引汉济渭秦岭输水隧洞水力、水质动态模拟分析

发布时间：2020-06-29 13:48

【摘要】：陕西省引汉济渭工程是一项巨型跨流域调水工程,通过汉江引水至渭河,补充了关中渭河沿线几大城市的用水量,缓解了城市用水紧缺的问题,实现了水资源优化调配。秦岭输水隧洞作为连接水源区与受水区的关键工程,全段除黄金峡、三河口泵站、及控制闸以外,无其他可调控工程,当水流流经控制闸到达越岭段之后,管理者将无法主动控制。因此,研究越岭段隧洞水力特性、水质规律,不仅可以保障隧洞自身安全与供水安全,也为提高供水时效、控制水质风险、保证工程的经济效益提供科学决策支撑,具有重要的理论意义与应用价值。本文以引汉济渭泰岭输水隧洞越岭段为研究对象,采用分段求和法、MIKE11 HD、简单水力法、MIKE11 AD、ECO Lab等模型和方法,对隧洞水力特性及基本水质规律进行了研究。本论文取得的主要研究成果如下:(1)针对秦岭输水隧洞复杂断面形态,进行了简化处理;根据水力学公式,计算设计流量下的正常水深、临界水深和临界底坡;利用水深法判别标准,判断水流流态为缓流,底坡为缓坡。(2)建立了 MIKE11 HD模型,模拟了隧洞水流过程,得到水面线及关键断面水位变化;与分段求和法计算的水面线进行对比,计算的水面线一致,相同断面水位误差甚小。结果表明:水面线基本平行于隧洞底板;同一糙率系数,流量越大水面线越高,流量越小水面线越低;同一流量,隧洞糙率系数越大,水面线越高,糙率系数越小,水面线越低,符合水力学基本规律。(3)通过MIKE11 HD模型进行参数试算,设计流量下满足隧洞无压条件的临界糙率为0.0161;设计糙率下隧洞最大流量为76m3/s,与设计报告一致。(4)建立了 MIKE11 AD横型,模拟保守物质A在水流中的流动,获得不同流量的演进时间;与简单水力法计算的流量演进时间对比,各工况下相对误差均保持在0.3%-2.6%;在设计糙率下,输水流量为设计流量70m3/s时,采用简单水力学法得出流量演进时间为9.77h,MIKE11 AD模型模拟时间为10.00h。结果表明:MIKE11 AD模型计算简便,结果直观可靠。同时,相同糙率,流量越大,演进历时越短;相同流量,糙率系数越大,演进历时越长。(5)建立了 IKE11 AD与ECO Lab的耦合模型,以DO、BOD、氨氮为指标,模拟了两种点源位置下隧洞内水质变化过程。结果表明:点源不含DO时,出口断面其浓度峰值随隧洞输水流量增大而减小;隧洞输水流量与点源流量、组分含量一定时,点源位置距离下游出口越近,出口断面物质浓度峰值越大,峰现时间越早;不论点源位于何处,其流量一定时,随着输水隧洞流量的增加,出口断面BOD、氨氮浓度峰值减小,峰现时间缩短;输水隧洞流量一定时,点源流量越大,出口断面BOD、氨氮浓度峰值越高。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV554;TV135;X52
【图文】：

程概况程总体布置省引汉济渭工程是省内的南水北调工程，横穿秦岭山脉，地跨黄河、长江两为调水工程和输配水工程，总体布设如图 2-1 所示。工程水源来自干流黄金流三河口水库为水源，利用黄金峡泵站从黄金峡水库取水，汇集三河口水库水无压输水隧洞送至关中黄池沟，最终进入输配水工程，由南干线和北干线向送【54】。济渭工程计划依据“一次立项，分期调水”的方案进行建设运行，调水量在5 年分别达到 5 亿 m3、10 亿 m3，最终在 2030 年达到 15 亿 m3。当受水区需输水流量时，由三河口水库补水，经控制闸进入秦岭输水隧洞；当受水区需输水流量时，三河口泵站抽水，将多余水量经控制闸通过三河口坝后连接洞库【55】。

图 2-2 引汉济渭调水工程总体方案布置图Fig. 2-2 Water transfer project schematic arrangement of theProject of Water Division from Han to Wei River黄金峡水利枢纽是引汉济渭工程重要水源地，位于汉江干流黄金峡锅滩下游，主要由黄金峡水库、泵站及电站组成【56】。总库容 2.36 亿 m3，调节库容 0.92 亿 m3，主要任务是存蓄汉江水与兼顾发电。三河口水利枢纽亦是调水工程水源地之一，位于汉中佛坪县三河口村，主要由三河口水库、泵站、电站组成。总库容 6.81 亿 m3，调节库容 5.5 亿 m3，对子午河来水进行调蓄并通过泵站抽水存蓄黄金峡多余来水，在工程中起着重要的调蓄作用。秦岭输水隧洞包含黄金峡-三河口段、控制闸、越岭段三部分。黄三段隧洞入口位于黄金峡坝后左岸，接泵站出水池，出口位于三河口坝后右岸，与该处控制闸相接；越岭段隧洞与控制闸相接，入口布设于三河口坝后右岸，出口位于关中黑河右岸支流黄池沟内2.1.3 输配水工程概况

【参考文献】

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本文编号：2733938