南水北調(diào)西線工程深埋長隧洞掘進機施工通風研究

南水北調(diào)西線工程長－恰線引水隧洞地處海拔３０００ｍ以上的青藏高原，隧洞全長１３１ｋｍ，埋深４０～１２００ｍ，開挖洞徑１０．９ｍ，通過對全斷面掘進機（ｔｂｍ）法和鉆爆法施工的比較，選定雙爐工ｔｂｍ施工，平均月進尺４００ｍ，選用電機車牽引的有軌礦車出渣和機械輔助坑道的混合式通風方案，施工所需風量為２２３６ｍ＾３／ｍｉｎ，對施工中可能遇到的巖爆，斷層破碎帶及涌水等地質(zhì)問題提出了技術處理措施。

在分析深埋隧洞巖爆破壞機制和地應力條件的同時,詳細論述了南水北調(diào)西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構造應力場特征及主應力的大小、相互關系;根據(jù)地應力、巖性等特征初步評價主要引水線路區(qū)隧洞圍巖發(fā)生巖爆的可能性

地應力和地下水問題對深埋長隧洞襯砌的設計及施工具有重大影響。通過數(shù)值計算對南水北調(diào)西線工程深埋長隧洞管片襯砌結構進行了受力分析,研究了圍巖變形及水壓力對管片襯砌結構的影響。初步研究結果表明:約90%的洞段穩(wěn)定性較好,圍巖變形對管片襯砌結構影響較小,可采用管片襯砌;隧洞沿線外水壓力較高,是影響襯砌設計的主要因素,應采取適當?shù)呐?、堵措施降低外水壓力對管片襯砌結構的作用。研究結果為南水北調(diào)西線一期工程隧洞襯砌設計提供了依據(jù)。

深埋長隧洞勘察是南水北調(diào)西線工程地質(zhì)勘察中的難點,常規(guī)的勘察方法難以滿足要求..通過分析可控源音頻磁大地電流法(csamt)在杜柯河-瑪柯河引水線路中的應用效果,提出深層物探csamt彌補了地質(zhì)測繪的不足,提高了勘察效率,csamt法結合鉆孔驗證及其他物探方法可在項目建議書階段應用.

對巖爆問題進行了探討,詳細分析了工程區(qū)各種因素對巖爆的影響,對巖爆區(qū)的臨界埋深進行了預測,并從改善預應力條件、預注水、加固圍巖等方面提出了有關巖爆的防治措施,以減少巖爆的發(fā)生概率。

74歲的黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設計院")原副院長,南水北調(diào)西線工程設計總工程師談英武有些焦慮,盡管他已經(jīng)退休.2009年度南水北調(diào)工程5000萬元的研究經(jīng)費一直沒有下發(fā),相關研究人員不免感到慌張,尤其在東線和中線工程整體推遲的情況下,一些年輕人甚至萌生了退意.在南水北調(diào)項目上工作了一輩子的談英武非常清楚年度研究經(jīng)費暫停的可怕.57年的工作積累,還有堆積如山的資料,頃刻之間可能變得毫無用處,誰來最終為這件事情負責?

南水北調(diào)西線工程是改善西部地區(qū)缺水和改善大西北生態(tài)環(huán)境及確保工農(nóng)業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提高黃河干流上各級電站的出力，還會推動青海省東南部經(jīng)濟發(fā)展建設，經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益都會十分明顯。

前期準備57年一波三折,工程投入太大,施工難度太高,預期效益難以確定,地方利益又打架……種種跡象顯示,南水北調(diào)西線工程要按計劃開工有些懸了!

從距黃河上游較近的大渡河、雅礱江、通天河三條河調(diào)水，調(diào)水量１６０億～１７０億ｍ～3，基本上能夠滿足黃河流域２０５０年左右需水要求。但是緊臨黃河流域的廣大內(nèi)陸地區(qū)，對水資源的需求仍有較大增長。在三條河調(diào)水方案規(guī)劃的基礎上，對瀾滄江、怒江向黃河調(diào)水,進行了初步的方案研究，作為西線調(diào)水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調(diào)水量１６０億～２００億ｍ～3，相當于三條河總調(diào)水量,但是，調(diào)水工程規(guī)模浩大,應在三條河調(diào)水工程實施后進行深入研究。

