水利工程論文-美國(guó)兩項(xiàng)跨流域調(diào)水工程和技術(shù)特點(diǎn).doc

水利工程論文-美國(guó)兩項(xiàng)跨流域調(diào)水工程和技術(shù)特點(diǎn)摘要：文中扼要介紹了美國(guó)科羅拉多大湯姆遜河調(diào)水工程及薩克拉門(mén)托河圣華金河調(diào)水工程的工程情況及主要技術(shù)特點(diǎn)，供我國(guó)南水北調(diào)中線工程參考借鑒。關(guān)鍵詞：跨流域調(diào)水反調(diào)節(jié)多目標(biāo)綜合利用圖1調(diào)水工程布置圖科羅拉多河大湯姆遜河調(diào)水工程(美國(guó)內(nèi)政部肯務(wù)局)1引言1980年10月參加“長(zhǎng)江三峽水利樞紐項(xiàng)目”技術(shù)考察組，赴美國(guó)考察河流開(kāi)發(fā)與大型水利水電建設(shè)1?？疾斓膬身?xiàng)跨流域調(diào)水工程，條件不同，規(guī)模懸殊，而所用的設(shè)計(jì)原則和重大技術(shù)措施是相仿的。這篇短文參考資料10份，其中6份是工程技術(shù)小冊(cè)子2，48，3份是最近在電腦網(wǎng)檢索的3，9，10。2科羅拉多（Colorado）河大湯姆遜（BigThompson）河調(diào)水工程1，2，32.1經(jīng)過(guò)概況美國(guó)科羅拉多州東部干旱少水，年雨量200500mm，平均330mm；而落基（Rocky）山以西科羅拉多河水量豐沛，為高峻的分水嶺所阻而不能東流。早在1870年，東部大湯姆遜河、圣弗侖（St.Vrain）溪等處即進(jìn)行開(kāi)發(fā)，規(guī)模較小。1935年，墾務(wù)局提出了打通落基山進(jìn)行跨流域調(diào)水的可行性報(bào)告；1937年對(duì)用水及分?jǐn)傎M(fèi)用的償還簽訂了合同；1938年開(kāi)工；1959年竣工。設(shè)計(jì)調(diào)水規(guī)模為每年3.8億m3；調(diào)出地區(qū)比調(diào)入地區(qū)高800多m，同時(shí)還利用落差發(fā)電。2.2水源建設(shè)調(diào)出地區(qū)在科羅拉多河上修建了格蘭比（Granby）水庫(kù)和影山（ShadowMt.）水庫(kù)，在兩條支流上修建了青山（GreenMt.）水庫(kù)、柳溪（WillowCr.）水庫(kù)。并修建了兩座泵站格蘭比泵站，將流量17m3/s揚(yáng)高55.7m，功率1.34萬(wàn)kW；柳溪泵站，功率0.75萬(wàn)kW，將流量11.3m3/s揚(yáng)高53.4m；青山水庫(kù)安裝2.16萬(wàn)kW可逆機(jī)組，水頭62m，年發(fā)電78106kWh。4座水源水庫(kù)聯(lián)結(jié)成群，總庫(kù)容8.92億m3，為年調(diào)出水量的2.35倍。還用12臺(tái)低揚(yáng)程泵對(duì)科羅拉多河進(jìn)行整治，功率為5.614.9kW，保障調(diào)出地區(qū)的利益。2.3穿山隧洞穿過(guò)落基山的亞當(dāng)斯（AlraB.Adams）明流隧洞，直徑2.97m，長(zhǎng)21.1km，流量15.6m3/s，進(jìn)水口與影山水庫(kù)明流銜接。洞頂懸裝69kV電纜的充氮管道，聯(lián)接落基山東、西兩側(cè)的電力系統(tǒng)。這是調(diào)水工程的關(guān)鍵。2.4輸水渠系水流出亞當(dāng)斯隧洞后，經(jīng)白楊溪（AspenCr.）虹吸及拉姆斯紅（Ramshorn）隧洞進(jìn)入馬利湖（MarysL.），再經(jīng)展望山（ProspectMt.）壓力管道及隧洞進(jìn)入埃斯蒂斯（Estes）湖，此湖由奧林匹司（Olympus）壩截?cái)啻鬁愤d河而成。