《南水北调东线工程》PPT课件.pptx

南水北调东线工程南水北调东线工程-穿黄工程班级：地质10-8姓名：王珩学号：05092387工程概况南水北调东线工程是因为我国北方地区尤其是黄淮海地区长期受到干旱缺水的困扰，水资源短缺与经济社会发展及生态环境保护之间的矛盾越来越突出。京、津、冀、鲁地区和淮河流域日益恶化的生态环境和连年发生的严重干旱缺水，使南水北调东线工程的建设显得更为紧迫而制定的工程。工程规划概况从江苏省扬州市附近的长江干流北岸三江营引水，利用扩建的京杭运河（扬州至天津段）及与其平行的部分河道为总干渠向北输水，结合航道工程建13个抽水梯级，联通洪泽湖、骆马湖、南四湖与东平湖，在山东省东阿县的位山附近开凿河底隧洞穿过黄河,再沿京杭运河北段到天津（图1），主干线长1150km，其中黄河以南及穿黄河工程段长690km。从长江到东平湖高差42m，13级水泵站扬程共约66m,从东平湖到天津可自流输水。工程的远景规模将达到抽引长江水1000m3/s以上，送水到天津200m3/s以上。第一期工程在江苏省江水北调工程的基础上,将抽引长江水的能力由400m3/s(见江都排灌站)扩大到600m3/s，同时扩大自流引长江水的能力,扩建输水干渠和增设抽水枢纽，送水到东平湖。第二期工程适当扩大调水规模并将输水工程向北延伸到天津。以后再根据发展要求进一步扩大。这项工程主要为黄淮海平原东部地区补水，江苏、安徽、山东、河北及天津等五省市的部分地区均可直接受益。东线工程建设的必要性与迫切性东线工程建设的必要性与迫切性东线供水区人口密集，城市集中，交通便利，地势较平坦，矿产资源丰富，是我国重要的能源化工生产基地和粮食等农产品主要产区。经济增长潜力巨大，但水资源供需矛盾日益突出，缺水制约了经济社会的发展并对生态环境产生严重影响。黄河以北供水区处于海河流域下游，大部分河流已经干涸，可利用的地表水日益减少。由于长期超采深层地下水，引发了水质恶化、地面沉降等多种地质灾害。海河地表水已高度开发，地下水又严重超采，已到了仅仅依靠当地水资源难以解决缺水问题的程度。胶东地区是沿海经济发达地区，也是我国严重缺水的地区之一，干旱连年出现，经济损失严重。各城市供水普遍紧张，地下水持续超采，烟台、龙口、莱州等地海水入侵。当地水资源已难以解决缺水问题。南四湖地区在偏旱年份已无法维持供需平衡，生活和工业供水也无法保持稳定。黄河持续断流和引黄泥沙堆积的严重环境后效，使引黄供水受到威胁，必须补充新水源。如不抓紧实施东线工程，在黄河水资源及其利用状况发生变化时，供水区内将产生无法解决的严重后果。工程总布置1，河道工程2，泵站工程3，蓄水工程4，穿黄工程穿黄工程 选定在山东东平县与东阿县之间黄河底下打隧洞方案。通过多年地质勘探和穿黄勘探试验洞开挖，查明了河底基岩构造和岩溶发育情况，并成功解决了河底隧洞堵漏开挖的施工难题。穿黄工程从东平湖出湖闸至位临运河进口全长，其中穿黄河工程的倒虹隧洞段长634m，平洞段在黄河河底下70m深处，为两条洞径的隧洞。第一期工程先开挖一条。南水北调中线穿黄工程是南水北调工程中投资较大、施工难度最高、立交规模最大的控制工期建筑物，是人类历史上最宏大的穿越大江大河的工程，其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸，向黄河以北地区供水。其中，两条引水的穿黄隧洞是整个穿黄工程最引人注目的控制性建筑物，每条隧洞长4250米，单洞直径7米。采用目前世界上先进的盾构技术进行挖掘施工，技术含量高，施工工期长，在国内用盾构方式穿越黄河尚属首例。黄河如何过穿黄工程位于郑州市以西约公里处，于孤柏山湾李村附近横穿黄河。南岸起点为河南省荥阳县王村乡王村化肥厂南的点，终点为黄河以北温县南张羌乡马庄东的点，总长公里。现阶段，穿黄工程按南水北调一期规模考虑（一期工程多年平均调水量亿立方米）,相应穿黄工程设计流量立方米秒，加大流量为立方米秒。穿黄工程总的工程结构，由南岸明渠、南岸退水建筑物，进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、北岸明渠、北岸新蟒河渠道倒虹吸、老蟒河河道倒虹吸、北岸防护堤、南北岸跨渠建筑物和南岸孤柏嘴控导工程等组成。现阶段，穿黄工程按南水北调一期规模考虑，设计流量265立方米/秒，加大流量为320立方米/秒，总投资亿元，施工总工期个月，计划于年月竣工。