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喝上了南水北调进京水,你却不了解其中的高科技 众鼎机械

来源网站: 发布时间:2018.08.09点击次数:

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水北调中线工程主要解决京津和华北地区城市缺水问题,通过将汉江优质水引入北方,缓解京津、华北地区城市用水矛盾,缓和城市挤占生态与农业用水的矛盾,增加工业发展活力,改善生态环境,控制地下水超采。
南水北调中线一期工程设计多年平均调水95亿m3,输水工程(中线干线工程)由南向北基本自流输水,以明渠为主,北京段和天津段采用管涵。干线工程全长1400多km,与之交叉的河流、道路、电力线路等全部采用立体交叉方式,沿线布置渠道、管道、渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞、泵站、节制闸、分水闸、退水闸、保水堰等各类建筑物2385座。
中线干线工程沿线穿越膨胀(岩)土、湿陷性黄土、高地下水、煤矿采空区等不良地质渠道,且沿线无调节水库,在设计、建设、输水调度等方面,面临诸多挑战。
建设期开展的关键技术研究及成果
 
 
 
 
 
 
建设期,中线工程共开展科技项目研究50余项(不包括设计单位开展的三维计算、河工模型试验和施工现场开展的小型试验项目等),其中由于技术难度大,有6个课题被列为国家“十一五”科技支撑计划课题,1个项目被列为“十二五”科技支撑计划项目。这些科技项目取得的创新成果,在工程设计和施工中推广应用,保证了工程建设进度和质量,同时有力促进了国内大型调水工程设计、施工和建设管理技术水平的提高。
1.膨胀土(岩)渠道工程关键技术
南水北调中线工程涉及膨胀土(岩)渠道累计长度约387km,约占输水干线总长的27%。中线工程膨胀土渠段最大挖深达50m左右,且分布地域广,大气及土体干湿变化大,膨胀土胀缩作用更为突出,膨胀土稳定性控制更加困难。与铁路和公路等工程相比,水利工程渠道长年涉水,渠道边坡稳定问题更加复杂。
中线工程膨胀土(岩)的研究成果直接用于工程设计、方案优化、施工和质量控制。值得一提的是,通过研究,对单一换填非膨胀黏性土的方案进行了比较大的优化和调整,有效减少了非膨胀土料的使用,减少了征地与移民,最大程度节约土地资源和降低工程成本,取得了明显的经济效益、社会效益和环境效益。
2.总干渠高填方渠道关键技术
中线工程填方高度超过6m的渠段共长约139.5km,全填方渠道长约66.3km,最大填方高度达23m。高填方一旦失稳,将危及渠道两岸人民群众生命财产安全。
高填方渠道的复杂性主要来自三方面:一是我国没有填方渠道设计规范,目前工程设计主要参照土石坝或堤防设计规范,但中线工程填方渠道设计工况与土石坝或堤防存在很大差别,使得渠道的安全风险大增;二是长距离线性工程沿线地质条件多变、填筑料源不一,加上填筑时间顺序先后差异,渠道差异沉降问题较突出;三是填方渠道风险源多,对这样一个巨型线性工程原有的监测技术难以有效进行实时、连续的监控。
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高填方段回填土厚度检查
该课题研究成果主要体现在四个方面:一是优化了穿堤建筑物与渠道结合部位的设计与施工,减小和控制了沉降差异;二是对渠段分段填筑所形成缺口的回填料、施工工艺和措施等进行优化,缩短了工期;三是提出渠道预警预测指标体系及预警预测模型,进而提出中线工程自动化安全监控的支撑技术与建议方案;四是研制开发了高填方碾压施工质量实时监控技术,为高填方碾压施工质量的全过程、精细化在线控制提供了新的途径。

3.超大口径PCCP关键技术
南水北调中线北京段工程在我国首次采用了4m超大口径PCCP,工程的结构安全和建设质量要求高,超大口径管道的使用对制造、运输、安装、吊装的难度加大,国内没有相关设计、施工规范。
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南水北调中线干线北京段首次采用4m超大口径PCCP
通过该课题,成功解决了超大口径PCCP结构安全与质量控制的关键技术问题。课题研究成果全面运用于南水北调工程设计、建设和试运行中。
4m超大口径PCCP的成功运用标志着我国PCCP的研制和应用技术等取得了历史性突破,对我国PCCP相关规范的制定具有指导意义。
4.穿黄隧洞工程关键技术
南水北调中线穿黄工程是中线的关键性工程。在国内采用盾构方式穿越大江大河尚属首次,且穿黄河段为典型的游荡性河段,地质条件复杂。穿黄隧洞为大型有压水工隧洞,内水压力大于0.5MPa,隧洞内径7m,外径8.7m,并需考虑地震的不利影响。
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图中不同颜色代表不同土质条件,可以看出穿黄隧洞穿越的地层非常不均匀,地质条件复杂,穿黄穿越段距离长、洞径大、水压大,设计及施工难度大
该课题对穿黄隧洞、大型超深竖井的工作性态、抗震特性进行深入研究,并通过穿黄隧洞衬砌1∶1仿真试验研究,真实模拟隧洞水土环境和受力条件,验证设计方案、提出优化措施,提供了试验依据。
5.超大型渡槽关键技术
南水北调中线总干渠包括梁式输水渡槽18座、涵洞式渡槽9座,共计27座。输水渡槽具有跨度大、流量大、体型大、自重大、荷载大、结构复杂等特点,是技术最复杂、工程建设管理难度最大的项目之一。
课题系统地解决了南水北调中线工程上的大流量预应力渡槽设计和施工中的关键技术难题,为渡槽工程的建设及安全运行提供了科技支撑和技术保障。
6.总干渠穿越煤矿采空区问题
南水北调中线工程总干渠通过10多个煤矿采空区及煤矿区,存在压煤和渠道通过采空区的稳定问题。部分煤矿开采年代长,开采过程及形成的采空区条件复杂,国内外缺少成熟的技术手段和相关经验,也没有水利行业相关规范规程作为确定煤矿采空区注浆处理验收标准的依据,工程建设具有挑战性。
课题提出了大型输水渠道下煤矿采空区的基础处理措施及注浆处理的验收标准,成功应用于河南禹州采空区处理工程中。通过对采空区监测数据的有效管理与分析及渠道变形稳定标准研究,开发了禹州采空区沉陷预测预警系统。
7.总干渠供水调度方案
南水北调中线一期工程总干渠工程的供水调度研究在国内没有先例,如何保障如此规模宏大、输水过程状况复杂、控制节点多、技术要求高且渠道调蓄能力有限的总干渠运行安全,是南水北调中线工程必须解决的难点问题之一。
课题建立的供水计划生成模型、冰期输水调度模型、总干渠水力学模型等,是中线总干渠运行调度的技术基础,已充分应用到年度调水方案中。另外研究成果还为调度应急预案提供了技术支撑。
8.中线工程输水能力与冰害防治技术
南水北调中线工程在冬季运行时,黄河以北渠段会出现不同的冰情。本课题通过理论分析、数值模拟和试验模拟相结合的方法,研究南水北调中线干线工程输水能力与冰害防治关键技术问题,为中线工程的运行、调度提供科技支撑。
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