长距离输水渠系控制蓄量运行研究

对长距离输水渠系控制蓄量运行的实现方法进行了研究,建立了一个包含倒虹吸、渡槽、取水口等建筑物在内的长距离输水渠道控制蓄量运行仿真模型。选取南水北调中线工程京石应急渠段作为典型渠系进行计算机仿真,结果表明控制蓄量运行方式可通过对整个输水渠系的水量进行合理调控满足渠系下游流量需求,适用于具有复杂运行要求而又缺少在线调节水库的长距离输水渠道系统。     

长距离渠系融冰期自动化控制模式研究

开河前,冰盖糙率增加造成渠道水位上涨,有武开河的可能,易形成冰坝;开河时的水力半径和综合糙率突变造成渠道水位陡降,存在渠道衬砌破坏的危险。本文通过分析渠系融冰期的水力响应特性,从渠系运行安全(水位波动幅度和波动速率较小)角度提出渠系融冰期安全输水模式——适时适量的调节各分水口取水量,基于冰情预报建立了渠系融冰期自动化控制管理模型。该模型在渠系安全高效运行的基础上可加快渠系由冰期输水转为正常输水的过程,增大了渠系的输水效益。融冰期的冰盖糙率变化过程是影响渠系水位波动和流量调节量的重要因素,需要通过不同气象条件和流量下的详细原型观测进行分析。     

关于北疆某输水渠道运行管理模式的思考

北疆某输水渠道全长500多km,在新疆地区属于最长的输水渠道,其渠线穿越的地形地貌复杂多变,渠系建筑物型式也多种多样,经过近10年的运行,积累了丰富的运行管理经验。本文对其运行管理模式的主要方面作了阐述,旨在为其他具有类似情况的水利运管单位提供借鉴。     

渠道运行系统自动化控制研究及动态仿真

文章以明渠输水系统作为研究对象,针对线性PID控制器对渠系自动化控制的局限性,引入模糊控制理论和PID控制原理对渠道运行系统进行动态仿真计算,研究渠系在不同控制理论、不同运行方式下的非恒定流水力特性。     

渠道运行管理自动化的多渠段模型预测控制

采用模型预测控制算法研究多渠段中央集中控制。以渠道过渡过程的状态空问离散方程为基础，运用模型预测控制算法，构造目标方程，采用二次规划法求最优解。建立三渠池串联实验渠道及预测控制模型。分析其运行特性和时域特性，采用Marlab编程对5种初始条件下渠道运行状况进行仿真。结果表明：水流在各种复杂工况下均能快速、平顺地达到稳定，较好地解决了渠道运行中存在的耦合、大滞后问题，系统动态性能和鲁棒性优良。     

基于控制蓄量法的南水北调渠系运行方式研究

南水北调中线一期工程现运行采取以需定供的供水方式,此供水方式面临用水户临时分水变化的情况。为此,提出了一种基于控制蓄量法的渠系运行方式,该方式可以充分利用渠道自身体积调蓄能力,快速响应各种非计划的分水、退水流量变化,减少沿线需要参与调节的节制闸数量。该方法包括蓄泄运行周期判断、可调蓄体积分析和节制闸日过闸流量生成3个部分。以南水北调中线一期工程陶岔渠首—北拒马河节制闸的渠段为模拟对象进行了验证,结果表明:该运行方式可以满足中线总干渠安全运行和高效控制的要求,提高了总干渠控制系统的灵活性和稳定性,对于大型渠系的复杂分水条件有较好的适用性。     

基于输水损失动态变化特性的渠系优化配水模型研究

渠系优化配水是灌区减少渠道渗漏损失、提高渠系水利用效率的重要节水管理措施,但当前渠系优化配水模型的渗漏损失计算方法难以真实反映渠床土壤透水性随时间动态变化的特征,导致人为的配水偏多或者偏少.鉴于此,本文探索性引入渠床土壤前期影响含水量的概念来描述渠床土壤湿润程度在渠道输配水过程中的动态变化,提出了一种新的渠道输水渗漏损...     

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。     

引黄灌区渠网泥沙数学模型

引黄渠系一般比较复杂．渠系的泥沙淤积详细模拟比较困难。本文通过建立引黄灌区渠网泥沙数学模型，对引黄渠系的泥沙淤积问题进行了模拟研究．渠系分水分沙与泥沙淤积模拟结果与观测结果符合良好。利用该模型就引水流量和引水含沙量对渠系泥沙淤积的影响进行了模拟研究，得到了相关曲线，增加了对渠系泥沙淤积影响因素的认识。水流泥沙数学模型可以作为研究引黄渠道的泥沙淤积规律的有效手段，可以应用于沉沙措施、调度运行方式研究等方面。     

石津灌区渠道渗透率对地下水位的影响

通过收集石津灌区的水文地质资料,针对井渠结合灌区和纯井灌区的特点,建立了灌区的二维地下水动力学模型,分析了不同渠道衬砌率条件下的地下水位变化规律,以及渠道渗透率与地下水位之间的关系。结果表明:井渠结合灌区的地下水位随渠系水利用系数的增大而升高,当渠系水利用系数增大到一定程度时(本次研究为0.74),地下水位随渠系水利用系数的增大而下降;纯井灌区大部分区域地下水位与渠系水利用系数存在负相关关系,增大渠系水利用系数将降低该区域内地下水位;纯井灌区部分区域的地下水位与渠系水利用系数存在正相关关系,主要原因是附近渠灌区和井渠结合灌区对该地区的侧向补给。     

