南水北调工程研究（精选12篇）
南水北调工程研究 第1篇
南水北调中线某分水口门至M市区供水管线工程为南水北调面上配套工程, 起始点位于南水北调总干渠某分水口门出口, 管线全长2.88km, 桩号JX0+000~JX1+500段管底线管底高程138.0~135.3m, 平均坡降1.8‰, 除十二里河段, 桩号JX1+500~JX2+880段管底线较平缓。
1. 地质概况。
该管线所经地区主要地貌单元为岗地, 地势西北高东南低。桩号JX0+000~JX1+710段地面高程150.0~126.0, 平均坡降1.4%;但在JX1+550~JX1+710段地面高程143.0~126.0, 地形坡降6.5%, 为十二里河冲刷侵蚀所致。JX1+710~JX2+000段为十二里河段:十二里河属侵蚀河流, 下切深度4~5m, 河谷内地面高程122.0~123.0, 河谷两侧地势较为平缓, 地面高程126.0~127.5m。桩号JX2+000~JX2+880段地面高程127.5~132.5m, 地面平均坡降4.5‰。勘查范围内地层主要为上第三系河湖相沉积层及中更新统冲、洪积层。
2. 区域稳定性。
工程场区大地构造单元属秦祁褶皱系, 二级构造单元属南襄拗陷, 三级构造单元属南阳凹陷、新野凸起和襄枣凹陷;区域新构造分区属秦岭大别山隆起区的南襄拗陷中强沉降区中部, 区域构造线走向北西、北为主。根据《南水北调中线一期工程可行性研究总报告》中资料显示, 新第三纪以来, 场区附近断裂活动性明显减弱或停止活动, 断裂在新构造期内有一定的活动性, 但与现代中强以上地震关系不明显。
3. 水文地质条件。
工程区属亚热带季风型大陆性气候区, 受季风转换影响, 四季更迭分明, 温暖湿润, 降雨多集中在夏秋两季, 年降水量816毫米。工程场区主要河流为十二里河, 十二里河段地下水属松散层孔隙水, 具承压性, 承压顶板高程120.10m, 勘察期间测得地下水位122.90m, 承压水头1.80m, 主要含水层为中更新统中细砂。据调查, 该段内及附近群众多利用该层成井取水以作生活之用。试验表明:粉质粘土渗透系数6.010-7~3.210-6cm/s, 平均1.510-6cm/s, 属极微透水~微透水, 中细砂的渗透系数1.010-3cm/s, 属中等透水层。场区内取地下水样一组做水质简分析, 结果表明地下水化学类型为HCO3-Ca型, 属中性淡水, 对砼不具腐蚀性。
二、线路的工程地质条件
1. 线路的地质结构。
综上所述, 场区地质结构划分粘性土均一结构、粘砂双层结构。即桩号JX0+000~JX1+710段、JX2+000~JX2+880段为粘性土均一结构;JX1+710~JX2+000段 (十二里河段) 为粘砂双层结构。
2. 土体物理力学性质。
第 (1) 层粉质粘土 (alpl Q2) :天然干密度范围值1.56~1.64g/cm3, 平均值1.60g/cm3;液性指数范围值0.22~0.48, 平均值0.36, 为可塑状;压缩系数范围值0.131~0.197MPa-1, 平均值0.159MPa-1, 具中等偏低压缩性;标贯击数13~21击, 平均16.2击, 属很硬土;本层自由膨胀率32.0%~61.5%, 平均值41.7%, 具弱膨胀潜势。第 (2) 层中细砂:标贯击数28~29击, 平均28击, 结构中密。
3. 线路工程地质问题:
根据地形地貌、地层时代、土体结构类型、土体物理力学特性及其渗透性、特殊岩土体特性、地下水赋存特征等水文工程地质条件, 结合渠道开挖深度、地下水位与渠底板关系等因素, 沿线场区存在的主要工程地质问题是岩土的膨胀性、边坡稳定和施工排水问题。现对各种工程地质问题分别进行评价如下:
岩土的膨胀性:膨胀岩土遇水易膨胀崩解, 对边坡稳定性危害很大。本次勘察取原状土样及散状样做膨胀性试验, 结果显示, 第 (1) 层粉质粘土自由膨胀率32.0%~61.5%, 平均41.7%, 具弱膨胀潜势。
边坡稳定问题:桩号JX0+000~JX0+560段基槽开挖深度5~12m, 桩号JX0+560~JX1+710、JX2+000~JX2+880段基槽开挖深度3~9m, 属中等边坡, 边坡岩性主要为第 (1) 层粉质粘土, 边坡稳定性较好。十二里河段, 为粘砂双层结构, 第 (2) 层中细砂为承压含水层, 承压水头1.80m, 在基坑施工中存在地下水突涌的可能;过河建筑物若采用倒虹吸的形式, 基槽开挖深度最深可达9m, 组成边坡的地层结构为粘砂双层结构, 加之地下水的影响, 工程地质条件较差, 开挖边坡的稳定性差。
施工排水问题:在第Ⅱ工程地质段为穿十二里河段, 管线在穿十二里河时管底部分位于第 (2) 层细砂中, 具中等透水性, 该层地下水具承压性, 且水量丰富, 因此存在基坑降压排水问题, 需采用降排水措施;十二里河为常年性流水, 汇水区域多为岗地, 在雨季暂时性洪水的可能性较大;且该段河谷较窄, 过水面较小, 因此采取施工导流措施并要尽量避开雨季施工。
4. 工程地质条件及评价:
场区地层简单, 地层分布稳定, 桩号JX0+000~JX1+710段、JX2+000~JX2+880段地质结构为粘性土均一结构, 管底线主要位于第 (1) 层粉质粘土 (alpl Q2) 中, 该层强度较高。开挖基坑临时边坡高度一般5~9m, 最大12m左右, 且具弱膨胀潜势, 影响边坡稳定, 建议开挖边坡坡比采用1∶1.25~1∶1.75, 对于边坡高度较高的地段, 可采用复式边坡, 中间留设马道, 并对边坡采取妥善保护措施, 施工中对建基面预留保护层。十二里河段地质结构为粘砂双层结构, 若采用倒虹吸的形式, 基槽开挖深度最大9m左右, 倒虹底板位于第 (2) 层中细砂中。中细砂层为承压含水层, 具中等透水性, 水量丰富, 存在施工降排水问题。建议开挖边坡坡比:土层1∶1.25~1∶1.75, 中细砂层1∶1.50~1∶2.00, 另外做好施工导流工作。
三、结论与建议
1.工程区所处地貌主要为岗地, 勘探范围内揭露的地层主要为第四系中更新统冲、洪积粉质粘土、细砂及上第三系粘土岩。桩号JX0+000~JX1+710段、JX2+000~JX2+880地质结构为粘性土均一结构, 桩号1+710~2+000段 (十二里河段) 地质结构为粘砂双层结构。
2.供水管线存在主要工程地质问题是边坡稳定和施工排水问题。桩号JX0+000~JX0+560段基槽开挖深度5~12m, 桩号JX0+560~JX1+710、JX2+000~JX2+880段基槽开挖深度3~9m, 组成边坡的地质结构为粘性土均一结构, 建议施工开挖边坡坡比1∶1.25~1∶1.75, 对于开挖高度较高的地段采用复式边坡, 中间设置平台, 并对边坡采取妥善保护措施。十二里河段管线部分位于第 (2) 层中细砂中, 该层为承压含水层, 存在基坑排水及基坑突涌问题, 需采取必要的排水措施;该段基槽开挖最深可达9m, 加之地下水的影响, 建议基坑开挖采用复式边坡, 土层边坡坡比采用1∶1.25~1∶1.75, 中细砂层边坡坡比采用1∶1.50~1∶2.00。十二里河雨季发生暂时性洪水的可能性较大, 且该段河谷较窄, 建议避开雨季施工。
3.管线场区地震动峰值加速度为0.10g, 相当于地震基本烈度Ⅶ度区。4.
南水北调工程研究 第2篇
大型水利水电工程建设的特点之一是对生态环境造成的影响较大，这已是较为普遍的问题[1-4].南水北调中线工程，作为一项特大型跨流域调水工程，战线漫长，项目组成较多，涉及区域广泛，工程对生态环境影响的因素众多而复杂。中线工程北京段位于工程末端，主要内容为输水渠道建设，全线拟用管涵方案，因此，北京段对生态环境的影响主要体现在施工期。渠道穿越北京市房山、丰台、海淀3个行政区，全长80.3 km，涉及自然、农业和城市3类生态系统，其中，农业生态系统范围最广，其环境影响是评价重点。
本文基于大量的环境现状调查，以北京段施工活动及其所涉农业生态系统为研究对象，研究了各项施工活动对沿线农业生态系统产生影响的对象、范围和程度，分析了其影响特点，确定了重点保护目标，提出了对策措施，从环境保护的角度为工程设计、施工提供了科学依据。本文的研究成果对南水北调工程实施有重要的现实意义。
1、工程概况
南水北调中线工程北京段，起点为与河北省相接的北拒马河中支南岸，终点为团城湖，自南而北跨越房山、丰台、海淀3个行政区，全长80.3 km，工程地理位置见图1.工程主要建筑物包括北拒马河暗渠（约1.7 km）、惠南庄泵站（155 m）、加压管道（约57.1 km）、大宁调压池（70 m）、永定河倒虹吸（约2.6 km）、卢沟桥倒虹吸（约5.2 km）、西四环倒虹吸（约12.7 km）和团城湖明渠（约800 m）。设计流量为50 m3/s.永久占地80.7 h平米，临时占地713.5 h平米.工程建成后，从丹江口水库引水，多年平均向北京市供水10亿立方米，通过联合调度，实现水资源的合理利用，解决北京市的水资源紧缺问题。工程总投资约67.8亿元，施工期为3 a.2、工程沿线环境现状
2.1 自然环境工程位于北京市西南太行山山前区，为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温11℃～12℃，多年平均降水量595 mm，多集中在夏季。全年无霜期为180～200 a.冬春季多风沙。沿线河流主要有北拒马河、永定河、大石河，交叉处均已多年干涸。
工程穿越区可划分为低山丘陵区和倾斜平原区两大部份，长度基本各占一半，呈现出两端低、中间高的特点。两端分别为拒马河、永定河冲洪积扇的中上部，高
程一般为50～60 m；中间低山丘陵区分布于石窝～瓦井以及牛口峪～贺照云一带，高程一般为60～90 m.干渠沿线土壤以砾质轻壤质为主，砾质砂壤及中壤次之。平原地区土壤主要是冲洪积物，以轻壤质为主。沿线无原生植被和自然保护区，林木覆盖率较低，占总面积的5.2%（以渠线两侧2 km统计），主要为人工经济林、城市绿化带和生态公益林，除银杏外，均为普通树种。
2.2 社会环境工程涉及3个行政区，总面积约2 831 km2，人口约435万人。房山区主要从事种植业生产，是北京市主要粮果产区之一，全区耕地面积占总面积的20.4%.丰台区以房地产、商贸业、服务业、旅游业等第三产业为经济主导产业。海淀区是国家重点建设的文化教育科研基地，全国著名的高新技术产业区和文化教育区。
区域内（渠线两侧2 km范围）面积最大的土地利用类型为耕地，占总面积的47.6%，多为旱田，且集中在房山区；居民地面积占总面积的30.1%，仅次于耕地；干河道、河渠面积占总面积的5.9%，为第3大类型；林地、绿地面积占总面积的5.2%；其它类型的面积均小于3%.施工对农业生态系统的主要影响
按所占土地利用类型的不同，可将渠道划为2段：郊区段和城区段。郊区段：从渠首至永定河倒虹吸出口，长约61 km，主要位于房山区，占用的主要土地类型为耕地；城区段：从永定河倒虹吸出口至团城湖，长约19 km，位于丰台区和海淀区，多为地下施工。因此，施工对生态系统的主要影响体现在对农业生态系统的影响，地点集中在房山区。
