南水北调中线工程主要水力学问题研究.pdf

'第31卷第10期长江科学院院报Vo1．3lNo．102014年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute0ct．20l4DOI：l0．3969／j．issn．1001—5485．20t4．10．006南水北调中线工程主要水力学问题研究黄国兵“，聂艳华，段文刚“(长’71：科学院a．水力学研究所；b．水利部汀湖治理与防洪系点实验窄，武汉430010)摘要：南水北调中线]-程线路长、控制建筑物多，沿线地质条件复杂、地理环境和，-c候条件差异较火，其没计、建设及运行过程中的水力学问题突出且技术难度大。长江科学院经过几r的系统研究，取得_rfj硕的研究成果并成功运用于程中对其中的总F渠渠道糙率问题、节制闸流计算公式、穿黄隧洞布置形式及水力特性、突发件F渠道应急iI爿度、冬季冰期输水等几个主要面的水力学研究成果进行r阐述和总结，为Lf1线1运行渊度提供技术支持及供类似工程设计借鉴。关键词：南水北调巾线I_I程；水力学；糙率；应急调度；冰凌观测中图分类号：TV131．2文献标志码：A文章编号：1001—5485(20l4)10—0034—091研究背景南水北调中线一期工程自2003年正式开工建设，计划2014年汛后正式通水，工程以北京、天津、河北、河南等城市生活、工业供水为主，兼顾生态和农业用水。渠首陶岔多年平均调水量95亿m，引水设计流12：L350m／s，加大流量420m／s。总干渠穿越长江、淮河、黄河、海河四大流域，全线长1432km(含天津干渠)(见图1)，高程落差不足100m。渠道沿线布置有众多节制闸、分水【l_J门和退水闸等控制工程，如何尽町能减少渠道及建筑物的水头损失，确保工程输水能力址_r程设计时需考虑的关键问题之一。此外，总1-渠由南到北跨越多种复杂地质条件，地理环境和气候条件也差异较大，全程自流输水且没有在线调节水库，使得工程自身安全及运行调度方面的水力学问题尤为突出。长江科学院(以下简称“长科院”)自20世纪80年代起便开始参与南水北调中线工程的水力学研究图1南水北调中线总干渠线路示意图T作，先后完成了数十个相关课题研究，取得了丰富Fig．1MapofthemiddlerouteofSouth-t0-North的研究成果并成功运用于工程中，包含：陶岔渠首枢WaterDiversionProject纽及丹江口水库大坝加高等渠首工程的水力学问题等。限于篇幅，本文仅就渠道糙率『¨】题、节制题¨0；总干渠渠道糙率。j、渠道倒虹吸及渡槽等闸流量计算公式、穿黄隧洞布置形式及水特性、突水力学问题；左岸排水等河道交叉建筑物¨引的发事件下渠道应急调度、冬季冰期输水等几个主要水水力学问题；与渠道运行有关的节制闸流量计力学问题研究成果进行阐述和总结，町为一{l线一r程运算、应急调度、冰期输水等水力学问行调度提供技术支持及供类似‘】：程设汁借鉴收稿日期：2014—08一l8基金项目：国家自然科学基金面项目(51279013，51109167)；长江科学院中央级公益性科研院所纂金(CKSF2014042／S1)作者简介：黄网兵(1963一)，男，湖北天门人，教授级高级J二程师，主要从事水力学及河流动力学方面的研究，(电话)027—82926893(电子信箱)huanggb@mail．crsri．cn。 第1O期黄国兵等南水北调中线工程主要水力学问题研究35淤，确保衬砌面光滑无损以保持渠道正常输水能力的要求。2渠道糙率问题调水工程中输水渠道的糙率是渠道设计与运行3节制闸流量计算公式控制的重要参数，它直接决定了工程建设投资规模和中线总干渠全线含有几十座倒虹吸及渡槽，在渠道的输水能力。南水北调中线工程渠道设计糙率渡槽进口和倒虹吸出口均设置节制闸站进行分段控为0．015，为验证其合理性，对国内近20个大型输水制，节制闸(图2)过闸流量是渠道信息化运行调度工程和灌区的渠道糙率进行了调研考察J，并对其中漳河灌区、武都引水工程、东深供水工程及南水北调的关键水力条件，传统计算堰闸流量采用的方法是中线京石段等4个工程进行了现场渠道糙率实测，先判别流态类型，再根据不同流态套用对应的经验公式(1)计算。见表1。成果表明，影响渠道糙率的因素主要有：①渠道自身结构，即渠道衬砌和渠道形式(弯道、变断面等)，其中衬砌的类型、施工工艺和质量对糙率影响较大，衬砌面平滑、接缝小、衬砌块完好的渠道糙率较小，而弯道和断面变化则有一定的阻水作用，如调研资料表明，衬砌良好的顺直段曼宁糙率值介于0．012～0．013之间；②与渠道运行维护管理和跨渠建筑物有关，渠道建成运行一定年限后，衬砌表面的水图2概化节制闸过流示意图泥浆脱落，衬砌接缝增大，水生物(主要是藻类)滋生Fig．