該文設想構建南水北調(diào)西線工程數(shù)字化平臺和虛擬環(huán)境,以完成多比例尺、多數(shù)據(jù)類型的水資源利用、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會與國土狀況信息的數(shù)字集成;通過西線調(diào)水區(qū)、輸水沿線、受水區(qū)和后備水源區(qū)的數(shù)字仿真手段,對不同現(xiàn)有及存在的可能調(diào)水方案的工程可行性、有效性等予以綜合分析和比選,并制定受水區(qū)水資源可持續(xù)利用與優(yōu)化配置方案。

南水北調(diào)西線工程位于新構造活動強烈的青藏高原東北部,采用深埋長隧洞方案經(jīng)巴顏喀拉山輸水入黃河,工程區(qū)的主要地質(zhì)災害包括活動斷層和地震、凍土凍害、高地應力及巖爆、地溫異常、庫區(qū)岸坡變形等.其中,活動斷層及地震是調(diào)水工程區(qū)的主要地質(zhì)災害.對主要地質(zhì)災害的特征和破壞形式進行了探討,并提出了有關治理措施

本書由中山大學地理科學與規(guī)劃學院劉希林教授和華北水利水電學院資源與環(huán)境學院黃志全教授合著,由地質(zhì)出版社于2012年7月出版。全書分上、下兩篇共12章30萬字,全面展示了南水北調(diào)西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災害的分布規(guī)律、基本特征、危險性評價、穩(wěn)定性評價、分區(qū)結果,以及對工程建設的可能影響,是論證半個多世紀以來,有

根據(jù)斷裂構造的判讀標志,在南水北調(diào)西線工程區(qū)共存在nw,ne,sn和ew向四組斷裂近200條,nw向斷裂為區(qū)域性的斷裂構造,控制工程區(qū)地貌、水系等的發(fā)育。其中,有22條斷裂規(guī)模較大,對輸水線路存在相對較大的影響。野外考察結果表明,區(qū)內(nèi)有5條全新世時期的活動斷裂和12條晚更新世時期的主干和區(qū)域性大斷裂。通過綜合分析發(fā)現(xiàn),5條全新世時期的活動斷裂因為離輸水線路較遠或未穿越輸水線路,而12條晚更新世時期的斷裂構造則因全新世以來沒有活動,因而它們對工程區(qū)的影響總體上還是有限的,工程區(qū)處于一個相對穩(wěn)定的區(qū)域,而區(qū)域構造分析的結果也說明工程區(qū)位于一個相對的安全島內(nèi)。

利用30個站的1965—2000年日降水資料,分析了南水北調(diào)西線工程區(qū)的降水氣候特征、降水過程特征和降水極值特征.結果表明:該區(qū)多年平均降水量為520.5mm,年降水量等值線呈東北-西南向分布,由西北向東南遞增,半干旱區(qū)和濕潤地區(qū)年降水量的分界線在該區(qū)沿玉樹-清水河-大武-河南-合作-臨洮一線分布;降水過程大部分大于5d,降水集中在3d左右,過程降水量可分為緯向類和斜向類兩種,斜向類占大多數(shù),其中斜向類又可分為西北-東南向、東北-西南向兩種,以西北-東南向的發(fā)生較多.降水中心由西北向東南方向移動,或中心變動不大,但范圍先加大后減小.在所有降水過程中,一日最大雨量出現(xiàn)在壤塘的頻率最高,其次為若爾蓋和臨洮;3d最大降水量最頻繁發(fā)生在臨洮,其次為壤塘和若爾蓋.18次過程降水極值分布與多年的年降水量大值區(qū)相對應.1965年、1984年、1992年過程降水偏弱,1981年、1989年、1999年過程降水偏強.

9月1～2日，受黃河設計公司委托，江河水利水電咨詢中心組織對南水北調(diào)西線工程深埋長隧洞地質(zhì)勘察方案進行了水利專家咨詢。

為了滿足在高原環(huán)境下,超長隧洞tbm施工通風的需風量以及工作面的散熱要求,需要對隧洞的施工通風方式及設備配套進行全面研究。根據(jù)各種參數(shù),確定隧洞的通風方式,并對其需風量進行了詳細計算,然后利用數(shù)值模擬對風機和風管的匹配進行研究,得出適合本隧洞通風需求的風機和風管匹配方案,并對隧洞內(nèi)的風速分布和熱環(huán)境規(guī)律進行數(shù)值模擬研究,科學、直觀的評價隧洞施工環(huán)境。

南水北調(diào)西線工程地處青藏高原東南部,規(guī)劃從長江上游調(diào)水170億立方米,經(jīng)輸水隧洞穿越巴顏喀拉山分水嶺入黃河上游,為西部大開發(fā)提供水資源保障.調(diào)水工程區(qū)海拔3500m,寒冷缺氧,地質(zhì)條件復雜.第一期工程調(diào)水40億立方米,線路總長260km,其中隧洞長244km.文章簡要介紹了隧洞工程的地質(zhì)條件、掘進機選型、掘進速度以及施工通風技術等.根據(jù)國內(nèi)外隧洞的技術發(fā)展趨勢,對未來長隧洞施工作了初步研究.