3.1 对表土的影响表土是植物生长的根本，是构成生态金字塔的基础。它是由微生物及各种生物，在漫长岁月的加工下，形成的松软且富含营养成分的土壤。如果没有表土，就无法形成丰富的生态系统。土地一旦失去表土，生产力就很难恢复，植物无法生长。
在工程沿线拒马河、永定河冲洪积平原上，表土层一般较薄（30～60 cm），表土以下均为砂石、土壤、砾石的混合物，因此，区域内土层结构较为脆弱。施工开挖深度一般7～9 m，开挖活动扰动土层，将表土以下的沙石层翻上地面，易造成土壤沙石化，使土层结构发生不可逆转的变化。一旦土层结构遭受破坏，失去表土，植物、农作物将难以生长。
3.2 临时占地对农业生产的影响房山区山地多、平原少，人口密度大，加上城镇化发展，区域耕地资源紧缺。据实地考察，工程沿线40处村庄一般人均耕地0.03～0.04 hm2（如大苑上村），个别土地资源较多的村庄人均0.05 hm2（如惠南庄村），部分村庄耕地不足0.02 hm2（如大宁村），也有村庄几乎无耕地（如城关镇的西街村、洪寺村）。农业灌溉多取自地下水，由于水资源不足，农业生产受到极大限制。耕地一般为旱田，种植玉米、小麦，因缺水，蔬菜地非常少。部分村庄，由于土壤贫瘠和水源匮乏，将大量耕地改种苗圃，以获取更好的收益。
施工临时占地713.5 h平米，包括各类堆料场，工程指挥部、停车场、生活区、临时工厂、混凝土拌和站、水泥、钢筋仓库、炸药库、油库、综合仓库，布置于渠线两侧。其中，占用耕地376.9 h平米、苗圃69.4 h平米、果园28.1 h平米，涉及房山区众多村庄（调查统计有37个自然村）。除西甘池、皇后台、大苑上村等局部地区位于山前丘陵地带，耕地类型为起伏缓坡地外，其它地区多位于北拒马河、大石河和永定河冲洪积平原上，土壤肥沃，属于国家基本农田保护区。
据估算，施工临时占用的国家基本保护农田总面积约280 h平米，占临时被占耕地面积的2/3.如果渠道建成后永久占用这些土地，将造成本区耕地资源的减少，加剧耕地资源紧张的矛盾，影响村民的粮食自给能力。同时，这与国家保护基本农田的基本国策也相违背。因此，本着尽量减少占用耕地的原则，工程建成后，应立即对施工期间临时占用的农田进行复耕，并尽可能的减少永久占用的农田面积。对耕地受影响的农民及时按规定补偿。
施工临时占用耕地376.9 h平米，因战线较长，施工采取分段式，以施工占地平均时间2年计，耕地年产量9 000 kg/h平米计，则施工期间共计少生产粮食约6 784 t，减少收入约6 78.4万元。
施工临时占用果园28.1 h平米，需拆迁果树93 875株。以果树产量7 500 kg/h平米计，施工期间共计减少生产果实约421 t，减少收入约126万元。
施工临时占用苗圃69.4 h平米，需拆迁树苗485 008株。参考拆迁补偿费，以平均每株20元计，则施工临时占用苗圃共减少村民970万元的收入。
由上可见，施工临时占地对沿线农业生产影响较大。由于耕地是农民生存的基本，是一种永恒的物质条件。因此，工程实施中应把保护农田放在特别重要的地位。
3.3 对农村饮用水源的影响由于区域地表水资源匮乏，郊区村镇饮用水源大多取自地下水。一般地下水水位较深，旱季用水较为紧张。尤其房山区的大苑上村、大宁村的水源问题突出，在此为例进行分析。
大苑上村，农户300户，约980人。由于地下水位下降，致使部分水井断水，目前仅一处水井未断（直径约6 m，水深15～16 m），只能在每日中午提供1 h水源。井里设有30多台水泵，供村里生活用水、农业灌溉和农副业用水。村里平均每户用水200 L/d，农户日常生活及农副业生产都受到水源不足的影响与限制，旱季用水困难较大。水井正位于输水渠道开挖区，施工时如果处理不当，会对村民生活与生产造成严重影响。
大宁村，农户380户，人口1 300人左右。村内近年已开采不出地下水，唯一的水源来自大宁水库内的一处深水井（深约28 m）。施工开挖时，将破坏水井及供水系统，处理不好会影响村民的生产与生活。
此外，郊区段施工区设有15处营地，均靠近村庄，生活用水就地取用，在旱季会形成抢水局面，给缺水村庄造成影响。
3.4 对农村节水灌溉设施的影响工程沿线农业节水灌溉管网已基本普及。根据北京市“十五”规划，平原地区将全面实现农业节水。
据现场调查，除局部渠段（如南泉水河、马刨泉附近）地下水位较浅，有泉水出露，水源较丰富，未实行节水灌溉措施外，平原区农田灌溉一般都采用喷灌方式，因此，农田（主要是国家基本保护农田）内埋设有大量的喷灌管网，一般为直径40 cm左右的塑料管，埋深约70 cm，造价约为4 500元/hm2.渠道施工开挖会破坏农田喷灌管网。由于这些管网相互联通，具有整体统一性，因此，施工开挖，不仅破坏局部被占地段的管网，而且可能截断整个村庄的管网系统，影响农田灌溉，进而影响农业生产。对策与措施
4.1 优化设计方案
4.1.1 选址优化 施工营地、临时工厂等工程辅助性临时设施，占用农田较多，对农业生产影响较大，由于这些辅助设施的选址相对比较灵活，工程设计中应当遵循保护农田的原则，进行选址优化。
优化原则包括：缩减营地数量，以减少环境影响范围，利于施工期统一管理，节约工程投资；尽量不占用国家基本保护农田，必须占用时，应当考虑所占地的可
恢复性问题；尽量租用现有场地、院落，减少占地和新建工程的废水、废气、废渣等对周围环境的影响。
4.1.2 前期勘测 施工营地选址尽量离开缺水村庄一定距离，避免施工用水加重当地用水矛盾。重点做好大苑上村和大宁村的地质水文勘测及可替代水井的选址工作。
对被占地区的农田灌溉设施进行详细调查，为施工前期修建替代管道提供基础资料。
4.1.3 合理安排工期 占用农田的渠道施工尽量在秋收以后或冬季进行，以减少农业生产损失。
4.2 工程措施
4.2.1 保护表土 施工中应采取严格的措施保护表土，避免造成不可恢复的影响。施工开挖时，将表层土（建议厚度约50 cm）单独收集堆放，并采取水土流失防治措施。施工结束后，先将地下土回填，之后再将表土均匀覆盖于表面，将场地进行平整，以减轻对耕地质量的影响。施工中临时踏压的土地会硬化、板结，在施工结束后应立即翻耕，恢复其疏松状态。
4.2.2 水源保护 在前期勘测的基础上，对需挖占水井的村庄（如大苑上村），施工前，另挖水井，保证村民用水。对距离施工区较近，可能受施工影响的水井（如大宁村），应在其周围建立围护设施，保护水井水质，防止施工废水、废气、废渣对其污染。
4.2.3 修建节水灌溉设施 如果施工区开挖破坏村内喷灌的主管道，则在开挖前，另行修建替代管道，避免中断当地的农业灌溉。施工营地、加工厂如占用农田，尽量不要占用布有主管道的地段，如占用，也应在开挖前，另行修建替代管道。
4.3 管理措施在开挖、取土、运输、填筑过程中，加强施工管理，减少水土流失。尤其是夏季，天气易变、雨水较多，松散土料极易随水流失，不宜露天大量堆放。
对施工营地用水进行管理，节约用水，减少浪费。
加强施工队伍的管理，严格各项规章制度，教育施工人员注意保护环境、提高环保意识，避免施工机械、人员对占用场地周围其他农田的破坏。施工中的环境保护措施可按北京市建委及环保局的有关规定执行。
4.4 资金补偿工程临时占地，补偿金应足额、及时、到位，严格按照政策与合同实行。工程建成后，应对被占用农田的农民补偿复耕费用。对挖占节水灌溉设施的农田，也可以采用补偿措施解决。结论
（1）南水北调中线工程北京段施工对农业生态系统的影响集中于房山区，主要表现为扰动表土、减少农业生产、影响饮用水源、破坏节水灌溉设施等几个方面。
（2）工程沿线平原区，表土层一般较薄（30～60 cm），土层结构较脆弱。施工活动扰动地表，将表土以下的沙石层翻上地面，易造成土壤沙化，使土层结构发生不可逆转的变化，植物、农作物将难以生长。
（3）工程临时占用耕地376.hm2、苗圃69.4 hm2、果园28.1 hm2，涉及房山区众多村庄，主要为国家基本保护农田，施工占用3 a，对沿线农业生产损失影响较大。
（4）挖占破坏水井、营地用水等，会给沿线村庄饮用水源带来较大影响，尤其以房山区大苑上村、大宁村的问题突出。工程沿线农业节水灌溉措施已基本普及，施工会破坏农田喷灌管网系统，影响农田灌溉，进而影响农业生产。
南水北调工程研究 第3篇
【关键词】南水北调中线膨胀土工程；稳定性；研究进展；处理方法；安全检测分析
南水北调中线工程总干渠明渠段涉及到膨胀土（岩）累计长度约340km，占总干渠全长的24%。膨胀土因其特殊的工程属性，易造成渠坡失稳，对工程安全运行影响很大，因此，膨胀土的处理是南水北调工程的主要技术问题之一。
我国从上世纪60年代起对南水北调中线工程膨胀土问题进行研究，了解膨胀土的工程特性、试验技术以及处理措施，在现场开展“膨胀土渠坡变形和稳定”、“降雨对膨胀土边坡稳定的影响”等现场观测和试验。在国务院正式批复南水北调中线工程总体规划后，选取南阳膨胀土试验段和新乡膨胀岩现场试验段进行现场试验，并进行室内开展了大型静力模型试验和离心模型试验研究，取得了重大进展。
一、南水北调中线膨胀土（岩）问题研究进展
“膨胀土地段渠道破坏机理及处理技术研究”以南水北调中线工程的膨胀土问题为工程背景，针对膨胀土（岩）边坡稳定的世界级难题，以国内外最大规模的膨胀土（岩）渠道原型试验为依托，运用地质勘察、现场试验、室内试验、大型静力模型、离心模型试验、数值分析等多种研究手段，有效地解决了膨胀土渠道边坡稳定关键问题，在膨胀土的破坏机理、膨胀土的现场快速判别、膨胀土的强度指标及其试验方法、稳定分析方法以及处理措施等方面均取得了突破性的进展。
（一）有关膨胀土边坡的破坏机理
研究人员根据现场观测和试验研究、结合数值模拟等多种手段，首次明确提出了膨胀土边坡的2种破坏机理，即：裂隙强度控制下的边坡滑动和膨胀作用下的边坡滑动，并从力学机理上分别对这2种模式的破坏过程进行了系统的分析。该破坏模式的提出，重视了渠坡滑动时第一推动力的作用，强调了土体“首次滑动”的原因。该成果为膨胀土边坡处理措施的设计奠定了基础。
（二）膨胀土的边坡稳定分析
膨胀土的边坡稳定分析，是膨胀土边坡设计的基础。研究人员在认真分析了膨胀土的破坏机理以后，提出对于不同的破坏机理应采用不同的分析理论和分析方法。通过一系列实验分析，运用力学和数学方法，归纳数学模型，建立了膨胀土边坡稳定的有限元分析方法。同时提出了反映裂隙空间分布的稳定分析方法，提出了膨胀土渠道边坡的处理原则和思路，从而从理论和实践上系统、完整地解决了膨胀土边坡的稳定分析理论和方法，为有效解决南水北调中线工程膨胀边坡稳定问题奠定了基础。
（三）膨胀土的处理措施研究