2Schematicofgeneralizedtypicalsluiceoverflow以及渠底泥沙淤积等因素都会增大阻水作用，如实测闸孔出流流量经验公式为的东深供水工程由于年限较长，渠道过流壁面脱落成Q=crmbe~／2。(1)麻面状，模板错缝凹凸不平，测得糙率为0．0163；武式中：为淹没系数，当t≤h”(t为下游水深，”为都引水工程由于渠底淤泥水草和跨渠桥墩的存在，实下游共轭水深)，为自由孔流，=1；当t>h”，为淹测糙率达到0．0182。没孔流，淹没系数多通过模型试验研究提出经验关南水北调中线工程总干渠衬砌采用现浇混凝土系曲线进行估算，目前设计较多采用的是南京水利板，施工工艺控制较好，衬砌表面光滑，接缝较小，但渠道弯道与变断面较多，沿程有大量跨渠渡槽和桥梁科学研究院提出的=等)的经验公式：桥墩位于渠中，实测渠道综合糙率为0．0148，满足设=一1．7823x+2．3338x一1．5515x+1．计输水能力要求。但在总干渠全线通水运行后需继一，一H—h”o＼‘续加强渠道的糙率监测，做好渠道日常的维护及清表1输水渠道糙率调研与实测数据Table1Investigationandmeasureddataofwaterchannelroughhess 36长江科学院院报2014正式中：m为孔流综合流量系数，一般采用m=0．97—0·81一(0·56—0·81)青，适用宽顶堰弧形闸门，25。<0<90。，0<-h-<0．65；b为过流宽度；e为闸门开度；Ho为堰上总水头，即上游水深+行近流速水头。中线工程正常调度时闸室流态一般为淹没孔流流态，在总干渠供水调度计算过程中发现，以式(2)计算的节制闸流量与实测值差别较大，尤其是当相图3节制闸淹没系数与相对开度音对开度e／H较大时，最大达到±30％。以及相对淹没度专三维拟和效果图为寻求更精确的数学表达式，调研分析了中线总Fig．3Three-dimensionalrenderingsfitted干渠60多座节制闸的结构布置与运用条件，概化处理后建立了物理模型，试验研究表明：中线总干渠between寺·t-e各节制闸相对开度e／H较大时孑L流收缩断面n数较淹没系数拟合公式如下：e=小，接近于1，而传统淹没系数经验公式=)，t-e)=n×寺××中h”(下游共轭水深)的水跃共轭关系式适用范围为‘×(卜音×x1．7O标闭时渡N初状各步过输始——、．闸出+水＼／Y水启闸程结力门计粜N力闭开算参参时度数数间——Ij￡常蛹压Il一量《)图7应急调度程序流程Fig．7Flowchartofemergencydispatch原方案，，7、石方案5钝形墩头表6南水北调中线工程应急调度闸门控制规则简表Table6Gatecontrolrulesforemergencydispatch0fthemid．route——量《)(b)平面图图5方案5与原方案对比Fig．5Comparisonbetweenplan5andoriginalplan表明，提出的闸门控制规则和控制参数∞能及时有效控制突发事故，不会发生次生灾害且渠道弃水量总体较小。本项研究成果目前已嵌人中线工程总干渠供水调度自动控制系统，成为其实时在线应急调度模块，为工程的运行调度提供技术支撑。图6应急调度框图Fig．6Blockdiagramofemergencydispatch6冬季冰期输水研究将突发事件分为水质污染、渠道及建筑物结构破坏、设备故障和社会安全等4类，根据其严重中线总干渠由南向北跨越北纬33。～4(】。，沿线气候从暖温带向中温带过渡，工程冬季运行时，黄河以程度、可控性和影响范围等因素将分为特大、重大、较大、一般4级，针对4类4级事件分别提出了相应北700km渠道水流将有不同程度的冰凌产生，总干的应急处置措施；建立了南水北调中线总干渠应急渠将处于无冰、流冰、冰盖输水等多种复杂运行状态，调度数学模型(图7)，提出了完整的总干渠全线闸安阳以北的倒虹吸、闸门、渡槽下游、曲率半径较小的门应急控制策略(节制闸、分水闸、退水闸)，见表6；弯道等局部水工建筑物附近可能发生冰塞、冰坝危对影响应急调度的主要因素进行了计算分析和敏感害。为解决总干渠冰期输水的运行安全问题，满足各性研究，解析其影响机理，优化提出了一套适用于总种复杂运行工况下水位流量的控制要求，分别于干渠全线各渠段应急工况的运行控制参数(节制闸2011，2012年对中线工程京石段开展了历时2个冬季关闭速率、安全水位、预警水位、退水闸启闭水位的冰凌原型观测(图8(a)和图8(b))L32J，掌握了大等)，经过全线各渠段数百种应急案例的模拟计算量宝贵的渠道冰凌生消演变第一手数据资料(表7)。 