超声波液位计的选型及其在原型水位自动检测系统中的实际应用

传统的原型水位自动检测系统大都采用投入压力式液位计或浮子式液位计来进行水位检测,由于有些原型河道泥砂杂物较多,测管或测井极易产生堵塞,从而产生较大的误差和数据漂移等问题,造成原型水位自动检测系统可靠性较差,维护工作量大。本文结合新型的超声波水位检测技术,提出了利用超声波液位计对传统的原型水位自动检测系统进行更新改造的方案。本方案以选择新型实用的超声波液位计为核心,采用非接触测量方式来实现原型水位的自动检测。     

河工模型时间变态问题试验研究

利用淮河干流正阳关至淮南田家庵段河工模型和该河段1991年实测洪水资料作为试验条件,采用真实的入出流边界条件,未作任何假定与简化,对河工模型时间变态问题开展了系列试验研究。采用自行研制的大型河工模型自动检测与控制系统,对模型入流、尾水、口门等内外边界进行自动控制,对沿程水位、流速和出口流量等水力参数进行自动检测,获得了不同时间变态率条件下这些基本参数的过程变化。根据实测资料,对时间变态引起的沿程水位、比降、流速、水流挟沙力等参数的偏离趋势进行了分析,对引起这些物理量偏离的内在原因进行了探讨。     

淮河防洪模型控制与检测系统

淮河防洪模型面积４０００ｍ２，应用计算机模型控制与检测系统，可自动地完成７处入流流量控制，互处尾水位控制，６个水闸的启闭控制，１１个行洪口门控制，可设定开门速度，模拟决口冲刷过程；水位采集３７点，流速采集３２点。主控计算机可对试验过程进行实时监控。经应用表明，该系统性能完善，控制与检测准确可靠，为淮河大型防洪模型这一复杂防洪体系试验研究的顺利进行提供了必要的手段。     

深圳河口潮汐模型变频生潮与量测控制系统

深圳河口潮汐模型量测控制系统由水位、流速、流量测量,加沙控制以及生潮控制设备组成。针对深圳河口潮汐模型水流的特性,系统设备采用了高性能的跟踪式光栅水位仪、光电旋浆智能流速仪以及智能水表流量计,采用循环管道加沙,还设计研制了一种基于变频调速技术的潮汐模拟系统。该模拟系统利用工控机与变频器间串口通讯,对试验过程远程控制,实时控制尾门的开启角度及运转速度,调节模型瞬时进出水量,达到准确模拟潮汐波的目的。在模型试验过程中,该测控系统精确度高,稳定性好,解决了可变溢流宽口门准确模拟潮汐的困难,使潮汐河工模型试验量测技术提高到一个新的水平。     

基于水位流速法的矩形渠道流量自动检测系统

为了提高检测精度,实现水位、流量测量的自动化,减少人力的投入,研制了流量自动检测系统。该系统以水位—流速法为基本测流原理,将水位、流速检测技术与机械传动机构结合起来。整个系统选用低功耗的16位单片机MSP430F149为控制单元,采集到的水位和流速信号经过其内部的算法可得出流量值;而且还能控制x-y直角坐标机械传动装置,可在整个矩形断面范围内自动改变流速测杆的位置,使渠道流量的测量工作自动化程度高。试验结果表明:使用该系统检测矩形断面流量具有准确性和适用性,测量结果与采用明渠超声波流量计测得的流量值相比,相对误差在±4%以内。     

基于RMA2模型的镇江内江水动力模拟

应用RMA2模型建立了镇江内江水动力数学模型.模型在CAD图形上对河道进行概化,划分网格,并采用流量水位控制边界条件.模拟结果表明,验证点的水位和流速相对误差都小于10%,在总体上能够比较真实地反映内江的水动力学状况,可为下一步内江水量、水质调控提供科学决策依据.     