在有关膨胀土渠坡稳定的处理措施方面，人们普遍认为，膨胀土的边坡失稳主要为浅层的牵引式破坏，因此，在该课题的研究内容中，处理措施主要是针对膨胀土的“浅层”破坏问题。研究发现：膨胀土边坡不仅在受水增湿条件下会产生浅层失稳，浅层失稳的主要机理为土的膨胀变形；而且存在重力作用下的整体稳定问题，整体稳定受裂隙面强度控制。对于膨胀变形引起的渠坡破坏，采用换填土（包括换填非膨胀土、水泥改性土、土工格栅加筋、土工袋等）的处理措施可以有效地解决膨胀变形作用下的渠坡稳定问题；而对于裂隙强度控制下的渠坡稳定问题则需要采取抗滑桩、锚杆、混凝土框架梁等支挡加固措施。
二、渠道膨胀土（岩）处理施工方法
为了确保膨胀土渠段的施工安全、施工质量及施工进度，南水北调中线建管局依托有关单位对中线膨胀土（岩）问题的研究进展，组织编制了渠道膨胀土（岩）处理施工技术要求，对膨胀土（岩）现场鉴别方法、施工技术、施工控制指标、质量检测方法、安全监测等提出了较为具体的要求，为渠道膨胀土（岩）处理设计和施工提供了有效参考。
（一）膨胀等级划分依据
以自由膨胀率作为划分膨胀等级的主要指标，同时兼顾其它宏观物理特征和其它指标，主要划分依据：当渠段某层土体自由膨胀率大于90%的试样数大于该层试样总量的l/3时，则该层定为强膨胀岩 （土）层，该渠段定为强膨胀岩（土）渠段；当渠段某层土体自由膨胀率大于65%的试样数大于该层试样总量的1/3时，则该层定为中等膨胀岩（土）层，该渠段定为中等膨胀岩 （土）渠段；当渠段某层土体自由膨胀率大于40%的试样数大于该层试样总量的1/3时，则该层定为弱膨胀岩（土）层，该渠段定为弱膨胀岩（土）渠段。
（二）开挖技术要求
由于膨胀岩土渠段具有膨胀潜势，易胀缩，裂隙较发育，强度低，边坡稳定性差。膨胀土（岩）渠道开挖前，须根据现场地形和水文地质情况，做好地表水导引及截排措施和坡面及基坑的积水引排措施。
开挖过程中一般采用分层、分段开挖，为了防止建基面长期暴露在空气中，应预留保护层，并及时进行坡面及基面的防护。
（三）施工技术
南水北调中线工程膨胀土（岩）处理以换填为主，膨胀土处理方法有水泥改性土换填和非膨胀土换填等，膨胀岩处理方法有非膨胀土换填和土工格栅加筋换填等。当工程区附近或渠道开挖有可利用的非膨胀土时，优先采用非膨胀土；无非膨胀土时采用水泥改性土。
1.水泥改性土换填要求
水泥改性土指掺混适量水泥改善膨胀土的膨胀特性，改性效果可从改性土的膨胀性、碾压干密度、渗透特性、抗剪强度、变形模量等方面衡量，并结合工程设计需要综合评价。
水泥改性土填筑前，根据不同的料源及水泥掺量做室内水泥改性土击实试验，以确定水泥改性土的最优含水量及最大干密度。水泥改性土填筑压实度宜不小于0.98，并防止过压。初拟水泥改性土含水率控制在最优含水率（+1%～+3%），铺土厚度30cm（±2cm），振动凸块碾碾压。
在分层填筑上升过程中，及时对填筑面及填筑边坡进行洒水养护，以防止水泥改性土砂化。边坡面开挖成小台阶状，做到处理层与边坡更好的结合。
2.非膨胀土换填要求
换填所用土料应进行膨胀性检测，确认为非膨胀土方可使用。进入填筑仓面的非膨胀土块粒径宜不大于10cm。如土料颗粒超径，则需进行剔除或破碎至满足设计粒径要求。
非膨胀土换填层的压实度一般控制在不小于0.96，并防止过压。在边坡换填时，采用自卸汽车运土料进占法铺料，尽量减少运输车辆对工作面的碾压。填筑时铺土厚度30cm左右，振动凸块碾碾压。碾压机械沿渠道轴线方向前进、后退全振错距法碾压，前进、后退一个来回按两遍计，碾迹重叠不小于20cm。碾压速度控制在2～4km/h范围内，开始碾压时宜用慢速。
3.土工格栅换填要求
土工格栅采用人工分层铺设，一端用φ10的U型钢筋钉固定于基层地面，另一端（自由端）拉紧固定，在两幅土工格栅之间的搭接处采用φ10的U型钢筋钉固定，在自由端向上层反包搭接包裹形成坡面，反包长度不小于100cm，格栅之间搭接均用连接棒连接。
经过检测的弱膨胀土料可进行土工格栅加筋换填。渠坡处理层填筑的弱膨胀岩（土）料粒径不大于100cm，一般采用天然含水量的弱膨胀性开挖料直接进行换填处理。当天然含水率与最优含水率相差较大，难以压实时，进行加水或摊铺晾晒。
三、安全监测分析
膨胀土安全监测对于研究膨胀土渠道变形破坏机理、分析监测因子对膨胀土变形的影响规律以及如何治理膨胀土至关重要。膨胀土监测内容主要包括：变形、应力、环境量、岩土体性质、土壤含水量、吸力以及地表巡视检查等。
南水北调中线干线工程经过若干年的施工期和一年的运行期，积累了部分安全监测数据，可通过对渗压、应力、变形、含水量等监测资料进行初步分析，探索膨胀土（岩）渠道的安全性状变化过程和分布规律。
通水运行初期，膨胀土（岩）渠段巡视检查频次为1天1次，主要检查发现是否存在影响工程安全运行的问题。变形等观测频次为每7天1次，主要观测变形、渗压等数据是否出现异常。
截至2016年初，南水北调中线膨胀土（岩）渠段工程运行稳定，巡视检查未发现膨胀土（岩）渠段出现影响工程安全运行的严重问题，且安全监测报告显示，变形、渗压等各监测项目的变化规律基本正常。
四、结语
综上所述，对于南水北调中线工程膨胀土（岩）研究取得了大量成果，采取的处理设计和施工方法切实可靠，目前未发现影响工程安全运行的严重问题，安全监测项目的变化规律基本正常，膨胀土（岩）渠段工程运行稳定。今后，将继续做好安全监测和运行管理，为膨胀土变形机理研究提供可靠的数据支撑，对指导类似工程的设计、施工发挥重要意义。
参考文献
[1]龚壁卫，程展林.南水北调中线膨胀土工程问题研究与进展[J].长江科学院院报，2011，28（10）：134-140
[2]闫宇，杨计申.南水北调中线膨胀土渠道工程特性研究[J].水利规划与设计，2008（2）：43-47
[3]赵长伟，马睿.南水北调中线膨胀土试验段滑坡分析与防治[J].人民黄河，2011，33（9）：120-121
南水北调工程研究 第4篇
丹江口水库上游控制区主要涉及河南、湖北、陕西3省。河南省境内涉及南阳市淅川、西峡、内乡、邓州等三县一市, 该区域以保护水源地水质为重点, 以主要污染物减排为抓手, 完善执法监督, 强化生态保护, 据统计, 自“九五”以来, 水源区先后关停并转企业463家, 其中关停企业200家, 达标整治企业225家, 搬迁企业38家。汇水区域内没有新上一家重污染工业企业, 先后否决汇水区域内16个大型建设项目选址方案, 终止23个中型建设项目。通过深度治理工业污染源、关停并转污染不达标企业、建设县城污水处理厂等举措, 目前汇水区工业点源和县城生活污水得到了有效的控制和治理。据调查, 丹江口水库的水质良好, 稳定在规划的II类目标水平, 可以满足各类用水的需要。但由于缺乏有效的农村面源污染控制技术和长效机制, 近年来丹江口水库水质在其他水质指标稳定在规划的II类目标水平的同时, 库区总氮和总磷指标呈逐年上升趋势, 逐渐偏离调水水质的要求, 总磷指标数据年均增速50%, 6年累计净增加300%, 变化速度惊人, 水质重大不可逆隐患凸现。
据调查, 南阳市丹江口库区及上游汇水区域乡镇农村生活污水排放量为2 864.6万t/a, COD、氨氮排放量分别为7 448 t/a、859 t/a, 农村生活垃圾产生量为26.2万t/a, 这些污水垃圾大部分直接外排;区域内畜禽粪便产生量约40.42万t/a, 90%以上的畜禽粪便直接排入环境中;区域内6.74万公顷耕地年化肥使用量14.15万t, 用量最大的是氮、磷化肥, 化肥利用率为40%, 其余60%约9万t化肥对环境直接构成了污染;区域内农田耕作物农药年施用量约0.03万t, 每年约0.02万t农药进入水体、土壤中。目前农村面源污染对库区污染物的贡献量占全部污染因素的75%以上, 已成为影响丹江口水库水质的主要因素。
南水北调中线工程成败在水质。要按照国务院关于南水北调工程“三先三后”的工作方针, 把丹江口水源区水质保护工作作为一项重要的政治任务来抓, 持之以恒地搞好丹江口水库水质保护工作, 使丹江口水库水质稳定保持在Ⅱ类以上标准。其保护水质安全的措施是:
广泛开展宣传发动。让广大群众充分认识水源区水质工作的重要性、艰巨性和紧迫性, 增强参与支持中线工程建设和保护水质的自觉性、积极性, 树立政治意识、大局意识、奉献意识、环保意识, 坚定做好水质保护工作的决心和信心。
严格项目准入, 优化产业布局。严把项目准入关, 建议在丹江口水库汇水区域内开展规划环境影响评价, 在区域内进行开发、发展以及项目建设的, 必须严格执行环境影响评价制度, 杜绝污染企业入住汇水区。坚持“以不排水企业置换排水企业, 大力支持发展代价小、效益高的优势产业代替高能耗、高污染产业”。
要强化空间准入, 从整个区域的环境功能着眼, 根据环境资源禀赋和环境承载能力, 坚决执行项目审批符合性审查, 严禁不符合区域环境政策的开发活动, 不断优化区域布局, 实现产业节约集约发展、科学发展, 为水源地水质保护工作夯实基础。
实施环境综合整治。建议以控制水污染物总量为原则, 严格实行环境保护政策, 彻底清理整顿污染源。加快淘汰汇水区域内落后产能, 对能耗高、污染重、技术落后的工艺、设备及产品实行强制淘汰。加快汇水区域污水处理厂升级改造及污水管网配套建设。对汇水区域内重点企业开展清洁生产, 杜绝一切污染项目进驻水源保护区, 确保水质安全。
加强生态建设。建议加强推进南水北调中线水源地汇水区域生态建设, 大力实施自然保护区、生态移民、水土保持、天然林保护、退耕还林、封山育林、植树造林、库区生态隔离带建设等工程, 构建南水北调中线生态走廊, 建设水源区生态屏障体系, 确保水质安全。
加快农村环境保护。建议加大南水北调中线水源地汇水区域农村环境连片综合整治力度, 推进新农村建设示范村、新型农村社区、移民迁安村及生态村建设;以实现农村垃圾、人畜粪便全收全处资源化利用、生活污水因地处理、化肥农药减量化、农牧产品有机化为目标, 摸索能够实现环保农业循环经济发展、有效解决农村面源污染的新途径, 打造高效生态循环经济典范, 确保库区水质安全。
南水北调工程法治建设 第5篇
工程涉及沿线众多的省(自治区)、市、县，涵盖水利、国土、交通、铁道、文物等行业[3]。
如何协调兼顾多方利益，关系到工程的顺利建设以及完工后的良好运行，关系到国家水资源优化配置和子孙后代的福祉
在国务院南水北调工程建设委员会(简称建委会)的领导下，国务院有关部门和各地政府各司其职，各负其责，形成了良好的法治工作机制。
杨勇 叫板『南水北调』工程 第6篇
杨勇 著名探险家、地质专家。自1985年起，开始对长江流域的漂流探险和科学考查。二十年来，他走遍青藏高原，并深入到各自然绝地、生态敏感区和科考空白区进行科学考察。曾出版《自驾云南牛皮书》、《天堂隔壁是西 藏》、《江河诉说》和《长江上游科学论文集》等书，被称为最开放的民间地质环保专家。杨勇 著名探险家、地质专家。自1985年起，开始对长江流域的漂流探险和科学考查。二十年来，他走遍青藏高原，并深入到各自然绝地、生态敏感区和科考空白区进行科学考察。曾出版《自驾云南牛皮书》、《天堂隔壁是西 藏》、《江河诉说》和《长江上游科学论文集》等书，被称为最开放的民间地质环保专家。