城市供水实时调度模型研究

依据北京市供水系统明渠输水的3种工况,建立了渠道有水状态和无水状态的供水调度模型。在对供水系统进行概化的基础上,选取京密引水系统为研究对象进行供水调度计算。从京密供水系统的特点和实际运行的角度出发,重点对京密引水渠道有水状态下的水位、流量及渠段水位传播时间进行了模拟。结果显示,模型计算合理,可为京密供水系统调度运行提供决策支持。     

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。     

南水北调中线工程总干渠水面线研究

南水北调中线工程总干渠设计需要3条特征水面线,即:设计水面线、设计流量水面线、加大流量水面线.合理地确定特征水面线,对于总干渠设计、工程投资及安全运行影响重大.就建立总干渠数字模型的必要性与可能性进行了研究,在数字模型上进行设计流量水面线和加大流量水面线的计算,并就过水建筑物的壅水特性及桥墩、渠道变截面对水面线的影响进行了分析.还就总干渠在运行过程中如糙率、建筑物渐变段水头损失系数发生变化时,可能对水面线的影响作了敏感性分析.     

封冻期渠系运行方式

为研究系运行方式与冰塞二者之间的关系,以流速、傅汝德数、水位偏差等参数作为指标,在常规运行方式选择方面,认为上游常水位运行造成的冰塞风险最小,下游常水位运行在封冻时闸门调控及时,等体积运行方式中庸;封冻渠池在封冻时,该渠池运行方式由下游常水位切换为等体积,造成渠系的水位偏差、水力响应过程中的最大流速与傅汝德数等指标均较始终保持下游常水位小,模拟工况下的上游水位偏差减小近50%,最大流速降低约6.5%,表明运行方式切换更有利于维持渠系在封冻时的稳定和减小冰塞风险。因此,推荐封冻渠池在封冻时由下游常水位切换至等体积运行。     

跨流域调水工程水量配置与调度耦合方法研究

以实现外调水总量分配和工程运行调度的耦合为目标,通过构建外调水工程与本地水系统的整体框架,分析跨流域调水配置与工程调度的关系,建立从配置到调度的耦合模拟模型,提出从区域水量配置到工程调度的方案。在给出调水总量配置方案后,分析在工程运行约束条件下的水量配置实施过程,对不合理的水量配置进行检验反馈,通过外调水与本地水补偿配置调度耦合算法对可行的水量配置进行优化,提出区域工程调度方案。将模型应用于南水北调东线的外调水配置调度,结果表明:跨流域调水配置模型进行受水区水量分配,Res-Sim水力学模拟模型考虑不同输水工程段,两个模型通过渠段与受水区的关联建立了数据映射关系,实现了从配置总量到调度需求的耦合;耦合模拟模型可以将中长期尺度的配置成果和短期尺度调度模型有机结合,将配置成果分配到调水工程的工程节点,并对其运行进行优化。研究成果可以为水量配置和调度的集成化研究提供借鉴。     

大型输水渡槽水流超常波动成因分析与对策

南水北调中线总干渠十二里河渡槽在大流量输水时出现波幅达1.0 m的超常大波动现象,总干渠输水能力受到影响,对相关建筑物构成危害.通过水力学模型试验,复演了原型渡槽大流量输水时的超常大波动现象;分析揭示了渡槽产生超常大波动的成因是渡槽出口的"卡门涡街"及由此引发的渡槽进口左右两槽进流量的周期性变化.从消除渡槽出口墩尾"卡...     

长距离明渠调水工程蓄量动态调节控制算法研究

本文阐明了明渠渠池蓄量与节制闸闸前水位之间的单值对应关系,在此基础上提出一套通过动态调节渠池蓄量,实现闸前常水位运行的控制算法。该算法基于流量平衡和蓄量平衡关系推导,前馈控制与反馈控制相结合。前馈控制根据分水口计划主动调节各渠池蓄量,起粗调作用;反馈控制针对前馈控制过程出现的水位偏差,通过动态调节各渠池蓄量实时校正,起细调作用。该算法具有原理简单,参数率定简便,控制规则灵活,实用性强等特点。算法在南水北调东线工程胶东段渠道进行了仿真测试,模拟环境包含水位死区和闸门运动死区。结果表明,所提算法能够有效克服长距离明渠水力滞后的影响,及时有效消除各渠池闸前水位偏差,将水位波动限定在安全范围内。     

东南沿海平原河网区域水质水量模型研究

为探究东南沿海平原河网区域水质改善的可行方案,针对温岭市金清水系污染来源复杂的问题,开展水质水量模型研究。采取"流域分区-用户定位-排污计算"的污染负荷计算思路,建立水质水量耦合模型,以河网主要污染物氨氮为评价指标,提出重点断面的水质改善目标以及对应的污染控制方案与引水方案。结果表明:实施削减氨氮污染物入河量至1 023 t的污染控制方案与向南官河引水10 m3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到V类水标准;实施削减氨氮污染物入河量至728 t的污染控制方案与向南官河引水20 m~3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到Ⅳ类水标准。研究成果为温岭市金清水系面向众多污染源的精细化、精准化污染治理提供参考,为类似区域的水质改善提供借鉴。