南水北调中线工程运行特性及控制方式研究

简要介绍了国家＂十一五＂科技支撑计划项目＂南水北调中线工程关键技术研究与应用＂课题四＂中线工程输水能力及冰害防治技术研究＂所取得的部分水力学研究成果,包括南水北调中线工程输水模拟平台的研制、中线工程数值仿真软件开发、分水口和节制闸的水力敏感性分析、闸前常水位控制算法、穿黄工程节制闸闸前水位确定、冰期输水能力及冰期运行控制等,研究成果紧密结合中线工程的实际情况,可应用于中线工程的运行、调度与管理。     

南水北调中线工程穿黄隧洞关键技术研究

简要介绍了国家＂十一五＂科技支撑计划项目＂南水北调中线工程关键技术研究与应用＂课题四＂中线工程输水能力及冰害防治技术研究＂所取得的部分水力学研究成果,包括南水北调中线工程输水模拟平台的研制、中线工程数值仿真软件开发、分水口和节制闸的水力敏感性分析、闸前常水位控制算法、穿黄工程节制闸闸前水位确定、冰期输水能力及冰期运行控制等,研究成果紧密结合中线工程的实际情况,可应用于中线工程的运行、调度与管理。     

长距离渠道闸门故障扰动及小影响应急调度研究

闸门控制故障是威胁长距离输水渠道正常调度运行的常见风险之一,研究闸门故障工况下渠道水力响应及快速应急调度响应措施对长距离输水渠段安全运行具有重要意义。以南水北调中线一期工程为研究对象,基于通水3 a以来的实际调度运行状况,构建闸门故障扰动一维非恒定流水力学模型,分析渠段的水力响应,并研究应对闸门故障扰动的小影响应急调度措施。计算结果表明:闸门故障扰动下的水力响应与渠道流量、渠段长度密切相关;通过调节旁侧闸门的小影响应急调度措施能尽可能减小事故闸门的影响,维持上下游渠道水位的相对稳定,且响应时间越早越有利于闸门事故控制;事故闸门开度长时间大幅度异常时,需联合临近节制闸、分水闸、退水闸共同调度才能维持渠道正常输水及安全运行。研究成果可为南水北调中线一期工程调度运行应急预案及风险管理提供参考。     

基于遗传程序的南水北调中线水面线计算

目前南水北调中线水面线的推算采用传统恒定非均匀流公式,糙率等水力参数需根据实际情况,定期复核并进行修正,缺乏灵活性。结合中线调度实际,建立了基于遗传程序设计的渠道水面线计算模型,利用遗传程序自动拟合渠段上游节制闸闸后水位与下游节制闸闸前水位、输水流量的非线性关系,从而实现在闸前常水位控制模式下不同输水流量的水面线推算。经在南水北调中线干线工程典型渠段的试用表明,建立的基于遗传程序水面线计算模型灵活性强、拟合精度高、操作方便,具有较高的实际应用价值。     

南水北调中线2014~2015年度冬季冰情原型观测

2014年底,南水北调中线干线工程全线正式通水,冬季冰期输水面临渠道结冰问题。为研究中线干线冬季冰期安全输水问题,于2014~2015年度冬季开展了冰情原型观测,获得了冬季冰期输水的水力参数、气象参数和冰情特征等第一手现场数据,掌握了暖冬气候条件、小流量输水工况下中线干线结冰、封冻和开河过程的基本规律。为中线工程冬季安全输水运行积累了经验,可为制定冰期调度方案和编制防凌减灾措施提供依据。     

南水北调中线工程渠道输水调度研究

南水北调中线是我国战略性跨流域供水工程。通过对南水北调中线输水调度原理、自动化调度系统、调度管理体系及应急调度的研究。实现水位、流量等水情数据信息的自动采集、闸门远程自动控制及全线流量的动态变化和分水水量的实时自动监控;建立健全输水调度管理体系,配备功能完备的调度管理系统、闸站监控系统和视频监控系统,实现输水调度系统运行自动化。研究结果对类似渠道调水工程管理具有参考价值。     