写着“四川大学”绿色橡胶筏子正在当曲的河流中慢速行进。不远处的岸边，低矮的草原草慰贴着地面。牦牛、藏羚羊、盘羊、白臂鹿、野驴，间或还有狼，站在微耸的岸边打量着河中的筏子和人。这不是它们常见的情景，对于这些外来者，它们投来了好奇的目光。甚至有一头狼，迈着与筏子一致的步速，边走边看，想一探究竟。
对南水北调工程说“不”
筏子上的杨勇这个时候比度假还轻松。眼前的一切对他来说充满灵性，让他有非常亲近的念头。他还很亢奋，因为至少这小片水区从水源含氧量到草原覆盖面积还没有大幅退化。这里是被科学界称为“长江三源”之一的南源当曲泉华台，有着和美国黄石公园极为相似的地貌—那里因此成为世界上第一个国家级地质公园。
当曲河位于青藏高原唐古拉山东段的霞舍日阿巴山东麓，是长江最长的源头。这里也是杨勇眼中位于西藏隔壁的天堂。不过，杨勇来这里的目的并不是单纯的度假，他在行进途中的心情也极少轻松。他想知道自二十一世纪以来轰轰烈烈的南水北调西线工程究竟可不可行，长江究竟还有没有水可以调。这是自2006年以来，他连续四年对长江三源—沱沱河、当曲河和楚玛尔河进行科考探险的目的。因为在他还是个小伙子时，他就对这项用以解决中国北方黄河流域农民缺水困境的浩大水利工程提出了质疑。
1952年，毛泽东提出了“南方水多，北方水少，如有可能，借一点来是可以的”想法。这是南水北调设想的由来。50年的规划、勘测和研究后，南水北调的路线图上确定了长江下游、中游和上游三个调水区，即南水北调东线、中线和西线。地质出身、一直对河流怀有无比热情的杨勇在1986年首次长江漂流后就对南水北调西线工程产生了自己的看法。从他身为探险家的角度出发，人和河流正在发生一些关系，这恰是一项人为改造河流的巨大工程，牵一发而动全身。从他的地质学专业性来讲，在这样的规划之前，起码基础数据尚显不足。
2006年起，杨勇开始了对西线工程的独立研究。这项研究把他的生活彻底划分为两部分：要么在高原上泅河渡水，要么在准备下一次的研究探险。他开着一辆贴满赞助方标志黄色吉普车，和几个志趣相投的志愿者，在四年时间内走遍了南水北调西线范围内的几乎所有江河。风霜刻在他脸上，烙痕明显，杂乱的胡子遮住了他的下半边脸。长期的野外生活已经影响了他的健康状况，让他说话有些中气不足。但杨勇认为一切都值得。长江源头已经不是想像中一片水的世界，丰足的河流纷纷分支成独立的水荡，为数众多的湿地在脱水干化。格桑花在瞬息万变的地息中势单力薄，岌岌可危地摇曳着。
甚至各拉丹东西南坡和藏北腹地普若岗日巨大的冰源群在十月份的中午前后，冰川表面温度都会在30度左右，地面环境气温更可达40度以上。初冬季节没有下过一场雨雪，持续的酷热高温烤着冰体，融化的水流把冰川表面刻出一道道深深的冰沟和冰河谷，有的已泡蚀到冰床下的基岩，冰川下不断传出石头的碰撞声，冰川融水汇集而成的曾松曲和令戈错内流河不时出现泥浆般的瞬间洪峰。东喜马拉雅北坡雅砻河谷两岸可以看见高悬的阶地残迹物—那是气候暖期冰川融化洪水曾经到达过的位置，易贡藏布21世纪初始的那次特大型山体崩塌堵江溃决形成的高坎阶地还历历在目⋯⋯
亲眼目睹这一切的杨勇更加坚定了自己对南水北调西线工程的疑虑—这不是一项科学有序的开发。同时，他也进一步了解了大自然—不是所有的科学立论都能以数据支撑，在杨勇看来，很多都是常识，用眼睛一看便明白了究竟。这也是他在用四年时间走遍西北五省区十多万平方公里水路的深刻收获。
怀着敬畏的心去探险
2009年的科考探险中，杨勇一行八人在当曲河的水边兵分两路。一路人换用了最原始的行水方式—漂流。一路人则断续开着吉普车走陆路，约定十余天后在通天河索家乡的莫曲口会合。
杨勇登上了一条小艇，他们计划用十余天时间走完当曲河。这是夏季。下一次又会选择冬季，因为长达几个月的冬季冰冻期里，杨勇要了解白色冰封的江河湖泊会是什么样，还有没有水。他要彻底探寻到长江水源的现状，以便更好地寻找河流的未来。
艇上除了人，最有重量的是随行干粮。同伴装备了速食面和压缩饼干。杨勇有些不乐意。他认为带着大米、蔬菜、肉、煤气罐和灶具就一应俱全了。他甚至觉得只带萝卜和土豆，就近在草地里捡些牛粪起火，在野驴的围观下吃饭是一种敬畏自然的享受。
当晚，杨勇一行在下水点安营扎寨，出发前赞助的帐篷没有到位，他们在玉树买了80块钱一顶的当地牧民惯用白色帐篷。帐篷很简易，一块布，不遮风不挡雨，中间顶个棍儿，再把四角钉在地上，就成形了。和另一队人马分走时匆忙，把帐篷的支棍儿忘在了车上。正想法设法的时候，几个游牧的藏民出现了，他们给这行人提供了两根木棍，成为杨勇一行此后近半月时间里得以睡觉的保障。
当曲河时深时浅，小艇随时随地都在搁浅。水浅的地方，一天甚至要下水推行十几次。水是冰川融水和地下水，人站下去渗得膝盖透心凉，上面又悬着高原的太阳， 晒得脊背滚烫。如此来回，有时一天前行不过几里路。与外界的一切联系都是中断的。杨勇在探险时也曾租用过海事卫星电话，但作用不大，且收费过高。因此，这支科考队伍的行动基本都在原始状态下进行—从考察工具到使用装备。尤其是杨勇，什么冲锋衣、登山靴等各种野外设备，他基本不屑一顾。他认为真正的探险家不需要这些，冬天他用军大衣一裹，藏民怎么生存，他就可以怎么生存。行走在青藏高原，杨勇的感觉就像走亲戚，他的很多野外生存经验也是取之于藏民。虽然有时候狼狈得像一个生手在跳冰上芭蕾，但杨勇觉得这是对大自然的敬畏。大自然对他来说是有灵性的。他看到时只有亲近的念头，没有任何征服的欲望。
转眼间，杨勇已经年过五十了。算起来，他已经度过了长达二十余年的科考探险人生。长期的野外生活让他比同龄人显得老态。他现在正在成都的家中准备着最近一次的出行。汶川地震三周年的时候，他还要对重要的几个自然灾害点进行跟踪调查，对次生灾害和地质变化进行总共为期五年的考察、判断和评估。
这一刻，杨勇或许离我们最近。他刚出席了在北京举行的三江源论坛，又现身北大的一次水电站经济评估讨论会，并于成都的家中接受了我们的采访。他的生活很满，满到没有什么时间和家人妻儿团聚。面对他的过往经历和我们想知道的一些惊心动魄，他异常平和。他说那种热血沸腾期早过了。二十多年的磨练让现在在任何时候都足以理性、淡定和沉着。感官的触觉已经刺激不到他，在他眼里，所有的表象都有内在的联系，就像江河和地质、地貌的关系一样，它们是一个生生相息的系统。
南水北调工程研究 第7篇
南水北调东线一期工程总投资533亿元 (其中山东241亿元) , 工程总增供水量46.39亿m3 (净增供水量36.01亿m3、输水损失10.38亿m3) [1,2,3,4]。2002年开工建 设, 2013年建成通水, 2014年初国家发改委确定了水价制度和项目偿债机制。东线工程水价测算阶段, 国务院南水北调办、河海大学等单位在工程成本费用核算、分摊等方面展开研究, 取得了一系列研究成果[5,6,7], 部分成果在水价定价和项目偿债机制确定过程中得到了应用。但是, 关于项目偿债执行政策方面目前少有研究, 项目偿债执行政策是项目偿债机制核心问题之一, 执行政策关系偿债机制能否得到落实。本研究立足南水北调东线一期工程水价定价成果, 以水价构成、年成本费用和两部制水价制度为基础, 测算工程运行初期山东段项目法人基本收支情况, 分析项目偿债能力和可 持续运行 情况, 提出偿债 执行政策 若干建议。
1 水价制度
水价制度 包括水价 构成和水 价计价形 式等一系 列规定[8,9,10], 水价构成主要指水价中各价格要素的组成及比例, 水价计价形式主要指水价执行制度。水价制度是水价水平的微观实现, 它反映供水生产者和消费者的经济利益关系。合理的水价制度能够改善项 目法人财 务状况, 提高项目 法人偿贷 能力, 促进工程良性运行。
1.1 水价定价成果
2014年初, 国家发改委制定了南水北调东线一期工程运行初期供水价格政策, 采用不含折旧的不完全成本水价构成[10], 具体包括人员费、管理费、维护费、抽水电费、贷款本金、贷款利息和其他费用等项目, 并考虑征收5.55%的营业税及附加。工程沿程共分为7个定价区 段, 同一区段 内各口门 执行同一 价格。江苏省内平均水价 为0.41元/m3, 山东省内 平均水价 为1.54元/m3。水价定价成果见表1。
元/m3
注:江苏省内平均水价以南四湖以南和南四湖下级湖江苏部分水价加权平均, 为0.41元/m3;山东省内平均水价以南四湖下级湖山东部分至临清丘屯闸至大屯水库六段水价加权平均, 为1.54元/m3。
1.2 水价构成和年成本费用
根据南水北调东线一期工程规划[2]、可研[3,4]和执行水价成果[1], 估算山东段平 均水价中 各价格要 素及其对 应的水价 (水价测算中考虑的成本费用) 和年成本费用 (年水费收入) 。据测算, 水价全部构成要素中贷款本息约占35.26%;供水量达到设计规模时山东境内年成本费用 (年水费收入) 208 050万元。山东境内年水费收入中, 项目法人 (南水北调山东干线有限责任公司, 以下简称“南水北调山东公司”) 留用124 496万元, 其余部分缴纳给上游项目法人 (南水北调江苏水源有限责任公司) 作为源水费。水价要素构成与水费收入估算成果见表2。
1.3 两部制水价制度
南水北调东线一期工程可行性研究总报告[4]和国务院第三次南水北调工程建委会要求南水北调工程实行两部制水价制度。南水北调东线一期工程两部制水价制度包括基本水费制度 (基本水价) 和计量水费制度 (计量水价) [1,2,3,4,10,11]。
基本水费=人员费+管理费+50% (折旧额对应的费用+修理费)
基本水价=基本水费/设计供水量
计量水价= (总成本费用-基本水费) /设计供水量
2014年初, 国家发改委水价政策明确了南水北调东线一期工程两部制水价价格 水平[1], 山东段平 均基本水 价0.76元/m3, 平均计量水价0.78元/m3。依据国家发改委定价政策, 估算山东境内各定价区段两部制水价制度基本水费和计量水费, 估算成果见表3。
2 偿债能力
2.1 项目法人收支测算
2013年11月15日南水北调东线一期工程建成通水, 按照南水北调工程“准市场化”运作和项目法人责任制要求, 由项目法人负责项目运行期偿贷任务[4]。南水北调东线一期工程通水后, 山东境内需要结合配套工程建设进度逐步消化调江水量 (总调江水量36.01亿m3中山东占13.53亿m[2,3,4]) 。按照南水北调东线一期工程山 东省续建 配套工程 建设进度 计划[12], 2014-2020年山东省逐步具备消纳南水北调调江水量的能力。山东省调江水量消纳计划见表4。
亿m3
根据南水北调山东段工程水价构成[1]和两部制水价制度成果 (表3) 估算, 2020年东线工程达效时山东境内收入的南水北调工程基本水费102 612万元中约64 071万元 (62.44%) 由南水北调山东公司支配。结合设计规模下水价要素构成和水费收入测算成果 (表2) , 参考南水北调山东公司2013年成本费用实际支出情况和配套工程建设进度[12,13,14], 不考虑利润, 成本加成率为零[1,2,3,4]。测算2013-2020年南水北调山东公司基本收支情况, 测算成果见表5。