第l0期黄国兵等南水北调中线工程主要水力学问题研究3935302520．15】0．05／1()mLI,I，h图9冰盖厚度分布图10放水河闸前冰盖厚度验证Fig．9IcecoverFig．10VerificationoficecoverthicknessthicknessbeforeFangshuihesluice(a)京石段渠道结冰图7结语通过对国内数十个调水工程的糙率调研及对南水北调京石段等几个工程实际糙率的测量和分析，给出了影响混凝土衬砌渠道糙率的主要因素及不同渠道的实测糙率；通过系列模型试验拟合出r适用于巾线：程总于渠倒虹吸节制闸和渡槽制闸淹没孔流状态下的淹没系数的计算公式，汁算精度由±30％提高到±5％以内；通过对穿黄隧洞]-程小同(b)初生岸水阶段3个代表方案大尺度模型试验研究，提出了较图8京石段原型观测优水力特性的隧洞进出口布置形式及控制闸布置方Fig．8ObservationatBeijing-Shijiazhuangsegment研究表明，京石段渠道冬季冰情发展具有全线同步式和闸门启闭规程等；建立r南水北调中线工程应性、串行差：蚌性、多点供水影响性、气候影响主导性急调度数学模型，提出了完整及合理可行的总i=渠特点。【!整个京石段进入结冰期及融冰期的时应急闸门控制策略等；通过对南水北调lI京f段间艇本是旧步的；串联的单个渠段在各自渠段内呈2个冬季的冰凌原型观测，掌握了渠道冰凌牛消演现⋯不一样的冰凌发展过程；多水源进入渠道致使变的第一手数据资料及京石段全线冰情演变过程，水源』下游的渠段冰情发展有别于其他渠段，现得到了关键的冰凌水力学及热力学参数，开发_r冰小一敛的变化特征；整个冬季渠道冰情的发展过凌动力学模拟程序并利用实测资料进行r验证。这程足由气象条件变化决定，渠段地形、结构等物理条些主要水力学问题研究成果，可为巾线I稍运行凋件只能，jI起局部差异。研究得到了关键的冰凌动力度提供技术支持及供类似_丁=程设汁fi}鉴学参数，岸冰形成、表面流冰层形成和冰盖开始融化随着南水北调中线T程的全线通水，需在满足等封冻期和开河期冰情发展的水力学和热力学参数全线调水需求的同时开展相关水力学特性监测工等．，此外，初步建了符合总干渠冰情演变的二维作，如全线各渠段渠道及过水建筑物糙率率定、各节冰水动学发腱数学模型(图9)，开发了冰凌制闸过闸流量复核、冬季输水渠段冰凌原型：；【15l测等。动力学模拟程序软件，结合中线冰情发展的实测此外，为保证中线工程安全、适叫。、高效地输水运行，数据进行r率定和验}j1(图10)，可作为中线_T程冬仍需结合工程实际对『F常调度和应急调度方而的水季运行冰凌预测的有效手段。力学问题进行更加深入的研究。表72011_2013年冬季冰凌观测典型数据(部分)Table7Typicalobservationdataoficeinwinter(2011_2O13)注：负积温足某时段内低于O"C的逐日日平均气温的总和。平冬、冷冬是气象学关于冬季寒冷程度描述的概念，一般根据l2月、1月和2月的平均气温来定。一般来说，若平均气温比常年(常年值一般取近3O年平均)的同期平均气温偏高0．5℃以．I：-，就称为暖冬，偏低0．5~C以上，则称为冷冬，0．5~C以内称为平冬。 长江科学院院报2014if-JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute，参考文献：2013，30(8)：79—83．(inChinese))黄国兵，徐汉珍，韩继斌．陶岔渠首枢纽扩建工程引水闸[9]段文刚，李利．南水北调中线穿黄隧洞(可研方案)工水力学试验研究[J]．长江科学院报，2002，19(增刊)：程水力学试验研究报告[R]．武汉：长江科学院，2004．10—13．(HUANGGuo—bing，XUHan—zhen，HANJi—bin．(DUANWen—gang，LILi．HydraulicModelTestRe—HydraulicsTestResearchonDiversionSluiceforExtensionsearchonYellowRiverTunneloftheMiddleRouteofProjectofTaochaCanalHeadwork[J]．JournalofYangtzeSouthtoNorthWaterDiversionProjectR1．Wuhan：RiverScientificResearchInstitute，2002，19(Sup．)：10—YangtzeRiverScientificResearchInstitute，2004．(inChi—13．(inChinese))nese))[2]黄国兵，王才欢．