調(diào)水工程布置見(jiàn)圖12。渠道又經(jīng)竿山（PoleHill）隧洞進(jìn)入竿山電廠；尾水經(jīng)響尾蛇（Rattlesnake）隧洞、松樹(shù)(Pinewood湖的壓力隧洞，由壓力鋼管引入熨斗（Flatiron）電廠。往南熨斗抽蓄能泵站將水揚(yáng)高70多m，進(jìn)入卡特湖（CarterL.），由此送水到小湯姆遜河、圣弗侖溪、巨石溪（BoulderCr.）及南普拉特（SouthPlatte）河等處。由熨斗水庫(kù)往北，水送到馬牙（Horsetooth）水庫(kù)。2.5反調(diào)節(jié)水庫(kù)東部調(diào)入地區(qū)共修建了6座反調(diào)節(jié)水庫(kù)馬利湖110萬(wàn)m3，埃斯蒂斯湖380萬(wàn)m3，松樹(shù)湖270萬(wàn)m3，熨斗電廠90萬(wàn)m3，卡特湖1.38億m3，馬牙湖1.87億m3；合計(jì)反調(diào)節(jié)總庫(kù)容3.34億m3，約等于全年的調(diào)水量。2.6水電廠和泵站落基山以西青山水庫(kù)裝設(shè)可逆機(jī)組，東部熨斗電廠裝設(shè)常規(guī)組6.3萬(wàn)kW，及可逆機(jī)組8500kW，具有揚(yáng)水和發(fā)電的雙重功能。另有水電廠4座馬利湖，水頭62.5m，裝機(jī)8100kW；埃斯蒂斯，水頭147m，裝機(jī)4.5萬(wàn)kW；竿山，水頭249m，裝機(jī)3.325萬(wàn)kW；大湯姆遜，水頭54.9m，裝機(jī)4500kW。以上水電廠的裝機(jī)總?cè)萘繛?8.4萬(wàn)kW（包括可逆機(jī)組3.01萬(wàn)kW），年發(fā)電量7.59億kWh.在調(diào)出地區(qū)的格蘭比泵站和柳溪泵站，以及東部的熨斗抽水蓄能站，每年揚(yáng)水用電0.7億kWh。2.7技術(shù)特點(diǎn)科羅拉多河大湯姆遜河跨流域調(diào)水工程運(yùn)行多年來(lái)，多目標(biāo)綜合利用效益顯著，其主要技術(shù)特點(diǎn)：1)規(guī)劃設(shè)計(jì)中盡可能壓低調(diào)水流量，注意充分利用當(dāng)?shù)貜搅?。灌溉面積28萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)年調(diào)水量為3.8億m3，實(shí)際平均年調(diào)水量為2.84億m3，包括城市及工業(yè)用水7700萬(wàn)m3。渠道采用混凝土襯砌，并較多修建隧洞及虹吸。2)兼顧調(diào)出、調(diào)入地區(qū)的利益。在調(diào)出地區(qū)修建水源水庫(kù)4座，總庫(kù)容8.92億m3，為設(shè)計(jì)年調(diào)水量的2.35倍。并對(duì)科羅拉多河進(jìn)行了整治。3）在調(diào)入地區(qū)修建一系列反調(diào)節(jié)水庫(kù)。六座反調(diào)節(jié)水庫(kù)的總?cè)萘砍^(guò)了實(shí)際年調(diào)水量。4）利用調(diào)出地區(qū)較東部有884m落差，多建電廠發(fā)電。裝機(jī)總?cè)萘?8.4萬(wàn)kW，年發(fā)電7.59億kWh；并在兩處裝設(shè)可逆機(jī)組，兼顧發(fā)電及揚(yáng)水的需要；并修建了揚(yáng)水泵站2座。5）在水電廠、泵站和渠系管理中，采用遙訊、遙控新技術(shù)。6）多目標(biāo)綜合利用的項(xiàng)目包括：灌溉、防洪、城市及工業(yè)用水、水力發(fā)電、旅游等；有的渠岸設(shè)了自行車(chē)道。