万元
注:2013、2014年南水北调山东公司未实收基本水费和计量水费, 基本支出暂使用建设期存量资金, 表格中基本收入按实际支出计列。2015年及以后年度为测算数据。
2.2 实际偿债能力分析
分析运行期南水北调山东公司项目基本偿债 能力。2013年和2014年南水北调山东公司项目基本支出暂使用建设期存量资金按实际计列, 项目偿债保证率暂按1.0考虑;2015年和2016年项目收支基本平衡, 偿债保证率分别为1.16和1.11;2017年起将收不抵支, 开始出现亏损, 至达效期2020年南水北调山东公司累积亏损约33 839万元, 项目偿债保证率逐步降低至0.59, 已不满足财务制度最低要求值1.0[8,10]。偿债保证率大幅持续降低的原因主要是, 水价定价为不完全成本构成, 水价制度性构成中不包含折旧费;人员费、管理费和维护费等各项成本费用预期支出增加, 均超过项目法人基本收入科目中水价构成要素计列的相关成本费用。2015-2020年南水北调山东公司盈亏及偿债能力预测情况见表6。
2.3 项目可持续运行情况分析
南水北调东线一期工程采用不含折旧费的不完全成本水价构成, 为了满足项目可持续运行, 项目法人必须要考虑一定额度的可持续运行费用。可以考虑在基本收入中增列折旧费或者在基本支出中 增列一定 比例的项 目更新改 造费两种 方式[8,10]。若调整水价制度结构, 在基本收入的水价成本要素中增列折旧费, 平均水价提高约0.16元/m[1,3,4], 南水北调山东公司每年可增加水费收入约2.16亿元, 按折旧优先用于还贷的政策要求[8,10], 还贷保证率 将大幅提 高至1.83 (2015年) ~1.06 (2020年) 。若不考虑水价计提折旧费, 但在项目法人基本支出中考虑最低限度的可持续运行要求, 即工程运行5年后从项目实际成本中 列支折旧 费30% 比例的更 新改造费[8,9,10], 2020年还贷保证率将进一步降低到只有约0.45、项目累积亏损将达到53 322万元, 项目将出现严重的偿债困难和可持续运行高风险。考虑可持续运行条件下的南水北调山东公司偿债保证率预测情况见表7。
3 偿债执行政策建议
3.1 水价制度方面
水价制度是确定项目偿债执行政策的基础。一方面, 可以在水价定价成本中增列工程折旧费, 提高运行期项目偿债保证率。增列工程折旧费后, 山东段工程平均水价提高约0.16元/m3, 南水北调山东公司每年可增加水费收入约2.16亿元, 还贷保证率将提高至1.06 (2020年) ;另一方面, 可以执行运行期优惠电价政策。南水北调山 东段工程 定价成本 中电价0.787 4元/kWh[1], 设计规模 时山东境 内各级提 水泵站抽 水电费约2.01亿元, 占山东段预 期年总成 本费用支 出143 560万元的14.01%, 为了充分体现工程“公益性”特点[2,3,4], 国家可出台运行期南水北调优惠电价或电价补贴政策。
3.2 利用财政专项基金
为了减轻项目法人偿贷压力, 提高项目偿债保证率, 可利用南水北调工程基金或者国家重大水利工程建设基金等政府财政专项基金偿还一部分贷款。南水北调山东段工程贷款总额为46.5亿元[1], 水价测算要素中贷款本息约占35.26%, 占水价的1/3多。运行期初期的2013-2020年南水北调山东公司累积实际需要偿还贷款本息约30.96亿元, 每年平均约3.87亿元。达效期及以后每年实际需要偿还贷款本息约4.50亿左右, 项目偿债压力很大。若考虑用南水北调基金或者国家重大水利工程建设基金等政府财政专项基金偿还全部或者部分贷款的政策性安排, 项目实际偿债能力将大幅提高, 并且可以减少项目财务性亏损。利用财政专项基金偿还全部贷款时, 测算山东境内平均水价可降低约0.544元/m3, 将显著促进受水区优先使用南水北调工程调水, 加快改善区域生态环境, 充分发挥工程社会效益。
3.3 实行水量优惠政策
南水北调东线一期工程两部制水价政策中基本水费不挂钩一定量的免费用水量[1,2,3,4], 受水区缴纳水费和消纳调江水量意愿不强。特别是运行初期的2013、2014年南水北 调山东公司并未实收到基本水费和计量水费[13,14], 全省大部分配套工程建设进展缓慢, 工程建设阻力很大, 项目运营风险和偿债风险持续较高。实行水量优惠政策可以提高受水区缴纳基本水费积极性, 加快配套工程建设和受水区骨干水网体系调整, 促进受水区更多的使用南水北调工程外调水。据测算, 消纳水量每提高10%, 南水北调山东公司水费收入提高约6 042万元, 项目偿债保证率提高约8.96% (按达效期平均偿债规模约4.50亿测算) 。
3.4 坚持公平负担原则
南水北调东线一期工程属于典型的准公共物品, 工程调水具有显著的生态效益、社会效益和环境效益等正外部性, 项目可持续运行一定程度上关系受水区整个国际民生。应该以公平负担为基本原则, 在政府和调水企业中均衡承担责任。一方面, 对水价制度中折旧和更新改造费等可持续运行费用以及两部制水价制度中基本水费等政策性负担由各级政府承担一定比例。另一方面, 工程项目法人也要进一步压缩开支, 节约成本, 开源节流, 降低调水 实际成本 支出, 提高项目 偿债保证能力。
摘要：南水北调工程投资巨大, 项目偿债政策关系工程运营风险和项目可持续运行。依据南水北调东线一期工程运行初期水价制度, 分析南水北调东线山东段项目法人2013-2020年偿债能力情况, 认为水价制度不完全满足项目法人偿债要求, 至工程达效期2020年山东段项目法人将累积亏损33 839万元, 提出了偿债执行政策若干建议。应以公平负担为原则, 建立政府性偿债基金、执行水量优惠政策等多渠道偿债执行政策。
南水北调工程研究 第8篇
南水北调穿漳河工程是南水北调工程中线的重要组成部分, 也是河北、北京调水工程的重要控制节点。
南水北调穿漳河工程交叉建筑物 (以下简称“穿漳工程”) 工程起点位于安阳县安丰乡施家河村漳河南岸止于漳河北岸, 建筑物干渠桩号为730+640.19~731+722m, 全长1, 081.81m。按2007年四季度价格水平计算, 工程静态总投资为38, 856万元, 其中工程部分静态总投资35, 852万元, 征地及环境部分静态总投资3, 004万元。穿漳工程由总体工程和护岸工程两部分组成, 施工总工期30个月。
总体工程为总干渠上大型河渠交叉建筑物, 型式为渠道倒虹吸, 主要建筑物由南向北分别由南岸连接渠道、进口渐变段、进口检修闸段、倒虹吸管身段、出口节制闸段、出口渐变段、北岸连接渠段7段组成, 退水闸、排冰闸设在南岸连接渠道右侧。
护岸工程是一项对下游因正常水流流态变化可能造成影响的危险岸坡及重要建筑物而进行防护的工程, 按3级建筑物设计。该工程位于穿漳工程下游1.26km, 全长500m。
2 评估区范围及级别
根据穿漳工程特点及沿线地质环境条件, 确定本次评估范围以穿漳工程征地边界平均向外扩展500m, 护岸工程南侧向外扩100m, 北侧向外扩50m作为评估边界, 总面积2.08km2。
南水北调中线一期工程穿漳河交叉建筑物是南水北调中线一期工程较关键的重要控制性工程。工程静态总投资为38, 856万元, 施工总工期30个月, 属重要建设项目;评估区地质环境条件复杂程度为中等。因此确定评估级别为一级。
3 地质环境条件
评估区位于暖温带大陆性季风气候区, 四季分明。地形与地貌类型较复杂, 地层岩性变化较大, 具有复杂的地质构造, 土壤工程地质性质差, 工程水文地质条件差, 容易引发发地质灾害。因此, 需要真正评价地质环境条件的复杂性。
4 地质灾害危险性现状评估
现状条件下, 评估区内未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降地质灾害, 亦未发现砂土液化、地面不均匀沉陷等灾害。评估区地质灾害危险性小。
5 地质灾害危险性预测
工程建设7 3 0+6 4 0.1 9~7 3 0+8 6 0、7 31+3 8 0~7 31+7 2 2段有引发砂土液化的危险性, 危险性为小;工程73 0+8 6 0~731+38 0段有引发崩塌灾害的危险性, 其危险性为中等;工程730+640.19~730+779.33段、731+436.51~731+722段有引发地面不均匀沉陷的危险性, 其危险性为小;退水闸、排冰闸建筑物有引发地面不均匀沉陷的危险性, 其危险性为小;护岸工程建设引发崩塌的可能性, 其可能性为小。
工程建设本身7 3 0+6 4 0.1 9~7 3 0+8 6 0、731+380~731+722段有遭受砂土液化的危险性, 其危险性为小;工程建设本身730+640.19~730+779.33段、731+436.51~731+722段有遭受地面不均匀沉陷的危险性, 其危险性为小;工程730+860~731+380段在建设过程中, 有遭受崩塌灾害的危险性, 其危险性为中等;退水闸、排冰闸建筑物本身有遭受地面不均匀沉陷的危险性, 其危险性为小;穿漳工程在建成运行期有遭受地裂缝灾害的危险性, 其危险性为小。护岸工程本身遭受塌陷灾害的危险, 风险很小。
6 地质灾害危险性综合分区评估
根据综合分区评估结果, 评估区分为地质灾害危险性中等区和地质灾害危险性小区。
地质灾害危险性中等区分布于总体工程730+860~731+380段;地质灾害危险性小区分布于总体工程730+640.19~730+860、731+380~731+722段和护岸工程区。
7 地质灾害防治措施
(1) 崩塌:在施工过程中严格按照设计要求, 开挖时周缘设置防渗墙并进行基坑排水, 采用复式边坡, 增加了运河边坡的稳定性, 边坡坡度太陡, 加强了监测, 并及时对边坡进行了保护。
(2) 地面不均匀沉陷:在工程施工过程中, 严格按照设计要求进行施工, 地基需要进行强夯处理、预沉降、固结, 以提高强度。碾平, 压实, 监测。
(3) 砂土液化:施工过程中严格按照设计要求, 采用振冲碎石桩等进行抗液化处理, 以减轻和防止沙土液化造成的损失。
(4) 地裂缝:采用加固措施, 以减少对工程的破坏。加强工程周围地面变形的检查和监测, 并建立突发性裂纹的应急预案。
8 结论与建议
本文论述了在地质灾害现状和预测的基础上, 对地质灾害存在的问题、对工程实施中可能存在的地质灾害进行了预测, 并提出了相应的防治建议。在工程设计和施工中, 要充分考虑到漳河工程的重要性。对可能遭受的大量地质灾害采取科学合理、切实可行的预防和施工方案, 确保工程的长期稳定。本次评估不能代替其它专门性的评价工作。
参考文献
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南水北调工程研究 第9篇
针对渠道衬砌混凝土面板下面的复合土工膜与保温板的摩擦稳定性能, 模拟渠道无水和6 m水深条件以及保温板不同工况措施, 进行了喷砂保温板与复合土工膜之间的滑动摩擦试验研究。