南水北调中线工程陶岔渠首水工整体[10]黄国兵，王才欢．南水北调中线工程穿黄隧洞水力学试模型试验研究报告[R]．武汉：长江科学院，2009．验研究[J]．人民长江，1998，(5)：3—5．(HUANGGuo—(HUANGGuo—bing，WANGCai—huan．HydraulicModelbing，WANGCai—huan．HydraulicModelTestResearchonrestonTaochaCanalHeadoftheMiddleRouteofSouthtoYellowRiverTunneloftheMiddleRouteofSouthtoNorthNorthWaterDiversionProject[R]．Wuhan：YangtzeRiverWaterDiversionProject[J]．YangtzeRiver，1998，(5)：ScientificResearchInstitute，2009．(inChinese))3—5．(inChinese))[3]段文刚．丹江口大坝加高工程施工度汛期溢流表：fL1：40[11]段文刚，黄国兵，张晖，等．几种典型水工建筑物进水水工断面模型试验研究报告[R]．武汉：长江科学院，口消涡措施试验研究[J]．长江科学院院报，2011，2010．(DUANWen—gang．The1：40HydraulicSection28(2)：21—26．(DUANWen—gang，HUANGGuo—bing，ModelTestofOverflowSpillwayofDanjiangkouDamZHANGHui，eta1．ExperimentalResearchonVortexesHeighteningWorksinFloodSeason[R]．Wuhan：YangtzeEliminatingofSeveralTypicalHydraulicIntakes[J]．Jour—RiverScientificResearchInstitute，2010．(inChinese))nalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute，2011，[4]任坤杰，韩继斌．南水北调中线总干渠陶岔渠首枢纽水28(2)：21—26．(inChinese))工整体模型试验研究[R]．武汉：长江科学院，2007．[12]段文刚，陈端，黄国兵，等．河道排水倒虹吸进口布置(RENKun—jie，HANJi—bin．HydraulicModelTestRe—试验研究和设计原则[J]．南水北调与水利科技，2009，searchonTaochaCanalHeadoftheMiddleRouteofSouth7(6)：369—373．(DUANWen—gang，CHENDuan，toNorthWaterDiversionProject[R]．Wuhan：YangtzeHUANGGuo—bin，eta1．TestStudyandDesignPrincipleRiverScientificResearchInstitute，2007．(inChinese))forIntakeLayoutofRiverInvertedSiphonJ1．Journalof[5]曾祥，黄国兵，段文刚．混凝土渠道糙率调研综述[J]．YangtzeRiverScientificResearchInstitute，2009，7(6)：长江科学院院报，1999，16(6)：1—4．(ZENGXiang，369—373．(inChinese))HUANGGuo—bin，DUANWen—gang．SummarizationofIn—[13]黄国兵，徐勤勤，陈忠儒．南水北调工程主要输水建筑物vestigationonRoughnessofConcreteChannels[J]．Jour—的水力学研究[J]．长江科学院院报，2002，(19)：4—7．halofYangtzeRiverScientificResearchInstitute，1999，16(HUANGGuo—bing，XUQin—qin，CHENZhong—m．Hy—(6)：1—4．(inChinese))draulicResearchontheMainWaterConveyanceStructures[6]段文刚，黄国兵，何东．混凝土渠道糙率原型观测[J]．oftheSouthtoNorthWaterDiversionProjectJ．Journal人民珠江，2001，(5)：7—8．(DUANWen—gang，HUANGofYangtzeRiverScientificResearchInstitute，2002，Guo—bin，HEDong．