3薩克拉門(mén)托（Scramento）河金（SanJaoquin）河調(diào)水工程1，4103.1經(jīng)過(guò)概況美國(guó)加利福尼亞（California）州的中央河谷盆地（CentralvalleyBasin），從西北斜向東南的軸線長(zhǎng)約800km，橫向?qū)捈s190km，占加州面積的1/3以上。河谷北部主要為由北向南流的薩克拉門(mén)托河流域，南部主要為由南向北流的圣華金河流域；盆地四周環(huán)山，僅舊金山為兩河匯合后注入太平洋的缺口。平坦的沖積川地約為640km72.5km，占河谷盆地面積的1/3弱。區(qū)域內(nèi)年雨量分布北多南少，例如：北部紅崖（RedBluff）平均年雨量559mm，而東南角貝克斯菲爾德（Bakersfield）僅有152mm。東部高山區(qū)雨量豐沛，其北端年雨量達(dá)2030mm，向南遞減為880mm。薩克拉門(mén)托河的年徑流量約占中央河谷的70，而圣華金河流域的需水量則占中央河谷的80。徑流量集中在冬春二季，而農(nóng)業(yè)需水量主要在夏秋。人口及大城市工業(yè)密集在沿海，也遠(yuǎn)離豐水地區(qū)，跨流域調(diào)水有迫切需要。薩克拉門(mén)托河圣華金河調(diào)水工程包括兩大項(xiàng)：墾務(wù)局的中央河谷工程（CentralValleyProject，簡(jiǎn)作CVP）；加州政府負(fù)責(zé)進(jìn)行的加州調(diào)水工程（CalforniaStateWaterProject，簡(jiǎn)作CSWP）。1928年起加州連續(xù)幾年大旱，1933年通過(guò)了加州中央河谷法案，但因經(jīng)濟(jì)衰退，加州政府無(wú)力進(jìn)行此項(xiàng)規(guī)模巨大的工程建設(shè)，乃由聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)墾務(wù)局先進(jìn)行中央河谷工程的建設(shè)，于1940年開(kāi)始，中央河谷的肥沃可耕地412萬(wàn)hm2中，于1954年已有200萬(wàn)hm2有水灌溉。加州政府于1960年發(fā)行公債17.5億美元后正式開(kāi)工，1962年開(kāi)始局部供水，1973年建成第一期工程，包括：水庫(kù)18座、泵站15座、水電廠5座、渠道870km。此兩項(xiàng)大工程密切結(jié)合。3.2中央河谷工程1，4，93.2.1水源建設(shè)薩克拉門(mén)托河上游修建了高183.5m的混凝土重力壩，形成庫(kù)容55.6億m3的沙斯塔（Shasta）水庫(kù)，作為骨干水源工程。同時(shí)在另一條特立尼特（Trinity）河上，修建了高164m的土石壩，形成庫(kù)容10.6億m3的克拉恩格爾（ClairAngle）湖，被跨流域調(diào)入了薩克拉門(mén)托河4。特立尼特水庫(kù)有劉易斯頓（Lewiston）反調(diào)節(jié)水庫(kù)（土壩高27.7m，庫(kù)容1800萬(wàn)m3），沙斯塔水庫(kù)有凱齊克（Keswick）反調(diào)節(jié)水庫(kù)（壩高48.5m），薩克拉門(mén)托河的支流清溪（ClearCr.）上，又修建了威士基頓（Whiskeytown）水庫(kù)（土壩高86m，庫(kù)容2.97億m3），劉易斯頓水庫(kù)的水被跨流域調(diào)入了威士基頓水庫(kù)，作為水源一部分。3.2.2輸水工程渠道、泵站、水庫(kù)橫貫三角州（DeltaCross）渠道始于胡桃溝（WalnutGrove），進(jìn)入斯諾特格拉司（Snodgrass），經(jīng)80km而引入特拉西（Tracy）泵站，流量100130m3/s，1951年起由6臺(tái)1.68萬(wàn)kW大泵揚(yáng)高60m，進(jìn)入三角洲門(mén)杜太（DeltaMendota）渠道，流向東南，經(jīng)188km而于弗雷斯諾（Fresno）以西48km處注入門(mén)杜太塘，由此調(diào)水到圣華金河，流量減為91m3/s?？