根据现场情况, 摩擦特性试验形式、模拟工况、模拟工程措施如表1所示。喷砂保温板与无砂保温板配合使用时, 两种板材沿渠道边坡水平方向横向间隔布置。
1 试验材料及装置
1.1 试验材料
试验采用主要原材料及混凝土配比与现场一致。预制50 cm50 cm10 cm混凝土试件。将喷砂保温板和无砂保温板按试验要求面积切割, 并将保水状态下试验用的保温板放置水中浸泡。
1.2 试验装置
试验采用混凝土搅拌机、振动台、模拟试验台、直剪试验仪等设备。
2 试验过程
2.1 模拟现场试验
试验装置采用自制模拟试验台, 由工作台、刚性基座、试件提升机构等组成, 装置示意图如图1。
2.1.1 保温板干燥状态
(1) 将一块刚性基板平铺在试验台上。刚性基板与试件提升装置相连接, 并用水平仪校平。将裁制成的喷砂保温板和无砂保温板按要求固定放置在刚性基板上, 把预制好的混凝土试件置于上面, 使复合土工膜与下面的各保温板相接触。在工作台上固定安置百分表并与混凝土试件端面相接触。
(2) 轻轻转动手轮, 缓慢提升刚性基板。试件发生下滑位移时, 立刻停止提升。
(3) 测量提升半径与提升高度并记录, 计算摩擦角和摩擦系数。
根据喷砂保温板4种不同的布置方式分别进行4组试验, 每组测试10个试件。
2.1.2 保温板饱水状态
保温板饱水状态下按照2.1.1中 (1) 、 (2) 、 (3) 的步骤进行试验。试验中保持复合土工膜与各保温板之间的湿润状态。
根据喷砂保温板4种不同的布置方式分别进行4组试验, 每组测试10个试件。
2.2 直剪摩擦特性试验
试验采用标准直剪仪装置。
2.2.1 保温板干燥状态
(1) 按6 m水深运行工况计算, 试件所受压应力为0.06 MPa。将该压应力分5级作为法向压力, 见表2。将第一级法向压力均匀的加在混凝土试件上面。
(2) 施加水平荷载, 连续测量剪切力, 同时记录出对应的相对位移, 当复合土工膜的混凝土出现滑动后 (剪切力为零) , 停止试验。
(3) 检查试样有无异样, 并记录。
(4) 施加下一级荷载, 重复 (1) 、 (2) 、 (3) 步骤。
试验根据喷砂保温板4种不同的布置方式分别进行, 每种不同的布置方式做2组, 每组测试5个试件。共测试8组, 40个试件。
2.2.2 保温板保水状态
(1) 将剪切仪下盒注水至复合土工膜与喷砂保温板接触面。
(2) 重复2.2.1步骤。
试验根据喷砂保温板4种不同的布置方式分别进行, 每种不同的布置方式做2组, 每组测试5个试件。共测试8组, 40个试件。
3 试验成果及分析
3.1 模拟现场试验成果
模拟现场摩擦特性共进行8组试件试验, 干燥界面及饱水界面状态下各4组, 通过现场测量出试件提升半径、提升高度值, 计算出该8组试验的数据。试验成果见表3。
3.2 室内剪切试验成果
室内剪切摩擦特性试验 (渠道6 m水深运行条件) 共进行16组试验, 干燥状态及饱水状态下各8组。试验成果见表4。
3.3 试验结果成果分析
(1) 喷砂保温板与复合土工膜之间的摩擦系数, 随着保温板的喷砂面积变化而变化, 见表5。试验结果显示, 摩擦系数随保温板的喷砂面积增大而增大。
(2) 喷砂保温板与复合土工膜之间饱水状态下的摩擦系数比干燥状态下的摩擦系数小, 见表6。
(3) 浸水后的喷砂保温板, 有砂粒脱落现象。饱水状态下, 现场模拟试验及室内剪切试验后, 复合土工膜上均粘有一定量的砂粒。
4 结论与建议
4.1 结论
(1) 采用全面积喷砂保温板, 可以提高其与复合土工膜之间的摩擦系数2~3倍。
(2) 喷砂保温板不同的喷砂面积, 直接影响到摩擦系数的大小, 且摩擦系数随喷砂面积减小而减小。
(3) 模拟现场试验与室内剪切试验的摩擦系数相接近, 其差异主要来自喷砂保温板上砂粒大小、形状、疏密及粘接性能等因素的影响。
4.2 建议
(1) 喷砂保温板能够起到提高摩擦力的作用。考虑喷砂面积、砂粒大小、疏密及粘接性能以及外部和运行条件的影响, 在选取工程指标时, 建议参考渠道6 m水深运行条件、饱水状态下喷砂保温板的试验数据。
(2) 喷砂保温板的喷砂质量是施工中的关键因素, 建议进行严格控制。
南水北调工程研究 第10篇
国家南水北调中线工程于2004年启动, 2014年确保向京津调水。作为国家行动, 核心水源地的郧县共淹没版土面积50.42 km2, 其中耕地经济林园地面积2 645 hm2, 2010年完成外迁移民31 488人、7 453户, 涉及8个乡镇、108个行政村。2011年完成内安移民28 817人、7 229户, 涉及10个乡镇、99个行政村。为确保内安移民稳定, 满足基本生产生活条件, 支持绿色能源示范县建设, 根据湖北省人民政府《关于加快农业科技创新, 推进农业强省建设的意见》, 位于丹江口库区核心水源地的郧县于2012年全面启动“移土培肥”及坡改梯工程, 切实解决内安移民土地短缺矛盾, 以重点解决内安移民口粮田用地、蔬菜用地、生态经济林用地等。这项民生工程旨在使内安移民民心稳定和谐, 可持续增收。
2 移土培肥工程的主要建设任务
移土培肥是指南水北调中线工程中, 将淹没的157~170m水位线之间优质耕园地的沃土耕作层土壤剥离, 转移到交通便利、海拔在172 m以上、距库岸较近的瘠薄耕园地和通过覆土培肥改造适宜转化为耕地的其他用地上, 并配套坡改梯工程进行土地平整、农田水利等工程建设[1]。
这项改善核心水源地农村的民生工程总投资3.75亿元, 整理和改良土壤面积1 340 hm2, 取土规模1 500 hm2, 覆土规模1 334 hm2。其中, 取土工程按照取土厚度适当的原则, 主要剥离即将淹没优质耕园地的耕作层土壤, 避免形成高坎陡坡, 并清理取土区域表面的杂石残物, 取土结束后进行迹地恢复。覆土工程依据土壤质地合理搭配, 通过平整压实后, 砌筑石坎, 新建修复斗农沟、泵站、蓄水池、输水管道和涵管、沙地、田间道路, 然后将优质土壤覆盖到瘠薄耕园地及通过增肥改造转化为耕地的其他用地上, 平均覆土厚度35 cm[2]。
3 移土培肥工程取土块选择原则和标准
移土培肥及配套坡改梯工程取土块应根据地形地势选择地面坡度0~25°以内, 即将被淹没172 m以下区域的优良耕地, 还有耕作层较厚、肥力较高、质地良好的耕园地, 同时满足下列条件要求。
一是耕地质量要求。耕作层平均土层厚度30 cm以上, 耕作层应达到20 cm以上。土壤质地主要为水稻田、丰产田、沿岸消落地、优质蔬菜地等耕作条件较好的农田, 被剥离表土层质地粪型为轻、中、重、砂壤或砂土。有机质含量应不低于12 g/kg。土壤p H值以6.0~7.5为宜。潮泥和稻田大于5 mm的砾石含量低于5%, 旱地大于15 mm的砾石含量低于3%。取土区土壤无污染或其他浸染[3]。二是取土片块尽量集中连片, 不低于2 hm2。三是避开地质灾害脆弱区, 湿地保护核心区。四是与覆土区域结合。取土区周边3.5 km内有覆土区, 交通便利。
4 移土培肥工程覆土块选择原则和标准
4.1 覆土块选择原则
一是结合农田用地分等定级资料和土壤普查数据资料, 对无良好成土田质的区域耕园地, 现有耕作层较瘠薄, 土地产出能力相对较低, 但经覆土培肥、增厚耕作层, 改善基础设施条件, 合理配方施肥后能够大幅提高产业能力的耕园地, 应优先作为实施覆土改造的区域。二是结合核心水源地移民安置规划及方案, 对于区域内移民较多而耕地数量相对较少的地区重点规划, 重点安排覆土。三是结合正在修编的十堰市5个县 (市区) 的土地利用总体规划和涉及乡镇的土地利用总体规划以及相关其他部门规划, 拟划定建设用地预留区, 禁止建设区、地质灾害易发区的土地、拟调出基本农田保护区的耕地均不能纳入“移土培肥区”。四是覆土区地块的选择要综合考虑, 结合当地农用地基本情况和农民种植习惯、意愿, 并能显著提高当地农用地生产的经济效益、生态功能保护效益。
4.2 移土培肥覆土区选择标准
一是土层厚度低于40 cm, 耕作区厚度低于20 cm, 有机质含量低于12 g/kg, 台面坡度小于10°, 具备一定的灌溉排基础设施条件。二是具备水土保持基础设施, 不会造成水土流失, 具备土质、石质田块以及一定的蓄排设施, 可妥善处理多余的地面经流以及作物秸秆剩物处理转化场地。三是实放覆土区域片块尽量集中连片, 最小连片不少于2 hm2。四是避开地质灾害脆弱区。覆土区必须避开滑坡崩塌地质灾害水土流失严重, 泥石流区域[4]。五是避开规划建设用地预留区。
5 移土培肥工程农地质量基本设施综合评价
5.1 基础设施条件评价
对于基本口粮田或蔬菜区田间道路或灌溉设施, 实施移土培肥的区域应提高设施装备水平, 结合现代农业示范区建设, 根据面积 (10 hm2) 设置田间主干道1条, 宽4 m, 且与村组通公路连接;支干道5条, 宽度3 m, 与主干道贯通。主渠道1条, 支渠5条, 主、支干道和主支渠均为混凝土结构, 达到“田成方、树成行、路相通、渠相连、旱能灌、涝能排”的标准[5]。
移土培肥后的耕园地还应结合生态功能区域标准, 每20 hm2配置太阳能杀虫灯, 每个种植地旁设置一个农家肥蓄积池、农用垃圾集中池以及先进农机具配制等。
5.2 移土培肥区农地质量评价
移土培肥前对取土区和覆土区进行取样检测, 掌握土壤类型质地、结构、p H值、有机质、有效氮、有效磷、有效钾等指标。移土培肥遵照下列原则选土, 即水稻土移至旱地或水田覆土;旱地取土移至旱地覆土;偏砂性土移至偏黏性耕地覆土, 偏黏性土移至偏砂性耕地覆土。覆土区经过平整, 压实测量, 覆土厚度在20 cm以上, 土壤厚度在40~45 cm以上, 耕作层质地要达到酸碱适宜, 黏性适中, 结构良好, 促进保水保肥。
移土培肥后如果作为园地使用, 栽种果树、茶树等, 在取土覆土前进行取土检测, 要考虑园地使用目的、作物对土壤质地要求, 预先进行规划布局。同时, 考虑工程建设衔接, 如移土培肥后如果栽种需要起垄的果树, 那么在覆土时可不进行平场覆土, 而是按起垄的技术要求, 直接堆积或栽培垄, 这样既可避免覆土后重新起垄造成的重复施土, 提高效率, 又可节约时间, 缩短工期[6]。
6 搞好农地质量调查和监测工作
加强移土培肥区内安移民科技素质的提高, 加强职业技能培训尤其是配方施肥, 推广秸秆还田技术的应用。定期对移土培肥区的农地质量调查和监测及信息反馈、分类指导。
摘要：针对占用耕地建设重大工程实施移土培肥基点面临的问题, 提出相应的技术要求, 以为核心水源地今后移土培肥技术应用推广提供科学依据, 确保内安移民稳定增收。
关键词：南水北调,核心水源地,移土培肥
参考文献
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[2]彭补拙, 安旭东.长江三角洲土地资源可持续利用研究[J].自然资源学报, 2001, 16 (4) :305-312.