黄河水文情况太复杂，为确保穿黄工程万无一失，水利部先后组织长江设计院和黄委会设计院分别独立设计渡槽凌空穿黄和隧洞遁地穿黄两个方案，并进行综合研究比选。经过反复论证，专家们最终选择了隧洞穿黄方案。因为与渡槽凌空穿黄相比，隧洞可以避免外界温度、气候等气象条件的干扰，耐久性更好。受南水北调中线总干渠线路布置等因素的制约，总干渠只能在郑州以西自邙山头至汜水河一带约二、三十公里的范围内穿过黄河。而此段黄河河段冲淤变化迅速，河道不稳定，主流摆动幅度大，是典型的游荡性河道。因此，研究解决穿黄工程与黄河的相互影响，并据此确定穿黄工程线路是穿黄工程的重大技术问题。穿黄河段供比较的线路有邙山头线、桃花峪线、牛口峪线、牛口峪线、孤柏嘴线、李村线、李寨线等多条线路。多年来，遵循工程与河两利，即少影响黄河河势，又使工程安全可靠、技术先进、经济合理的原则，针对穿黄工程与河势、防洪问题，做了大量的勘测、设计和科研工作，最后穿黄线路比选集中到孤柏嘴矶头附近约公里的河段范围内进行，其上线为李村线，下线为孤柏嘴线。隧洞如何挖根据穿黄工程的地质、水文条件，曾比较了埋管法、沉管法、顶管法、盾构法等施工方法，最终采用盾构法施工。专家解释说，穿黄隧洞从水下穿越黄河，除承受较高的内水压力外，还承受外部土水压力，而隧洞却位于粉质壤土及砂层内，因此隧洞施工只能采用盾构法。盾构法施工，就是在地表以下采用专用的盾构机械暗挖隧道的一种施工方法。经过对穿黄隧洞施工条件分析，结合国内外大量工程实践，又对土压平衡盾构、泥水式盾构进行了综合比较，推荐采用泥水式盾构机。盾构机前面有一个刀盘，刀盘上有许多刀片，刀盘旋转起来就像剃须刀刮胡子一样把泥沙切削下。盾构机机头后面是数十米长的后续台车，每往前走一个外衬砌管片的距离，推进油缸把“腿”缩回去，施工人员着手外层衬砌管片的安装、注浆，然后，推进油缸再顶住刚衬砌好的管片，盾构机向前切削。隧洞掘进全部完成后，就在外衬砌管片拼装形成的隧洞内按圆形带车道平台的段面进行混凝土(二次衬砌)浇筑。内外两层衬砌管片厚度分别为厘米和厘米，两者之间由弹性防排水垫层相隔。这是穿黄工程与常规的水工隧洞和盾构法施工的交通隧道均有所不同之处。因为穿黄隧洞为输水洞，在考虑外部黄河水和土层的压力之外，还必须考虑洞内水流的压力，因此隧洞实行的是双层衬砌结构，即在用盾构机进行外层衬砌之后，还须进行内层衬砌。此种复合结构是一次重大的结构创新，施工前进行1：1的仿真验证。专家强调，穿黄工程地层为以渗透系数较大的含水砂层和粉质粘土为主，隧洞断面外径为7米。为解决穿黄工程的中盾构法的关键技术问题，长江设计院先后派人赴日本、德国、英国、法国、埃及等国家考察。隧洞如何防震防水穿黄隧洞是一特大型倒虹吸输水建筑物，隧洞主要穿越黄河主槽饱和含水软土地层，隧洞一般埋深米。黄河属游荡性河道，据河工模型试验，穿黄河段主槽最大摆幅达余米。穿黄隧洞处河床冲淤变化，使隧洞上方纵向荷载发生变化，下卧土层纵向也相应变化，因此沿纵向隧洞有可能发生不均匀变形而张裂。因隧洞较长，地震波沿纵向传播时，地震响应存在相位差，导致隧洞沿纵向有可能发生差异性变形张裂。根据国家地震局分析预报中心对穿黄隧洞进行的地震危险性分析，穿黄隧洞按年超越概率的地震标准进行设防，场区地震设计基本烈度为度。在度地震条件下河床段砂土液化最大深度为米，而隧洞顶板最小埋深为米，位于液化砂层之下不受砂土液化的影响。而通过采用双层衬砌、独立工作的结构型式，无论沿横向或沿纵向均有良好的抗震性能，隧洞衬砌各工作阶段的应力与变形均满足设计要求。穿黄工程以隧洞倒虹吸方式穿越黄河主槽，采用盾构法施工，在盾壳保护下进行开挖，同时采用拼装式管片作一次支护。而决定拼装式管片结构是否可行，关键是衬砌防水是否可靠、稳定、安全。盾构法隧洞衬砌防水设计历来是国内、外盾构隧道工程设计的重点之一，近年来大量的成功的工程实例已积累丰富的设计理念和经验，针对穿黄工程特性而言，较高的内、外水压力，较长的推进距离，较复杂的地质环境，给穿黄隧洞的设计与施工提出了更高的要求。为此，对穿黄隧洞拼装式管片衬砌防水材料设计和试验进行了专题研究。对水密性、耐久性和稳定性试验，验证了现有防水材料、防水措施和防水布置的合理性，通过管片及接头水密性试验，又确定了穿黄隧洞防水等级和变形控制标准。谢谢！