuring safety.This research can provide some reference for the contingency plans of the middle route of South-to-North Water Diversion Project.Key words:the middle route of South-to-North Water Diversion Project;emergency dispatch;target water level;numerical model1 研究背景1.1 工程概况南水北调中线工程是平衡水资源空间分布不均,优化水资源配置的重大工程。
河南省南水北调受水区水资源优化配置研究

河南省南水北调受水区水资源优化配置研究作者:苗红昌闫振真来源:《南水北调与水利科技》2008年第04期收稿日期:2008 06 13修回日期:2008 07 02作者简介:苗红昌(1965),女,河南南阳人,高级工程师,从事水利工程规划设计工作。
(河南省水利勘测设计研究有限公司,河南450008)摘要:南水北调中线工程实施后,河南省受水区将形成一个由南水北调水、当地地表水和地下水、城市中水等多种水源的联合供水系统。
针对南水北调来水过程不均,受水区水缺乏必要的调蓄工程等特点,分析制定了水资源配置原则,建立了多水源、多目标联合调算的水资源配置模型,通过长系列供需平衡计算,合理确定了不同受水区域和不同部门间的供需水量,并提出了如何充分利用南水北调水和当地水资源的建议和措施。
为保障受水区水资源可持续利用、水环境得到恢复和改善、促进经济社会可持续发展提供了科学依据。
关键词:南水北调;水资源优化配置;河南省中图分类号:TV213;TV68文献标识码:A 文章编号:1672 1683(2008)04 0013 03Optimization of Water Resources Allocation in Henan in the Mid Route Project of the South to North Water TransferMIAO Hong chang,YAN Zhen zhen(Henan Water & Power Consulting Engineering Co.,Ltd, Zhengzhou 450008, China)Abstract:After implementation of the Mid Route Project of the South to North Water Transfer, joint water supply system will be formed in Henna benefited region by water from the transfer, local surface water, ground water, urban recycled water. The paper has analyzed and established the principle for water resources allocation, its model for co regulation of multi water sources and multi objectives. By balance calculation of demand and supply, water volumes in different areas and departments were determined.Key words:the South to North Water Transfer; optimization of water resources allocation; Henan province1 河南省南水北调受水范围南水北调中线总干渠从陶岔渠首至北京市团城湖全长1-277 km,其中河南省境内渠道长731 km,沿线经过南阳、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳8市34个县(市、区)[1]。