PrototypeObservationonRoughness(19)：4—7．(inChinese))ofConcreteChannels[J]．PearlRiver，2001，(5)：7—8．[14]严伟，韩继斌，黄国兵．南水北调某干渠倒虹吸上程水(inChinese))力学试验研究[c]∥第三届全国水力学与水利信息学[7]侯冬梅，王才欢．南水北调中线一期工程总干渠典型节大会，南京，2007：395—400．(YANWei，HANJi—bin，制闸水流控制与计算研究报告[R]．武汉：长江科学院，HUANGGuo—bin．HydraulicModelTestResearchona2009．(HOUDong—mei，WANGCai—huan．TypicalSluiceCanalInvertedSiphonProjectoftheSouthtoNorthWaterFlowControlandComputingResearchoftheMiddleRouteDiversionProject[C]／／ProceedingsoftheHydraulicsandofSouthtoNorthWaterDiversionProject『R]．Wuhan：WaterConservancyInformationScienceConference，Nan—YangtzeRiverScientificResearchInstitute，2009．(inChi—jing，2007：395—400．(inChinese))nese))[15]周赤，黄薇，何勇．南水北调中线工程总干渠西赵[8]侯冬梅．调水工程输水渠道堰闸流量计算方法探讨河倒虹吸水工模型试验研究报告[R]．武汉：长江科学[J]．长江科学院院报，2013，30(8)：79—83．(HOU院，1995．(ZHOUChi，HUANGWei，HEYong．HydraulicDong—mei．DiscussionontheCalculationFormulaofDis—ModelTestResearchonXizhaoheInvertedSiphonofthechargeFlowatWeirSluiceinWaterTransferProject[J]．MiddleRouteofSouthtoNorthWaterDiversionProject 第10期黄国兵等南水北调中线工程主要水力学问题研究41[R]．Wuhan：YangtzeRiverScientificResearchInstitu—工程临时通水期间水力学测试报告[R]．武汉：长江科te，1995．(inChinese))学院，2008．(DUANWen—gang，WANGCai—huan．Hy—[16]周赤，黄薇．南水北调中线工程河道倒虹吸水力学draulicTestonJingshiSectionoftheMiddleRouteof泥沙模型试验报告(水力学部分)[R]．武汉：长江科学South—to—NorthWaterTransferProjectlR1．Wuhan：院，1997．(ZHOUChi，HUANGWei．HydraulicSedimentYangtzeRiverScientificResearchInstitute，2008．(inModelTestResearchonRiverInvertedSiphonoftheMid·Chinese))dleRouteofSouthtoNorthWaterDiversionProject[R]．[23]段文刚，王才欢．南水北调中线一期工程京石段供水Wuhan：YangtzeRiverScientificResearchInstitute，1997．调度应急预案研究报告[R]．武汉：长江科学院，2009．(inChinese))(DUANWen—gang，WANGCai—huan．ReportofWater[17]薛阿强，李利．南水北调中线总干渠陶岔一沙河南段SupplyEmergencyDispatchinginJingshiSectionofthe总干渠涵洞式渡槽工程水力学试验研究报告[R]．武MiddleRouteofSouth·-to-NorthWaterTransferProject汉：长江科学院，2006．(XUEA-qiang，LILi．Hydraulic[R]．Wuhan：YangtzeRiverScientificResearchInstitu—ModelTestResearchonCulvertAqueductConstructioninte，2009．