济南至引黄济青明渠段冰期输水安全研究

在南水北调东线济南至引黄济青明渠段工程设计过程中,充分消化吸收引黄济青工程冰期输水经验。利用控制建筑物调控,促使各闸门段的水流条件满足形成冰盖的要求;分析影响冰期输水能力的控制因素;并提出保证冰期输水安全的工程措施和调度运行方案,以及出现重大险情时的应对措施,防止冰害事故发生。     

一月科普

正Q:天好冷,我冻得发抖,南水北调的输水途中,"南水"也会被冻住吗?A:北方冰冻情况在南水北调工程的设计施工中早有考虑,工程不仅有相应的防冻设备,还有除冰措施。中线工程进入冰期输水运行前,工程全线逐步抬高水位,通过增大过水断面减小流速,便于形成冰盖,以进行冰盖下稳定输水。倒虹吸、涵洞、渡槽等建筑的进口增设安装了拦冰索,防止流冰期间冰屑进入建筑内造成冰害。节制闸闸     

南水北调中线总干渠冰期运行调度措施研究

南水北调中线输水工程面临着复杂的结冰和融冰过程。在分析汇总国内类似已建调水工程冰期输水经验的基础上,结合南水北调中线工程近年运行经验和冰期输水水力特性,提出了中线工程冰期输水调度方式和管理措施,包括合理确定冰期输水流量,制定冰期应急预案,建立冰情预报预警控制系统等。相关经验可供类似输水工程运行调度借鉴。     

大型输水渠道事故工况的水力响应及应急调度

事故工况下的渠道水力响应及应急措施对大型输水渠道安全有着深刻的影响。以南水北调中线工程总干渠为研究对象,建立了事故工况的一维非恒定流数学模型,提出应急调度闸门控制规则,模拟分析了事故工况下渠道的水力响应过程。计算结果表明,事故渠段节制闸紧急关闭时间越短越有利于灾害控制,但是渠道水位壅高及退水量较大;节制闸闸前控制水位越高,则渠道水位壅高也越大,但弃水较少。     

西黑山进口闸闸后封闭项目施工及效果分析

2016年1月下旬,西黑山进口闸闸后因结冰出现阻水现象,影响到了工程的正常输水。针对闸后出现的冰冻阻水问题,本文研究在进口闸闸后消力池及渐变段顶部增加盖板,覆盖整个消力池段和消力池出口渐变段的防护措施。封闭完成后,进口闸闸门后结冰明显减少,保温效果明显,保证了冰期输水安全。此施工保温措施可在结冰期供南水北调工程推广使用。     

南水北调中线工程冰期输水平稳过冬

<正>2月28日,南水北调中线工程冰期输水正式结束。自2018年12月1日进入冰期输水以来,南水北调中线建管局通过制定冰期输水调度方案、加强现场管理等,为冰期输水工程安全调度与平稳运行提供保障,确保了输水工程平稳过冬。截至2019年2月27日,中线工程共平稳输水12.29亿m3。     

闸站监控系统在液压设备维修养护中的应用

闸站监控系统是南水北调中线干线工程生产调度关键系统,其建立在通信和计算机网络系统的基础上,采用先进的计算机、自动控制和传感器技术,通过远程方式监测、控制、预警等自动化设施建设,实现对干线参与调度的节制闸、分水口等建筑物信息和运行状态的监测和控制,实行全部闸站的高度自动化日常调度管理。通过调取闸站监控系统中闸门远程指令执行中监控数据,并结合液压启闭机系统中出现的问题进行分析研判,同时针对沿线同类设备共性问题制定整改方案,在增强节制闸设备安全稳定运行的同时提升闸门远程指令执行成功率,为总干渠通水安全运行提供可靠保障。     

南水北调中线京石段冰期输水规律研究

南水北调中线京石段供水工程起于河北省石家庄,止于北京的团城湖,渠道全长307km,由于沿线冬季天气寒冷,通常都会出现结冰现象。为了做好冰期调水运行工作,确保冰期通水工作的顺利进行,输水本文利用京石段四次冰期调度运行数据,在分析各输水渠段的冰情时空分布特征的基础上,提出了冰期输水调度的经验与规律,为南水北调中线工程的冰期调度运行、冰期灾害防治和冰期灾情预报提供技术支撑。     

