LSTM神经网络和量纲分析法在弧形闸门过流计算中的对比

为保障工程建筑物的合理设计、输水渠道的科学调控及调水系统的安全运行,需对弧形闸门过闸流量进行精确计算。以南水北调中线工程干渠59座节制闸为研究对象,建立基于量纲分析法和长短期记忆神经网络两种不同的弧形闸门流量计算模型,选取2018—2019年2 h时间尺度的原始观测数据作为模型输入,对比分析两种模型闸门流量计算的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差及纳什效率系数。结果表明：对于工程整体而言,长短期记忆神经网络方法的误差结果略优于量纲分析法,两者流量平均相对误差分别为2%~2.5%和3%~4%。另外,量纲分析法受水位波动影响较大,更适用于中线工程中下游（中、小流量）的闸门过流计算;长短期记忆神经网络方法受水位波动的影响相对略小,更适用于中线工程中上游（大、中流量）的闸门过流计算。该研究为南水北调中线工程闸门水力计算及调度运行提供了科学依据。     

定流量调度时三河闸开高确定方法研究

科学合理利用洪泽湖水资源,其主要口门三河闸须精准调度运行。研究定流量调度时三河闸 闸门开高的精准确定方法。采用规范确定的水闸出流公式,结合2004年至2016年流量实测资料和长期 调度运行实践,提出确定闸门开高的经验公式。重新率定三河闸淹没孔流、淹没堰流关系曲线,绘制三 河闸调度流量差－上游水位变幅值关系曲线和三河闸（中渡）流量－水位关系曲线,分析三河闸孔流和 堰流分界值确定方法,提出了定流量调度时确定三河闸闸门开高的方法。2016年测流数据表明,此方法 预测流量的最大绝对误差为5．74％,误差小于5％的概率达84％;可靠性较高,可用于三河闸精准控制。     

南水北调中线工程总干渠水力学 仿真模型研究

以节制闸为边界将南水北调中线总干渠分为若干子段,采用闸门过闸流量公式、能量方程、圣维南（Saint-Venant）方程组和低压管流方程分别计算闸门水位流量关系、明渠恒定流、明渠非恒定流和有压建筑物非恒定流,以此建立总干渠水力学计算模型。通过双重迭代方法对水流方程、过闸流量方程进行联合求解,以模拟总干渠运行调度动态过渡过程,以京石段2008年输水实测数据对水力学模型进行验证,结果表明模型具有良好的收敛性和较高的精度。     

基于遗传程序的南水北调中线节制闸过闸流量计算模型研究

南水北调中线线路长,沿线分水口门多,且无在线调蓄水库,输水调度技术难度大。输水调度通过调整总干渠沿线各节制闸过闸流量,以满足分水口门的供水需求。目前中线过闸流量计算采用传统水力学经验公式,需根据实测水情数据,定期人工修正公式中参数,灵活性差。本文通过南水北调中线输水调度实践,建立了基于遗传程序结合水力学方法的过闸流量模型,根据实测流量计算流量系数,并利用遗传程序自动拟合节制闸的闸前水位、闸后水位、闸门开度与流量系数的非线性关系,进而实现过闸流量计算。经在南水北调中线节制闸的试用表明,该模型具有很强的自适应能力,灵活性强,拟合精度较高,而且较好地避免了直接拟合流量时泛化能力较弱的不足,具有较强的实际应用和推广价值。     

基于遗传程序的南水北调中线节制闸过闸流量模型研究*

南水北调中线线路长,沿线分水口门多,且无调蓄水库,输水技术难度大。输水调度通过调整总干渠沿线各节制闸过闸流量,实现用水户所需的供水目标。过闸流量计算是中线水量调度模型的重要组成,目前通过传统水力学经验公式进行计算,在输水运行过程中,需不断根据实测水情数据,定期人工修正公式中参数,并更改程序源代码中的参数,灵活性差。本文通过南水北调中线输水调度的实践,建立了基于遗传程序结合水力学方法的过闸流量模型,根据实测流量计算流量系数,并利用遗传程序自动拟合节制闸前、后水位、闸门开度与流量系数的非线性关系,进而实现过闸流量计算。经在南北调中线节制闸的试用表明,该模型具有很强的自适应能力,灵活性强,拟合精度高,而且较好地避免直接拟合流量时泛化能力较弱的不足,具有较强的实际应用和推广价值。     

南水北调中线干渠弧形闸门过流能力校核分析

精确的计算过闸流量十分重要,它可以保障渠道保质保量的配水,确保渠道安全运行。基于现有南水北调中线工程总干渠的设计资料,按照弧形闸门闸孔淹没出流的计算原理,应用现行的几种计算弧形闸门过闸流量的公式对南水北调中线总干渠节制闸的过流能力进行计算,并将其结果和设计流量、加大流量进行比较和分析,结果显示部分闸门的过闸流量达不到其渠段设计流量,得出如果按设计流量调水时,渠道的设计流量无法通过闸门,从而导致渠道有漫顶危险的结论。总结了在计算过程中误差存在的原因,并给出了加大闸门宽度以确保实际工程运行安全和经济社会效益最大化的建议。     

南水北调工程江都东闸加固前后推流过程浅析

作为南水北调东线源头配套工程,江都东闸节制闸经加固改造后,因出流环境、水力要素发生了变化,历年所采用的堰闸流量系数法率定水位流量关系曲线已不再适合当前过闸流量的推求。为更合理地掌握水工建筑物的出流规律,收集了工程加固后淹没孔流流态下10 a的实测流量资料,改用堰闸过水平均流速法,率定出新的水位流量关系曲线,并对逐年的水位流量关系曲线进行对比和分析。     