(inChinese))Taocha．ShahenanSectionoftheMiddleRouteofSouthto[24]聂艳华，段文刚．南水北调中线一期工程总干渠供水NorthWaterDiversionProject[R]．Wuhan：YangtzeRiver调度方案研究及编制一应急预案分解及对策[R]．武ScientificResearchInstitute，2006．(inChinese))汉：长江科学院，2013．(NIEYan—hua，DUANWen—[18]段文刚，王才欢．南水北调中线总干渠陶岔～沙河南段gang．ReportofWaterSupplyEmergencyDispatchingin总干渠河道倒虹吸工程水力学试验研究报告[R]．武theMiddleRouteofSouth-to-·NorthWaterTransferProject汉：长江科学院，2006．(DUANWen—gang，WANGCai—[R]．Wuhan：YangtzeRiverScientificResearchInstitu—huan．HydraulicModelTestResearchonRiverInvertedte，2013．(inChinese))SiphoninTaocha—ShahenanSectionoftheMiddleRouteof[25]聂艳华，段文刚．南水北调中线一期工程总干渠应急SouthtoNorthWaterDiversionPr~ect[R]．Wuhan：Yan-运行调度规程[R]．武汉：长江科学院，2013．(NIEgtzeRiverScientificResearchInstitute，2006．(inChi—Yan—hua，DUANWen—gang．TheEmergencyDispatchnese))ProceduresoftheMiddleRouteofSouth．to．NorthWater[19]严伟，韩继斌．南水北调中线总干渠陶岔～沙河南段TransferProject[R]．Wuhan：YangtzeRiverScientific总干渠渠道倒虹吸工程水力学试验研究报告[R]．武ResearchInstitute，2013．(inChinese))汉：长江科学院，2006．(YANwei，HANJi—bin．Hydrau—[26]段文刚，黄国兵，韩继斌，等．跨流域调水工程突发事licModelTestResearchonCanalInvertedSiphonin件及应急调度措施研究[J]．长江科学院院报，2010，Taocha—ShahenanSectionoftheMiddleRouteofSouthto(4)：24—27．(DUANWen—gang，HUANGGuo—bing，NorthWaterDiversionPr~ect[R]．Wuhan：YangtzeRiverHANJi-bin，eta1．StudyonSuddenEventsandContin—ScientificResearchInstitute，2006．(inChinese))gencyRegulationMeasuresofTrans·basinDiversionPro--[20]段文刚，陈端．南水北调中线总干渠陶岔～沙河南段ject[J]．JournalofYangtzeRiverScientificResearchIn—左岸排水倒虹吸进出口布置型式水力学研究报告[R]．stitute，2010，(4)：24—27．(inChinese))武汉：长江科学院，2007．(DUANWen-gang，CHENDu—[27]聂艳华，刘东，黄国兵．国内外大型远程调水工程建an．HydraulicModelTestResearchonIntakeoftheLoft设管理经验及启示[J]．南水北调与水利科技，2010，BankDrainageInvertedSiphoninTaocha-·ShahenanSec·(8)：148—151．(NIEYan—hua，LIUDong，HUANGtion0ftheMiddleRouteofSoutht0NorthWaterversionGuo—bing．ExperienceandInspirationonConstructionandProject[R]．Wuhan：YangtzeRiverScientificResearchManagementofLarge—Scale&Long—DistanceWaterDiver—Institute，2007．(inChinese))sionProjectatHomeandAbroad『J]．