压力式水位计在长距离暗渠输水工程中的应用

介绍了压力式水位计的工作原理,通过总结日常工作中出现故障因素提出改进措施。针对压力式水位计在南水北调中线工程天津干线长距离暗渠中的应用,说明了自动化监控水位的重要性。研究成果为南水北调输水工程的安全运行及统一调度提供重要的数据支撑。     

南水北调中线工程水工钢闸门防冰冻技术

南水北调中线工程于2003年开工建设至2014年底建成正式通水运行,其中漳河北至北京、天津范围内渠道冬季输水运行时存在结冰的工况,水工钢闸门运行需要考虑防冰冻技术措施。文章介绍了南水北调中线工程总干渠冬季输水运行时水工钢闸门需要防静冰压力、防冰冻、防冰冲击的几种常用方法,及需要在冬季运行的拦冰索、排冰闸、节制闸、退水闸等建筑物上采用的防冰冻技术、相关设备设施的布置原则。南水北调中线工程这种长距离、大地域的调水工程,需要经过北方地区,运行管理人员经历了4个冬季运行,不断对水工钢闸门等设备防冰冻技术的运用进行改进、完善,积累了防冰冻的经验,为今后国内采用渠道方式的引水工程冬季输水运行,提供了重要的工程参考。     

南水北调中线干线节制闸过流公式率定及曲线绘制

南水北调中线线路长、分水口门多、无在线调蓄水库,且正处于初期运行阶段,需逐步建立健全各类闸门技术档案,尤其是率定各类闸门过流公式和绘制闸门控制运用图表,这对于精确实施渠道控制、指导闸门日常控制操作、保障输水调度安全具有重要意义。以刁河节制闸为例,基于量纲分析法,在孔流条件下利用南水北调中线干线通水运行观测数据开展了节制闸过流公式率定,并在此基础上绘制出节制闸不同闸前、闸后水位差下的过闸流量与闸门开度关系曲线。结果显示：量纲分析法物理概念比较清晰,公式形式较为简单,率定工作量大大降低,实测流量与计算流量误差基本在±6%之间,而平均误差约为3%,率定精度较高,具有较强的实际应用和推广价值;同时节制闸过闸流量曲线的绘制,为日常调度人员掌握过闸流量变化、适时开展闸门调度提供了决策依据。     

南水北调中线工程输水模拟平台开发及应用

南水北调是我国目前在建的最大调水工程,其干线工程穿越多个省市、涉及面广,且沿线建筑物众多,运行工况复杂。开发南水北调中线工程输水模拟平台能为工程施工建设、调度运行、维护管理等提供一个数字化平台,提高工程运行管理的信息化水平。该平台以二维GIS为基础,采用Oracle数据库统一管理各类数据,并集成水力学、水力控制、冰期输水控制等模块,可实现输水系统特性分析、运行调度方案优化、防冰措施研究和信息查询管理等功能。图4幅。     

闸门及启闭设备的运行维护

南水北调中线工程已通水运行超过4 a,累计输水超过180亿m3,有效缓解了沿线城市缺水的局面,还适时进行了生态补水,生态效益日益凸显。南水北调中线工程输水调度运行的实现,离不开沿线各类闸门及启闭设备的正常运行。为确保闸门及启闭设备正常运行,南水北调中线管理单位通过运行管理、维护合同管理等手段,以问题为导向,强化问题查改,严格落实,消除设备隐患,注重对设备进行升级改造和功能完善,以确保运行安全。为强化管理,实时掌握南水北调工程设备设施情况,还开发了南水北调中线工程巡查实施监管系统,并在南水北调中线全线推广使用,取得明显效果。     

南水北调中线工程应急调度目标水位研究

以南水北调中线工程为例,建立一维应急调度数值模型,选取典型渠段作为算例,研究中线工程总干渠突发事故应急调度时输水明渠节制闸闸前目标水位的设定对渠道节制闸水位壅高、渠段退水量等参数指标的影响。研究表明:目标水位的设置直接影响到渠道退水量、渠道最高水位壅高。闸前目标水位越高,渠道水位壅高越高,但渠道退水量越小。为提高应急调度的安全经济性应在保证不发生漫顶事故的前提下,尽量加大事故上游渠段节制闸前目标水位。研究成果可为中线工程应急预案的建立提供参考。