南水北调中线工程输水能力与冰害防治技术研究-中国水利水电科学.pdf

中国水科院科学技术奖2011 年度获奖成果汇编 1.3 南水北调中线工程输水能力与冰害防治技术研究 简要信息 【获奖类型】应用特等奖 【任务来源】“十一五” 国家科技支撑计划项目“南水北调工程关键技术研究与应 用” 【课题编号】水支撑0721 【课题起止时间】2008 年 1 月～2010 年 12 月 【完成单位】中国水利水电科学研究院 【主要完成人】刘之平、吴一红、陈文学、杨开林、苑希民、崔 巍、穆祥鹏、 郭晓晨、刘 舒、郭新蕾、 王 涛、王 琦、付 辉、刘媛 媛、章晋雄 立项背景 南水北调中线工程是缓解我国北方水资源严重短缺、优化水资源配置、改善 生态环境的重大战略性基础设施，是关系我国经济、社会和生态协调发展的重大 工程。总干渠输水距离长达 1432km （含天津干线），其中明渠渠段长 1200km。 3 3 3 渠首设计流量为 350m /s ，加大流量420m /s ；过黄河的设计流量265 m /s ，加大 3 3 3 流量 320 m /s ；进入北京的设计流量为 50 m /s ，加大流量 60 m /s 。工程包含了 大量的倒虹吸、渡槽、暗涵等水工结构，共有 61 个节制闸，88 个分水口为途经 省市供水。工程横穿了长江、黄河、淮河和海河 4 大流域，影响众多地区，线路 长、涉及范围广，总干渠规模庞大，控制节点多，可能出现的水流工况复杂，输 水要求高，而渠道调蓄能力有限。 作为一项复杂的系统工程，南水北调中线工程需要研究的课题多，技术难度 大，从中线长距离调水工程的调水能力和控制过程来看，面临的与输水系统水力 学特性有关的许多问题是此前尚未涉及到的新课题，如总干渠不同运行过程的输 水能力和输水稳定性问题、闸前常水位输水模式实现方式问题、冰期输水能力和 冰害防治措施问题、冰期输水调度模式和管理方法问题、极端冰害应急预案制定 问题等。因此开展南水北调中线工程输水能力与冰害防治技术研究，制定合理可 行的调度运行方案，不但是中线工程输水必须解决的关键技术问题，而且对推动 18 特等奖成果 调水工程的科技进步，对我国的国民经济和经济建设具有重大意义。 详细科学技术内容 本课题的科学技术内容包括： （1）南水北调中线工程输水模拟平台 综合利用地理信息系统、遥感、虚拟现实、数据库、网络、系统集成等高新 信息技术建设南水北调中线工程输水模拟平台，包括二维 GIS 模拟平台、三维 GIS 仿真平台和 WebGIS 信息发布平台，实现中线工程的数值仿真和信息展示。 （2 ） 中线渠道输水系统的水力学数值仿真研究 在充分考虑中线工程各类建筑物特点的基础上，开发可以扩展的水力学数值 仿真平台，分析中线工程的水力特性、输水能力、退水能力、节制闸的响应特性 及输水渠道的稳定性等。 （3 ）渠道运行模式的实现方式研究 与国内外现已建成的调水工程相比，南水北调中线工程线路最长，流量最大， 输水要求高，涉及问题复杂，加之渠道调蓄能力有限，因而其运行控制的难点更 为突出。分析闸前常水位的运行（中线工程的运行方式）特点，提出渠道的运行 方式和控制算法，提高输水渠道的响应速度，实现安全、适时、适量的供水目标。 试验验