[3]王锐, 张孝成, 蒋伟, 等.建设占用耕地表土剥离的主要实施条件研究———以重庆市三峡库区移土培肥为例[J].河北农业科学, 2011, 15 (1) :90-91, 102.
[4]蔡琳亭, 胡鑫, 周维禄.三峡水库重庆库区移土培肥的效益分析———以云阳县为例[J].西南农业大学学报:社会科学版, 2009, 7 (3) :10-13.
[5]严学清, 王尚庆, 崔旭东.移土培肥工程———三峡库区移民开发的新途径[J].科技创业月刊, 2009 (2) :11-12, 15.
南水北调西线工程缘何踟蹰 第11篇
崔荃从来没有想到，南水北调西线工程进展会如此缓慢。这位1987年就到黄河水利委员会（以下简称黄委会）负责西线工程的老专家至今仍在为此劳碌奔走。
“都研究60多年了，可以建了。”他迫切希望，国家能够尽快把西线工程的建设提上日程，尤其是在东线和中线工程相继通水后。
同样着急的还有崔荃的继任者、现任黄委会南水北调西线项目办公室副主任的杨立彬以及宁夏、内蒙古、甘肃、陕西在内的多个黄河上游省区，它们将西线工程当作救命稻草，希望借此缓解日益紧张的用水问题。
不过，西线工程到底何时能破土动工，崔荃、杨立彬们都不知道，“只能等着”。他们甚至担心，在不久的将来，人们会忘了还有这个工程。
1000人上高原
南水北调西线工程的研究始于64年前。
1952年，当时水利部黄委会主任王化云考虑到黄河水资源天然不足，可能无法支撑西北地区未来经济发展需要，遂提出从其他流域向黄河调水，“以补黄水不足”。
这是国内最早提出的跨区域调水方案，但在当时并未引发太多关注。
当年9月，王化云便从黄委会调派人手组织了一支考察队，到青海、四川、西藏三省区实地考察。
崔荃告诉本刊记者，当时交代给考察队的任务有两个，一是弄清楚黄河的河源到底在哪，一个是看看能否从长江源头——通天河到黄河源头调水。而考察队在3个月后即完成任务回到了开封（当时黄委会驻地在开封，后迁至郑州）。
但中间出现了一个小插曲。
就在考察队出发后不久，毛泽东也在当年的10月30日到黄河视察工作。王化云在向毛泽东汇报工作时特别提到了关于向黄河调水的想法，并说已经派考察队到黄河源头考察。
毛泽东听后对此想法表示了肯定，说“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的”。这句话也成为后来国家启动南水北调时常被引用的一句话。
1953年，毛泽东在结束长江考察回京途中路过郑州时，又专门找王化云谈过一次南水北调的问题，并提出了一些想法。此后，南水北调的论证调研工作正式展开，不再仅仅局限于黄委会层面。
崔荃告诉本刊记者，当时中央还为此开过几次专门会议，多个省区都在研究南水北调，包括长江水利委员会、黄委会也都拿出了一些调水规划方案。
1958～1961年，黄委会在中央支持下，联合中科院等多个部门组织了4支、共计1000多人的考察队再次到西部考察。
当时，中科院组织的中国西部资源综合考察队主要调研调水区域内的社会环境、矿产资源情况;而黄委会组织的考察队则负责调水区域内的工程地质、线路规划工作。
“最开始调查的范围比较小，就是从长江的通天河和金沙江调水到黄河，但后来各省提出的水量需求越来越大，调查的范围也随之变大，开始考虑从澜沧江和怒江调水到黄河。”崔荃说。
据他回忆，当时拟定了4条调水线路，其中3条是从通天河、澜沧江、金沙江调水，“从金沙江调水到陕西的渭河，全长近3000公里，是最长的调水线路。”
不仅如此，在当时“大跃进”的背景下，有人甚至提出了“开河10万里、调水5千亿”的雄伟目标，供水范围也扩展到新疆。后来，由于特殊的时代原因，轰轰烈烈的南水北调西线工程调查工作戛然而止。
16年后重提西线工程
南水北调西线工程再次被提起，已是16年后。
1978年，五届全国人大一次会议通过的《政府工作报告》正式提出：“兴建把长江水引到黄河以北的南水北调工程”。
一年后，水利部成立南水北调规划办公室，统筹协调全国的南水北调工作，南水北调至此正式由内部想法落实到政策执行上。
为加快推进南水北调的前期调研工作，南水北调办公室做了详细的部门分工：黄委会负责西线工程、长江水利委员会负责中线工程、淮河水利委员会负责东线工程。
此后，黄委会重启南水北调西线工程的勘察工作，在1978～1985的8年间又组织了4次考察活动，在梳理总结以往多次西线调研工作成果的基础上更深一步规划西线调水方案。
“此时的调水线路研究范围大大缩小，放弃了以往提出的远距离调水，改由通天河、雅砻江、大渡河等3条距离黄河比较近的长江支流调水，每条河流研究一条调水方案。”崔荃说。
考察结束后，黄委会最终提出了从上述3条河流到黄河调水的条规划线路，但这4条线路不是自流方案，均是落差500米左右的抽水方案，“自流方案的线路会比较长，为了降低坝高，减少长度才设置了抽水方案”。
在黄委会结束此次调查的两年后，当时的国家计委决定将南水北调西线工程列入“七五”超前期规划研究项目，要求“八五”期间继续推进，并要求黄委会在1995年（后延至1996年）完成西线工程规划研究综合报告。
彼时，按照国家计委的要求，南水北调西线工程的重点放在论证上述几条调水工程的可能性和合理性上，不再是此前多次重复的前期基本资料调查。国家计委为此还特别要求地矿部等四部委以及黄河中上游6省区积极协助调查。
也是在这一年，国务院审议通过关于黄河水资源分配的“八七”分水方案，确定了黄河实行水资源定额分配的原则，这是国内最早，也是目前仅有的大江大河分水方案。
“分水方案的出台代表黄河水资源供需矛盾已经出现，且分水方案未能满足沿岸各省区的用水需求，因此很多省区转而将希望寄托在西线工程上，希望借由西线调水来缓解用水紧张。”崔荃说。
此后，青海、山西、宁夏等沿黄省份曾数次向国务院请求加快西线工程规划工作，直接推动了西线工程的规划研究进度。
最省钱的引水济黄方案
1989年，黄委会向水利部提交了《南水北调西线工程初步研究报告》，首次明确西线工程的引水河段，提出从通天河调水100亿立方米，从雅砻江和大渡河各调水50亿立方米，3条河流共计调水200亿立方米这一方案。
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“各方对这个比较认可，但仍觉得不够细致。”崔荃说，水利部为保险起见下达了超前期工作任务书，要求黄委会再就调水工程的技术问题、环境影响以及调水效益、先期开发方案进行研究。
1995年下半年，通天河、雅砻江、大渡河3条河流调水规划研究工作完成。与此同时，水利部也成立了由119位专家组成的南水北调工程论证委员会，对包括西线工程在内的所有调水方案进行全方位论证。
全程配合论证工作的崔荃记得，当时专家们讨论的焦点都集中在南水北调的东线和中线工程上，对西线工程关注较少。尽管论证得出的结论是东、中、西线工程的建设都非常必要，但却将西线工程放在中线和东线之后实施。
这让他多少有点失落，“相比东线、中线，西线工程的前期工作开展最早，也做得最多。”
在此次论证结束后，黄委会根据专家提出的意见对先前的西线工程方案进行了修改，编制出了《南水北调西线工程规划研究综合报告》，详述了西线工程从调水线路到社会影响的方方面面。
本刊记者独家获得的报告原文显示，黄委会当时提出了8条引水方案，总引水量为525亿立方米，包括4条通天河引水线路、3条雅砻江引水线路、1条大渡河引水线路，其中5条为自流引水线路，3条为抽水线路。
“这8条线路中，有些因地质条件差、海拔高、可调水量小操作性不高。”崔荃说，综合考虑后选择了其中3条作为推荐线路，“通天河同加-雅砻江-黄河”的自流线路、“雅砻江长须-黄河恰给弄”的自流线路以及大渡河抽水线路。
根据1995年的物价水平，这3条线路中通天河同加-雅砻江-黄河的自流线路总投资高达1018亿元、雅砻江长须-黄河恰给弄自流线路总投资293亿元、大渡河抽水线路总投资254亿元。
在最终方案中，黄委会推荐将年调水量45亿立方米的“雅砻江长须-黄河恰给弄”自流方案作为先期开发方案，设计全隧洞的输水线路，总长为131公里，“这个方案投资较小，且是自流方案，可行性最高。”
至此，近十年的南水北调西线工程超前期规划研究工作正式结束。随后，西线工程和东线、中线工程一样进入为期五年的规划制定阶段，主要任务是进一步研究比选开发方案的合理规模、开发顺序以及第一期工程建设意见。
停滞的项目
5年后，经过多轮专家论证的《南水北调西线工程规划纲要及第一期工程规划报告》（以下简称规划报告）出炉。和5年前的研究报告相比，规划报告改动较大。
规划报告共规划了12条引水线路，包括4条通天河引水线路、5条雅砻江引水线路、3条大渡河引水线路，比研究报告多出3条引水线路，其中9条自流线路、3条抽水线路。
除上述提到的3条推荐线路外，其余9条规划引水线路皆为重新设计，与之前的研究报告完全不同。
即便是上述提到的3条推荐线路，引水量的设计也更为保守。比如“雅砻江长须-黄河恰给弄”此前设计的可调水量是40亿立方米，新版的改为35亿立方米;大渡河此前设计的可调水量是50亿立方米，新版改为40亿立方米。
规划报告最终给出了5个备选方案，形成了两种调水组合，调水量分别为160亿立方米和170亿立方米，“这基本能够缓解黄河流域2050年以前的缺水情况。”
2002年，国务院正式批复《南水北调总体规划》，确定将从通天河、雅砻江、大渡河引水到黄河上游，其中通天河55亿～80亿立方米，雅砻江35亿～40亿立方米，大渡河30亿～50亿立方米，规划年均调水120亿～170亿立方米。
但这并没让崔荃和杨立彬兴奋太久。此后，南水北调东线、中线工程陆续开工建设，但西线工程却始终留在规划阶段。
直到14年后的今天，南水北调的东、中线工程都已建成通水，西线工程还未起步。
“这中间很多人提了意见，包括调水线路和调水量，我们一直在不停地调整方案。”杨立彬告诉本刊记者，黄委会甚至还邀请专业机构评估调水可能给水生物带来的影响，“尽一切努力去完善方案。”
他认为，导致西线工程进展缓慢的原因有两个：一是调水区域属于少数民族聚集区，民族宗教问题复杂;一是工程区内的地质条件复杂，建设难度高，投资大。
当然，西线工程也引发了一些省份的疑虑，比如四川。因为目前确定的调水线路基本上都位于四川境内，由于担心调水会影响其下游水电站的发电，四川一直并不积极，甚至激烈反对。
西线工程目前处于停滞状态的现实，短期内颇难改变。
“西线工程的建设方案至今仍停留在黄委会层级，尚未送达国务院审核。”杨立彬说，至于何时能够进入建设阶段，他也不知道。而他能做的，就是继续完善西线方案。
南水北调工程研究 第12篇
关键词：PCCP管,应用,供水配套,南水北调
1 工程概况