得摾滤咎–ontraCosta）渠在奧克萊（Oakley）附近截薩克拉門(mén)托河及圣華金河之水，流量100m3/s，由四座泵站共揚(yáng)高39m，向西分水縱深72.5km，灌溉高地農(nóng)田，并向海灣工業(yè)區(qū)供水，止于馬丁內(nèi)斯（Martinez）壩形成的水庫(kù)。此外，薩克拉門(mén)托河谷西部的科寧（Corning）渠由紅崖引水，流量14m3/s，用泵站提水16.8m，向南34km。而達(dá)蒂黑馬（Tehama）縣，河?xùn)|有奇科（Chico）渠，在維納（Vina）附近揚(yáng)水灌溉奇科縣農(nóng)田，經(jīng)32km而注入比尤特（Butte）溪。調(diào)水工程布置見(jiàn)圖24。除了水源工程的兩座大水庫(kù)和反調(diào)節(jié)水庫(kù)以及上述渠系反調(diào)節(jié)水庫(kù)外，還修建了兩座大水庫(kù)薩克拉門(mén)托河的大支流亞美利加（American）河上的福爾松（Folsom）水庫(kù)、圣華金河上的弗林脫（Friant）水庫(kù)（壩高97.3m）。這兩座水庫(kù)與水源骨干水庫(kù)比較如次：沙斯塔水庫(kù)，流域面積17260km2，平均年徑流量62.3億m3，占四庫(kù)的47.7；特立尼特水庫(kù)，流域面積1885km2，平均年徑流量14.1億m3占四庫(kù)的10.8；福爾松水庫(kù)壩高104m，流域面積4865km2，平均年徑流量33.2億m3，占四庫(kù)的25.4；弗林脫水庫(kù)流域面積4233km2，平均年徑流量21億m3，占四庫(kù)的16.1。3.2.3水力發(fā)電結(jié)合水庫(kù)建設(shè)修建了許多水電站，并有一座引水式電站，1969年裝機(jī)總?cè)萘繛?32.2萬(wàn)kW。所發(fā)電能約有1/3用于泵站揚(yáng)水，其余并入電網(wǎng)銷(xiāo)售。以1958年為例，沙斯塔、凱齊克、福爾松、寧勃司（Nimbus）四座水電站的年發(fā)電量為38.25億kWh。水電收入為償還工程投資的重要來(lái)源。3.3加州調(diào)水工程1,4103.3.1水源建設(shè)薩克拉門(mén)托河的支流費(fèi)瑟（Feather）河上原有三座小水庫(kù)臺(tái)維斯（Davis）、法蘭西門(mén)（Frenchman）、羚羊（Antelole）水庫(kù)，1967年修建了大型骨干水源水庫(kù)奧羅維爾（Oroville），土石壩高235m，是美國(guó)最高的，庫(kù)容43.6億m3，作為加州調(diào)水工程的起點(diǎn)5。3.3.2輸水工程渠道、泵站、水庫(kù)在貝?。˙yron）附近由三角州（Delta）泵站揚(yáng)水入貝薩尼(Bethany)水庫(kù)，再經(jīng)加利福尼亞水道(CaliforniaAqueduct)用抽水蓄能泵站進(jìn)入圣路易斯（SanLuis）水庫(kù)，土壩高117m，庫(kù)容25.1億m3，是加州政府與墾務(wù)局聯(lián)合運(yùn)用的大型調(diào)節(jié)水庫(kù)。由圣路易斯水庫(kù)起，主流繼續(xù)向東南，經(jīng)4級(jí)泵站揚(yáng)高325m而達(dá)蒂黑恰比（Tehachapi）山麓，又為特大泵站埃德蒙斯頓（ADEdmonston）揚(yáng)高587m而進(jìn)入南加州。水庫(kù)下泄的另一股水流向圣路易斯奧皮斯普（SanLuisObispo）。過(guò)蒂黑恰比隧洞后水流又分為兩股：一股向東經(jīng)羚羊河谷進(jìn)入錫爾弗伍德（Silverwood）水庫(kù)，再經(jīng)圣波拉定諾（SanBerardino）隧洞進(jìn)入臺(tái)維爾