南水北調(diào)西線一期工程　　　　　 　　　　　深埋長隧洞技術研究 沈鳳生　劉新 1　工程概況 南水北調(diào)西線工程位于青藏高原東南部,是從長 江上游干支流調(diào)水入黃河上游的跨流域調(diào)水重大工 程,是一項生態(tài)建設和環(huán)境保護,支撐我國西部大開 發(fā)和西北地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大基礎設施。 南水北調(diào)西線工程共分三期,總調(diào)水量170億 m3。第一期工程從雅礱江的支流達曲、泥曲和大 渡河的支流杜柯河、麻爾曲、阿柯河自流調(diào)水,總 調(diào)水量40億m3。由“五壩七洞一渠”串聯(lián)而成, 壩高63～123m,輸水線路總長26013km,其中隧 洞長24411km,明渠1611km,渡槽0112km。 “五壩”即引水河流的五座引水樞紐,引水樞 紐的壩高分別為115m、108m、104m、123m、 63m,調(diào)水量分別為7億m3、8億m3

“在山西黎城縣，考察隊員周宇下去拍攝一個剛建成的城市水景觀，水面泛起的惡臭熏得他當場就吐起來?！睏钣轮钢掌f。照片中的水景觀造型很漂亮，可惜里面是一潭污黑死水，周圍行人寥寥。“人們沒事根本就不愿到這里來?！?/p>

金沙江、長江上游、雅礱江、大渡河是我國寶貴的水電基地,規(guī)劃69座電站裝機容量13000萬kw,年發(fā)電量7530億kwh,是我國21世紀永續(xù)利用的電力能源。而南水北調(diào)西線工程規(guī)劃自四大基地河源調(diào)水190億m3,即將減少保證出力1054.3萬kw、電量1099.3億kwh,分別損失15%、14%。西水北調(diào)分期建設方案,自雅魯藏布江及怒江調(diào)水近1000億m3,可濟黃補金。既可向黃河補水500多億m3,又可向金沙江補水近400多億m3。徹底解決黃河流域的缺水問題和增加黃河各梯級裝機容量,而不影響四大基地的保證出力與保證電量,又能增加金沙江的下泄流量,確保北方用水,還可增加金沙江和長江上游的裝機容量。

利用以可控源音頻大地電磁法為主,甚低頻法、部分地段激發(fā)極化法和瞬變電磁法為輔助手段對南水北調(diào)西線一期工程中20km深埋長隧洞段進行了探測研究,主要介紹可控源音頻大地電磁法法隧洞勘探的效果及其他幾種輔助方法的作用。綜合利用物探資料及地面工程地質(zhì)勘察結果對深埋長隧洞圍巖介質(zhì)的結構特征進行解釋,并評價可能影響工程的斷層、破碎帶及異常區(qū),這將對工程施工提供非常有用的幫助信息。

西線調(diào)水是否可行,調(diào)水對生態(tài)環(huán)境的影響重大,必須進行系統(tǒng)、深入、科學的研究。能否從西線調(diào)水、能調(diào)多少水,必須在認真深入研究長江源頭大自然的變化趨勢并順應其變化規(guī)律的基礎上做出科學的決策,否則,人類會因調(diào)水破壞自然,影響生態(tài),而最終受到大自然的懲罰。西線工程水源區(qū)地質(zhì)結構就決定了其地質(zhì)環(huán)境復雜和脆弱,同時難免將使長江上游生態(tài)環(huán)境惡化,寧可采取“保守”一點的態(tài)度,也不要釀成無法挽回和無法彌補的后果。西線調(diào)水是否必要?黃河缺水除了黃河水源的自然減少外。最根本的原因是黃河承載了過多的供水任務。解決黃河缺水的治本之策,是在建立合理的水權制度和防污節(jié)水機制的前提下,以短缺的水資源為基礎,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構,實施生態(tài)移民,減少水的需求總量,實現(xiàn)黃河水新的供求平衡。