美国中亚利桑那调水工程自动化运行控制系统

美国中亚利桑那调水工程是世界上著名的长距离调水工程,全长约54 km,年平均调水量18.5亿m3,输水渠系完整,几乎包括了所有的输水建筑物,渠系的运行控制系统很有代表性.运行控制系统的自动化提高了整个渠系的输水效率和安全性,同时还节约了运行成本.介绍了工程运行控制系统的特点和构成模块,并提出了几点启示,以期对我国的南水北调工程提供一定的参考.     

渠道运行自调整模糊控制系统设计与仿真

设计了一种渠道自调整模糊控制器,它能根据水位偏差 e和水位偏差变化率ec 的实时变化,通过自调整因子对模糊控制规则进行在线自动调整. 建立了一单渠段实验渠道,并采用 Matlab软件仿真。结果表明,采用自调整模糊控制器,系统响应加快,在抗干扰能力和参数变化时的适应性方面都优于普通模糊控制器,且有更好的动态性能和稳态性能.     

南水北调中线总干渠冰情预测模型参数敏感性分析及率定

南水北调中线工程黄河以北总干渠冬季由于受气温的影响,将有不同程度的冰情产生,总干渠将处于无冰、流冰、冰盖下输水等多种复杂运行状态,运行不当则可能发生冰塞、冰坝危害。为了更准确地预测冰情,文章利用详细热量交换法对不同条件下渠道内一维冰盖生消进行数值模拟,根据2012年冬季的冰清观测结果以均方根差最小的原则率定模型参数。随后通过改变反射系数α、云量C、虚拟冰盖厚度Δh、风速Va、折减系数Cc及Ce、初始水温等分析冰盖厚度对于模型参数的敏感性。仿真结果显示,模型参数中反射系数α、虚拟冰盖厚度Δh这两个参数对冰盖厚度影响较大,气温数据中云量C对冰厚结果影响较大,且在高云量区域敏感性为极敏感,这些规律可以为寒区渠道系统冰情预测模型的开发及率定提供参考。     

长距离渠系冰期运行过渡模式研究

高纬度地区的长距离输水渠系在冬季输水时,冰封初期渠道内水内冰、浮冰和冰盖容易引起冰塞、冰坝等灾害,严重影响渠道输水稳定和工程安全,冰害防治是渠道冬季输水的关键技术.在渠道正常明渠大流量输水状态情况下,根据提前3d寒流预报,通过自动控制手段使全线渠内水流流速降到0.4m/s以下,以便形成稳定冰盖,达到平封状态并过渡到冰期运行模式.采用控制与仿真模型,结合南水北调中线干渠的设计数据,在MATLAB平台上进行仿真计算,仿真结果表明可以在目标时间内完成状态过渡.     

鲁棒控制在多渠段自动控制的应用

本文旨在研究渠道系统鲁棒控制器的线性矩阵不等式(LMl)设计方法及仿真.通过将系统的最小实现矩阵转化为一个由线性矩阵不等式约束的凸优化问题,然后再用MATLAB软件求解这一凸优化问题.这种方法既避免了对加权函数的试凑,而且控制器是直接求解,无需迭代,也不需要太多的约束条件,可以在更大的范围内达到收敛.通过文章末尾的一个两渠段串联算例表明,控制器能够在系统参数变化的情况下维持稳定、保持系统的性能基本不下降.     

多渠段串联渠系运行模糊控制

应用模糊控制原理和闸门同步操作技术建立了多渠段串联等体积控制模型 ,并用MATLAB(matrixlaborato ry)软件对控制过程进行了仿真 .对系统的稳定性、过渡时间、超调量和稳态精度进行了分析 ,说明了该控制策略的有效性     

超长倒虹吸出口明满流仿真闸门动态边界设置方法

鄂北调水工程中的孟楼-七方倒虹吸长达72km,其闸门调控下的出口边界设置对倒虹吸管内水力响应过程有显著影响。超长倒虹吸出口闸门处于有压段与明渠段的交界处,属于长有压管道闸孔淹没出流,具有高度耦合、非线性化的特点。常用的有压隧洞泄流公式未考虑倒虹吸内的非恒定流运动,不适于作为长倒虹吸出口边界,Henry公式能够合理反映闸门调控下的水力响应规律,但难以反映水击震荡特性。在此基础上,提出一种将出口闸门涵管化的边界处理方法,仿真结果揭示出在快速关闸时倒虹吸管中伴随有显著水击振荡,下游段事故工况中最大水击压强达25.1m(初始压强为8.8m),最大水击振幅为16m,压强变化特性与类似试验结果相符。提出的方法可为鄂北调水工程的事故工况调度提供技术支撑,也可为类似明满流动态边界仿真建模提供参考。     

暴雨条件下的长距离渠系水力响应特性研究

暴雨是常见的天气现象,其对长距离输水渠系的适时适量供水及工程安全具有重要影响。通过建立暴雨影响下的渠系水力响应模拟模型,分析了不同暴雨条件和渠系闸门群有无联合调度等情况下的渠系联合水力响应规律,结果表明,暴雨可威胁渠系的运行安全,而恰当的渠系运行控制响应模式是改善渠系水力响应的重要方法,有利于促进输水安全。暴雨可造成南水北调中线工程渠道内水位雍高,雍高程度受降雨强度、降雨范围和渠道断面位置影响,其中末端渠池下游的水位雍高最大,连续3日暴雨可造成水位雍高0.44m,使渠系面临外溢风险,而采用闸门群联合调度后,可有效削减壅水高度,但此时的壅水高度还受渠系控制模式和参数取值等因素影响,且渠系风险位置也将位于降水影响区最上游端渠池。     

大型渡槽温度场的边界条件计算方法

温度应力是南水北调中线大型渡槽设计中不可忽视的重要因素,直接影响到渡槽的运行安全,因此在设计中必须较为准确计算,温度场的边界条件计算是温度应力计算的前提.置于自然条件下的大型混凝土渡槽结构,其温度场的边界条件影响因素复杂,通常难以准确计算而往往被简化考虑,从而也直接影响到渡槽温度场和温度应力计算成果的可靠性.通过研究,给出了在太阳辐射等复杂自然条件下温度场边界条件的计算方法,并通过对实验水槽的实测数据和计算结果的对比,验证了计算方法的可信度.     

大型输水渠道系统建筑物水头损失处理方法研究

大型输水渠道系统往往穿越大量过水建筑物，如何合理的确定这些建筑物的水头损失是渠道运行调度仿真计算中的一个关键问题。对各类建筑物按照水头损失的计算方法进行了分类，采用概化断面的方法，对渠道渐变段、倒虹吸管身段推导出了便于实际仿真计算的总水头损失计算公式，并给出了各公式系数的计算方法；对其它建筑物也给出了有效的处理措施，并给出了计算节制闸设计局部水头损失的方法。实例计算表明，本文提出的建筑物水头损失处理方法简洁高效，能够提高渠道运行调度仿真计算的效率和精度。