South．to．North[21]段文刚，王才欢，黄国兵，等．京石段节制闸流量系数原WaterTransfersandWaterScience&Technology．2010，型观测与分析[J]．南水北调与水利科技，2009，(8)：148—151．(inChinese))7(6)：186—191．(DUANWen—gang，WANGCai—huan，[28]聂艳华，邱本军，黄国兵．引水工程应急调度与风险分HUANGGuo—bing，eta1．PrototypeObservationandAnal—析[C]∥水利水电泄水工程与高速水流信息网学术研ysisonDischargeCoefficientofCheckGatesforJingshi讨会议，西安，2010：179—183．(NIEYan—hua，QIUSectionintheMiddleRouteofSouth．to．．NorthWaterBen-jun，HUANGGuo—bing．EmergencySchedulingandTransferProjectlJ1．South．to—NorthWaterTransfersandRiskAnalysisofWaterDiversionProject[C]∥WaterWaterScience＆Technology，2009，7(6)：186—191．(inDrainageEngineeringandHigh—speedFlowInformationChinese))NetworkAcademicResearchConference，Xi’an，2010：[22]段文刚，王才欢．南水北调中线干线京石段应急供水179—183．(inChinese)) 42长江科学院院报2014丘[29]聂艳华，黄国兵，何建国．节制闸控制规则对南水北调YangtzeRiverSeientilieResearchInstitute，2013．(in中线工程应急调度的影响[J]．水电与新能源，2011，Chinese))(d-)：62—65．(NIEYah—hua，HUANGGuo·bing，HE[33]NIEran—hua，YANGJin—bo．DevelopingofIceRegimeJian—guo．RegulatorRulesonEmergencySchedulingofinWaterTransterCanal[C]／／The35thInternationalAs—theSouthtoNorthWaterDiversionPmject[J]．Hydro—sociationforHydro-EnvironmentEngineeringandRe·-powerandNewEnergy，2011，(4)：62—65．(inChi—search(IAHR)，Chengdu，Sept8—13，2013．nese))[34]刘孟凯，邢领航，黄明海，等．长距离渠系融冰期自动f30]聂艳华，黄国兵，侯冬梅．分水闸在南水北调中线工程化控制模式研究[J]．水利学报，2013，(9)：1080—应急调度中的影响[C]∥2011年力学与水利信息学大1086．(LIUMeng—kai，XINGLing—hang，HUANGMing—会，天津，2011：146—150．(NIEran—hua，HUANGhal，eta1．AnAutomaticOperationModefortheLongGuo—bing，HOUDong—mei．DistributionGateControlDistanceCanalSysteminIceMeltingPeriod[J]．JournalRulesonEmergencySchedulingoftheSouthtoNorthWa—ofHydraulicEngineering，2013，(9)：1080—1086．(interDiversionProject[C]／／ProceedingsoftheChinese))2011ConferenceonHydraulicsandWaterConservancyIn—[35]刘孟凯，王长德，冯小波，等．长距离渠系平封冰盖生formationScience，Tianjin，2011：146—150．(inChi—消自动化控制运行模型[J]．水力发电学报，2013，32nese))(3)：93—100．(LIUMeng—kai，WANGChang—de，[31J刘孟凯，邢领航，冯晓波．输水渠系应对水污染事故的FENGXiao—bo，eta1．