双缆网式拦冰索布设间距研究

书第１０卷第３期２０１２年６月南水北调与水利科技Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．１０Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１２南水北调收稿日期：２０１２－０５－０３修回日期：２０１２－０５－１５网络出版时间：２０１２－０５－２４网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１３３４．ＴＶ．２０１２０５２４．１４０４．０１２．ｈｔｍｌ基金项目：国家重大科技专项（２０１２ＺＸ０７２０５００５）；教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队（ＩＲＴ０８５１）；国家创新研究群体科学基金（５１０２１００４）作者简介：练继建（１９６５－），男，福建建瓯人，教授，博士生导师，主要从事水利水电安全与优化运行、海上新能源开发利用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｊｌｉａｎ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１２０１．２０１２．０３００１双缆网式拦冰索布设间距研究练继建，赵新（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津３０００７２）摘要：南水北调中线工程自丹江口水库向北京、天津方向输水，冬季南北冻融不同步将可能会导致严重冰情的出现。同时，南水北调中线工程由串联渠池组成，为降低下游渠池发生冰害的可能性，实现南水北调中线工程各渠池冰凌“自产自销”，在物理模型试验的基础上，研发了双缆网式新型拦冰索。现重点在新型拦冰索拦冰效果研究的基础上，结合冰水力学相关理论，对新型拦冰索有效拦冰距离的计算方法进行探讨，并结合南水北调中线工程的特点，研究了新型拦冰索的布设间距。研究认为：拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度以及有效拦冰距离均随锚固位置与水面距离的增大而减小、随加厚冰盖糙率的增大而减小、随冰凌厚度的增加而减小；当冰凌厚度较大时，冰凌不再下潜，形成平铺冰盖，此时拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度与有效拦冰距离相等。对于南水北调中线工程总干渠典型渠段，在极端气候条件下，拦冰索的布设间距以４～６ｋｍ为宜。关键词：冰期输水；冰害；拦冰索；布设间距中图分类号：ＴＶ６８；ＴＶ８６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－１６８３（２０１２）０３－０００１－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬａｙｏｕｔＤｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎＮｅｔ－ｓｔｙｌｅＩｃｅＢｏｏｍｗｉｔｈＴｗｏＡｘｅｓＬＩＡＮＪｉ－ｊｉａｎ，ＺＨＡＯＸｉｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＳａｆｅｔｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｉｃｅｍｅｌｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｎｏｒｔｈａｎｄｓｏｕｔｈｉｎｗｉｎｔｅｒｍａｙｌｅａｄｔｏａｓｅｒｉｏｕｓｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭｉｄｄｌｅＲｏｕｔｅｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈ－ｔｏ－ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅＤａｎｊｉａｎｇｋｏｕｒｅｓｅｒｖｏｉｒｔｏＢｅｉｊｉｎｇａｎｄＴｉａｎｊｉｎ．ＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈａｔｔｈｅＭｉｄｄｌｅＲｏｕｔｅｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈ－ｔｏ－ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｃａｎａｌｓａｎｄｐｏｎｄｓｉｎｓｅｒｉｅｓ，ｔｈｅｎｅｔ－ｓｔｙｌｅｉｃｅｂｏｏｍｗｉｔｈｔｗｏａｘｅｓｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｉｃｅｈａｚａｒｄｓｅｍｅｒｇｉｎｇｉｎｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｃａｎａｌｓａｎｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｇｏａｌｓｏｆｉｃｅｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｄｉｓａｐｐｅａｒｉｎｇｂｙｉｔｓｅｌｆｉｎｃａｎａｌｓａｎｄｐｏｎｄｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｉｓｎｅｗｔｙｐｅｏｆｎｅｔ－ｓｔｙｌｅｉｃｅｂｏｏｍａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｉｃｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｃａｌ－ｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｂｏｕｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｎｅｗｉｃｅｂｏｏｍｓＭｏｒｅｏｖｅｒ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＭｉｄｄｌｅＲｏｕｔｅｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈ－ｔｏ－ＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｌａｙｏｕｔｄｉｓ－ｔａｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｃｅｂｏｏｍｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ（１）Ｔｈｅｌｉ