河南省南水北调焦作市配套供水工程使用分水口门有4座, 分别为25号温县马庄、26号博爱县北石涧、27号焦作府城、28 号焦作苏蔺分水口门。4 座口门年均分配水量2.69亿m3, 其中25号口门年均分水量3 000万m3, 26号口门年均分水量1 200 万m3, 27 号口门年均分水量9 600 万m3, 28 号口门年均分水量13 100 万m3 (其中苏蔺水厂分水11 580万m3, 修武县水厂1 520万m3) 。
工程共布置分水口门进水池4座、输水管线5条。输水管线总长约45.23km, 其中25号输水线路长约0.47km, 管径DN1600, 管材为PCCP;26号输水线路长约28.24km, 管径DN1400, 管材为PCCP;27 号输水线路长约1.84km, 管径DN1800, 管材为PCCP;28号苏蔺水厂输水管线长约0.55km, 管径DN2000, 管材为PCCP;28 号修武输水管线长约14.13km, 管材为球磨铸铁。工程布置情况详见图1。
本文就PCCP管在焦作市供水配套工程设计应用中若干问题作一些介绍, 以供南水北调配套工程及其他供水工程管线设计进行参考。
2 PCCP管材应用探讨
2.1 PCCP管简介
预应力钢筒混凝土管 (Prestressed Concrete Cylinder Pipe) 简称PCCP管, 是一种新型的钢性管材。该管材是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝, 喷以水泥砂浆保护层, 采用钢制承插口, 同钢筒焊接在一起, 承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头, 是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构, 具有钢材和混凝土各自的特性[1]。
PCCP是法国邦纳 (Bonna) 工程师发明的, 早在1893年邦纳设计和制造了钢筒混凝土 (无预应力钢丝) , 1939年邦纳又增加了预应力钢丝, 制成预应力钢筒混凝土管 (PCCP) , 并铺设于巴黎郊区。其后广泛应用于北美地区。1985年~1987年期间, 美国阿美隆公司 (Ameron) 在沙特阿拉伯建造409km PCCP引水工程。1983年, 美国普赖斯兄弟公司 (Price Brother) 开始为利比亚大人工河应用PCCP提供规划、设计和技术支持, 前两期已完成3622km, 最大管径为4000mm。
我国从1983 年开始引进PCCP并进行研究, 1987 年开始在工程上应用, 1988年我国部分引进国外设备, 后来得到迅速发展, 在电厂用水、城市供水和污水排放等工程中得到广泛应用。在长距离、大流量输水调水工程方面, 该种管材在山西省万家寨引黄工程、新疆引额 (额尔齐斯河) 济乌 (乌鲁木齐) 倒虹吸、深圳东部供水工程、辽宁大伙房二期工程、南水北调中线干线工程京石段、广州市西江引水工程等数十项引水工程中得到了应用[2]。
2.2 PCCP管应用范围及管材比选
工程设计中, 我们应该综合考虑输送介质、管道管径、工程安全性以及经济性等因素, 通过经济技术比较从而最终确定选用管材, 不能认准一种管材应用于所用工程。通常我们会习惯性地认为:PCCP管安装不方便, 承压低, 只可用于较低内压的输水工程;钢管输水安全性高, 现场安装方便, 防腐处理困难;玻璃钢管价格低, 承压能力强, 耐腐蚀性强, 运输、安装方便;球墨铸铁管价格较高。在工程设计中这些惯性思维或多或少的会误导我们进行供水管材的选择, 如在某项大型引水工程中, 管顶覆土大于3m时要求用钢管来替换PCCP;国内某项输水工程压力等级2MPa、管径只有800mm也选择了PCCP。究竟何种管材是某项管道工程的最优选择并不是预先确定的, 而应结合管径大小、输送介质、压力等级及敷设环境等条件对各种管材的优缺点进行客观分析, 通过输水可靠性、水头损失、施工运输条件、经济性等方面综合比选后确定。
南水北调焦作供水配套工程设计过程中综合考虑管径、输送介质、压力等级及敷设环境等因素, 最终确定25号、26 号、27 号分水口门供水管线及28 号分水口门至苏蔺水厂段供水管线选用PCCP管, 28号分水口门至修武水厂段供水管线选用球墨铸铁管[3]。
2.3 PCCP管糙率选择
输水水头损失计算是管道输水工程水力学计算的首要任务, 而正确选定管道的糙率则是设计计算的第一步。《室外给水设计规范》 (GB50013-2006) 条文说明7.2.2, 给出了PCCP管的糙率系数值为0.011~0.0125 可供参考, 但应当明确对于较小管径应取大值, 对于大管径应取小值。另外, 当使用曼宁计算公式时, 糙率系数的大小还与流速有关。
糙率系数值是供水管道水力计算中一个重要参数, 该值是否准确直接影响到管道输水水头损失计算是否准确。管道输水水头损失计算的原则应当是力求准确合理, 既不能估计不足, 也不能有过多的富裕。否则, 在有多余水头、需要消能时, 就会对能量造成浪费;同时在水泵压力输水工程中可能带来更多问题, 如输水水头损失的计算偏差会造成水泵的工作点偏离设计工作点, 偏开水泵高效区, 并且造成泵站电能的浪费。所以, 对于PCCP的糙率选择一定要力求准确, 避免取值过大给工程造成浪费或取值过小导致输水能力不足。
2.4 PCCP管外防腐设计
PCCP管主要是靠预应力高强钢丝来承担荷载。其砂浆保护层若受腐蚀或其他原因而开裂, 势必引起预应力高强度钢丝锈蚀, 造成预应力钢丝的预应力损失, 使PCCP管的强调降低, 甚至爆管。因此, PCCP管的外防腐对管道的安全是非常重要的。
与其他金属管道相比, PCCP管本身具有较好的防腐性能, 当管道敷设环境对混凝土具有一定腐蚀性时, 需要根据土壤腐蚀性程度增加外防腐层或采取阴极保护措施[4]。
常用的PCCP管道防腐措施有以下几种:
(1) 提高水泥砂浆保护层强度和管芯保护层质量。
(2) 进行涂层防腐。
(3) 进行阴极保护设计。
具体采取何种防腐措施, 需要根据管道敷设环境测定环境中腐蚀性因子含量进行判定。国内某些工程中, 在未对管道沿线土壤和地下水做化学成分检测分析、管线周围土壤的电特性进行测量的情况下, 对管道外壁涂刷环氧煤沥青, 甚至还设置了阴极保护, 导致工程费用很高, 造成不必要的浪费。
PCCP管作为输水管材的供水工程, 是否需要进行管线腐蚀控制, 设计过程首先应对管道沿线做以下探测工作:
(1) 测量管线周围土壤的电阻率。
(2) 测量沿线土壤中的腐蚀性因子含量 (如氯离子、硫酸盐、硫化物、碳酸盐等) , 然后根据测定结果判定是否需要采取防腐措施。必须进行防腐保护时, 首先考虑采用防腐涂层, 其次再考虑阴极保护。对于阴极保护宜采用牺牲阳极阴极保护, 慎重选择强制电流阴极保护。
焦作供水配套工程根据工程地质勘察报告中对工程沿线环境水和土壤对管道、钢筋混凝土结构、钢结构、混凝土结构的腐蚀性评价, 管道外防腐设计仅采用环氧煤沥青外防腐, 未采用阴极保护措施。
2.5 PCCP配件管
PCCP管线转弯管及连接进排气阀、检修阀、放空阀、控制阀、旁通阀、调流阀、流量计等的管件为异型管, 属配件管。PCCP配件管结构为钢管, 内壁为2cm水泥砂浆内衬, 外壁为2.5cm厚水泥砂浆外衬, 外衬外防腐材料及工艺同PCCP标准管。
2.6 管线整体稳定性设计
工程设计时需要考虑管线整体稳定性, 应按照因地制宜、特殊地段特殊处理的原则进行设计。
2.6.1 管线穿越起伏较大的山区、地下水较浅地段、湿陷性黄土地区及施工环境较差的地区时, 应严格按照相关规程规范对PCCP管道基础、接口及降水方式进行处理详见图2。
2.6.2 管段设计时不宜出现三维转角, 即既有水平方向又有垂直方向管道弯转。避免出现由于管材较重、就位困难引起的管道接口处泄露。
2.6.3 在穿越河流倒虹处与PCCP管连接的钢管过渡段宜适当加长, 同时慎重考虑管道抗浮、抗滑稳定性。焦作供水配套工程26 号供水管线蒋沟倒虹吸轴线与河道中心线夹角为88.4°, 管身由进口斜管段、水平管段、出口斜管段三部分组成, 其水平投影长度分别为23.50m、52m和19.48m, 进出口段各向两侧延伸2m, 总长98.98m;进、出口段斜管段坡度分别为1∶5 和1∶4, 管节间设置齿槽。为增加管道刚度抵抗外压, 选用钢管外包封混凝土结构。详见图3
2.6.4 管线穿越铁路、高等级公路等地段时, 不宜采用PCCP管, 应考虑采用护管涵或顶管穿越, 以确保管线的整体稳定性。焦作供水配套工程28 号供水管线与新焦铁路和郑焦城际铁路4处交叉, 经方案比较, 交叉处均采用钢管外设混凝土箱涵等有安全保护措施的方式穿越, 涵顶设氯化聚乙烯防水层及4cm厚C40 纤维混凝土防护层, 涵两侧设聚氨酯防水涂料, 涵内采用水泥砂浆设置0.3%的纵坡以利排水。两侧出入口处均设置检查井。详见图4、图5。穿越高等级公路采用顶管形式, 顶管工程采用顶进保护套管型式, 保护套管采用钢筋混凝土专用顶管, 管内穿钢管, 套管与钢管间隙用C15 混凝土填充。详见图6、图7。
3 结语
从1983 年引入至今, PCCP管在我国已有近30 年的发展史, 我们对PCCP管的认识由浅到深, 管材发展速度由慢到快, 管径由小到大, 管材生产商和供应商由少到多, 标准管的制作工艺和质量已达到国际先进水平。
南水北调中线焦作供水配套工程选用的PCCP管总长度约31.1km, 占全部输水线路的68.8%。最大管径为DN2000。前阶段我们结合本工程实际特点, 通过查阅相关资料、参考国内相似工程, 成功完成了焦作供水配套工程的初步设计工作和招标设计工作, 并掌握了大量PCCP管制作、安装及后期运行管理资料, 为河南省南水北调供水配套工程后续工作奠定了坚实的基础。在施工安装阶段应结合实际情况, 严格执行PCCP管供水工程质量保证措施, 保证管道系统的安全稳定运行。
参考文献
[1]长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.南水北调中线一期工程可行性研究总报告[R].武汉:长江水利委员会长江勘测规划设计研究院, 2005.
[2]河南省水利勘测设计研究有限公司.河南省南水北调受水区供水配套工程可行性研究报告[R].郑州:河南省水利勘测设计研究有限公司, 2011.
[3]黄河勘测规划设计有限公司.河南省南水北调受水区焦作市配套工程初步设计报告[R].郑州:黄河勘测规划设计有限公司, 2012.
[4]GB/T 19685-2005.预应力钢筒混凝土管[S].