MathematicalModelforAutomatic自动化控制研究[C]∥第十届全国环境与生态水力学OperationofLongDistanceCanalSystemwithJuxtaposi—学术会议，成都，2012：238—244．(LIUMeng—kai，XINGtionIceCoverFormationandDecaying[J]．JournalofHy—Ling—hang，FENGXiao—bo．StudyontheAutomaticCon—droeleetricEngineering，2013，32(3)：93—100．(inChi—trolofWaterPollutionAccidentsinConveyanceCanalnese))[C]／／ProceedingsoftheTenthAcademicConferenceOFt[36]LIUMeng—kai，FENGXiao—bo，WANGChang—de．Oper—EnvironmentalHydraulicandEco—hydraulics，Chengdu，ationMethodofLongDistanceCanalSystemwithFloating2012：238—244．(inChinese))IceCover[C]／／Proceedingsofthe21stIAHRInterna—[32]杨金波，段文刚．南水北调中线冰凌观测预报及应急tionalSymposiumonIce．Dalian，China，June11—15，措施关键技术研究[R]．武汉：长江科学院，2013．2012：262—269．(rANGJin—bo，DUANWen—gang．IceObservationand(编辑：刘运飞)ForecastandContingencyPlansfortheMiddleRouteoftheSouthtoNorthWaterDiversionProjectIR1．Wuhan：HydraulicsResearchontheMid．routeofSouthtoNorthWaterDiversionProjectHUANGGuo．bing，NIEYan．hua，DUANWen—gang’(1．HydraulicsDepartment，YangtzeRiverScientificResearchInstitute，Wuhan430010，China；2．KeyLaboratoryofRiverRegulationandFloodControlofMWR，YangtzeRiverScientificResearchInstitute，Wuhan430010，China)Abstract：Fhemid—routeofSouth—to—NorthWaterDiversionProjecthasmanycontrolbuildingsandcomplexgeolog—icalconditionsaswellasquitedifferentgeographicalandmeteorologicalconditionsalongthelongline．Thedesign，constructionandoperationoftheprojectisfacedwithmanytechnicallydificulthydraulicsproblems．Throughdee—adesofresearch，theYangtzeRiverScientificResearchInstitutehasobtainedfruitfulresearchresults，someofwhichwereappliedtotheprojectsuccessfully．Inthispaper，weexpoundandsummarizeseveralmajorachieve—mentsincludingcanalroughnessissues，sluicedischargeformula，typeoftheyellowrivercrossingtunnelanditshydrauliccharacteristics，emergencydispatch，andwaterdiversioninwinter．Itprovidestechnicalsupportfortheoperationofthemiddlerouteandalsocouldberegardedasreferenceforthedesignofsimilarprojects．Keywords：middlerouteofSouthtoNoahwaterdiversionproject；hydraulics；roughness；emergencydispatch；ice0bseT弋，atioi1'