雅砻江大型水电站泄流曲线率定方法研究北大核心

根据电站水库的特性和电站机组带负荷的运行特点,以及泄洪闸门的运行要求,确定了选用水位流量关系和流量系数法进行泄洪闸门泄流曲线率定,并对率定结果进行了分析,得出基于综合流量系数经验取值求得的泄流数据更为合理,而关系曲线法率定的结果实用性较高便于在日常水库调度中推广。     

雅砻江大型水电站泄流曲线率定方法研究

根据电站水库的特性和电站机组带负荷的运行特点,以及泄洪闸门的运行要求,确定了选用水位流量关系和流量系数法进行泄洪闸门泄流曲线率定,并对率定结果进行了分析,得出基于综合流量系数经验取值求得的泄流数据更为合理,而关系曲线法率定的结果实用性较高便于在日常水库调度中推广。     

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。     

京石段节制闸流量系数原型观测与分析

京石段应急供水工程2008年临时通水系初次通水运行,总干渠输水控制和运行调度的水力学问题,一直为设计和运行管理等各方所关注。介绍6座典型节制闸流量系数原型观测成果,并进行水力计算分析评价。观测条件下,各节制闸出流均为闸孔淹没出流,其流量系数μ1介于0.773～0.834之间,平均为0.815。各闸过闸流量实测值与计算值总体趋于一致,二者偏差介于-1%～5%之间,表明原型观测成果较为可靠,可为总干渠运行调度和输水控制提供技术支撑。     

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。     

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。     

南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案研究

南水北调中线沿线设有64座节制闸,为确保金结机电设备运行安全,按照设施设备规范要求各节制闸应在动水条件下进行零开度至全开度检验。中线工程现处于通水初期,沿线各分水口门尚未达到设计流量,如需完成大开度检验,势必需要通过采取一定的调度措施来实现。结合中线工程运行实际,选取典型试点分析大开度检验的可行性;同时在充分考虑目前全线小流量、高水位的运行状态下,比对分析几种特定条件下的运行调度方案,初步研究选取了"控制闸调整局部渠段水位"的调度方案。通过对试点节制闸上下游控制建筑物的运行水力条件进行调整,保持试点节制闸目标过闸流量及其上下游渠段水位的相对稳定,进而实现节制闸大开度检验。     

南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案

南水北调中线沿线设有64座节制闸,为确保金结机电设备运行安全,按照设施设备规范要求各节制闸应在动水条件下进行零开度至全开度检验。中线工程现处于通水初期,沿线各分水口门尚未达到设计流量,如需完成大开度检验,势必需要通过采取一定的调度措施来实现。结合中线工程运行实际,选取典型试点分析大开度检验的可行性;同时在充分考虑目前全线小流量、高水位的运行状态下,比对分析几种特定条件下的运行调度方案,初步研究选取了"控制闸调整局部渠段水位"的调度方案。通过对试点节制闸上下游控制建筑物的运行水力条件进行调整,保持试点节制闸目标过闸流量及其上下游渠段水位的相对稳定,进而实现节制闸大开度检验。     

多元回归模型在东风闸过闸流量率定中的应用

平原区水闸出流方式复杂多变,采用多元回归分析法,结合水力学堰闸过流公式,选配合理的影响因子,实现过闸流量的率定。根据此率定思路,对杭州市余杭区境内东风闸出流公式进行了研究。     

刘家道口节制闸泄流曲线研究

根据刘家道口闸开闸泄水以来2008—2011年积累的实测水文资料,利用水工建筑物测流SL20—1992规范公式对刘家道口闸泄流量进行分析计算,分别计算包括行近流速的过闸流量和不计行近流速的过闸流量,两者进行对比,得出考虑行近流速水头计算的过闸流量偏大,结合实际情况考虑李庄闸回水影响得出了比较适合刘家道口节制闸运行情况下的堰流、孔流流量系数计算公式。结合ADCP实测流量点据,绘出了刘家道口节制闸自由式孔、堰流泄流曲线,淹没式孔、堰流泄流曲线。     

南水北调中线输水运行水流波速分析

以南水北调京石段自2008—2013年的4次通水数据为基本依据,从中分析筛选出历年来参与调度的节制闸,上下游相邻节制闸的距离,闸门调节前后的流量,以及调整后水位发生变化的时间等信息,建立了各闸段流量变化、长度与响应时间的拟合关系。结果表明:各渠段基本的水深一定,随着流量变化量的增大,相应的传播时间减少,其近似地满足指数回归关系;而随着传播距离的增大,波速传播时间相应增长,近似满足二次函数关系。这对南水北调京石段实际运行操作具有一定指导作用。     

南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究

南水北调中线工程输水干线由61个节制闸控制水流。根据各渠段内进出流量及渠道内初末状态体积的变化,可以将调度过程中各渠道的流量体积变化归纳为关闭充水、关闭泄水、开启充水、开启泄水4种情况。根据这4种运行情况,分别制定相应的控制策略,确定各节制闸流量调整的起始、结束时刻,最终得出了南水北调中线工程输水调度初始控制策略,满足渠道安全运行要求。     

上海浦东水闸过闸流量和水量率定方法研究

上海地区受河道感潮、地势平坦等自然情况影响,采用传统的流量率定方法,一般难以得到稳定的相关关系曲线.为此探讨上海浦东地区过闸流量、水量率定方法,重点将水力学堰闸过流公式与水文统计学多元回归方法相结合,对过闸水量作率定分析.并根据率定公式,实现对三甲港水闸过闸水量的推求,实际应用说明,基于堰闸公式并结合多元回归方法对于推算水量更为实用.