新型河工模型自动测控系统

为适应河工模型远程监视与控制的要求,开发了新型河工模型自动测控系统,该系统由中央控制系统、视频监视系统,人流、尾水、加沙控制系统,流速、水位、含沙量、地形自动检测系统等几大部分组成。同时,对各系统的功能、结构等进行了论述。实际运行表明,该系统运行稳定可靠,操作方便,测控精度较高。     

临淮岗洪水控制工程水工模型自动检测与控制系统

为配合淮河临淮岗洪水控制工程水工模型试验，研制成功了一套功能完善、性能可靠、自动化程度较高的自动检测与控制系统。该系统由工控计算机、数字化闭环电动量水堰、差动式尾门、精密水位仪、红外调制流速传感器和脉冲计数模块等部分组成，是一个典型的集散型自动检测与控制系统。     

旁侧入流对绕体流动与河床冲淤变形的影响

采用复合模型技术,以南水北调中线穿七里河倒虹吸工程为例,研究了旁侧入流对绕体流动特性与河床冲淤变形的影响。研究成果表明：工程实施后,如无旁侧入流,裹头上游水位将有所壅高,流速略有降低,工程断面流速有所增加;增加旁侧入流后,受旁侧入流顶托作用,裹头上游的水位壅高值将显著增加,工程附近局部区域内流速也将发生较大的变化。同时考虑旁侧入流与来流非恒定效应的冲刷试验成果表明：裹头附近的河床冲刷深度在涨水期持续增加,并在洪峰时刻附近达到最大值,但在退水期则略有回淤,相对回淤高度与洪水峰型系数有关,峰型系数越大,相对回淤高度也越大。     

河工模型量测与控制技术研究进展

对近年来河工模型量测与控制技术在研究进展进行回顾与评述，并介绍了作者的测控系统及其特点，对此类系统的各个主要组成部分，如流量、流速-水位测控和尾门、口门控制等进行比较归类，并简要介绍了作者最近研究成功的红外线流速传感器、分布式流速采集系统以及工控组态软件在河工模型测控系统中的应用效果。     

南水北调金湖站抽调水对宝应湖围网养殖区水动力的影响分析

为研究南水北调金湖站抽调水对宝应湖围网养殖区水动力的影响,通过利用MIKE21软件构建金湖站站下水域二维水动力模型,设立了设计工况、正常运行工况及多种对比工况,分析站下水域在不同抽水规模、不同初始水位条件下的流速变化情况。通过分析模拟结果可得,抽水引起围网区出现瞬时流速峰值。其中,靠近泵站的围网区口门处流速峰值最大,且抽水规模越大,初始水位越低,围网区瞬时流速峰值越大;通过模拟优化后的泵站运行方案,得出分段开机抽水可有效削弱围网区流速激增的现象。     

新型节能生潮控制系统

总结了在以往多口门河工潮汐模型试验中自动控制系统的经验，应用流行的工业分布式计算机监控系统，采用变频器控制技术，研制一套高效，节能，广泛应用于河工潮汐模型的控制系统，实现对模型多口门水位自动跟踪控制和多点流速采集。     

三河闸泄流流态与进流纠偏数值研究

采用拼接网格方法,考虑闸门开度、风荷载等影响,构建了三河闸枢纽进出流二三维耦合数学模型,并对三河闸进水流态及过闸水流流态进行了模拟研究。利用实测流速与水位率定,验证了模型参数。通过对测流工况流场特征的模拟研究,发现三河闸产生偏流的最主要原因是上游左岸快活岭的阻流作用,因此提出两套快活岭切滩纠偏的工程方案。通过各方案数值试验,比较其水位横向比降、入流流速的均匀度和入流偏角均值,并综合考虑切滩工程量与纠偏效果,认为小切方案较优,该结果可为工程决策提供参考。     

水工模型试验中尾水控制的反堰流分析

应用J. S. MONTES提出的反堰流问题的数值解法,分析了水工模型试验中的尾水控制问题。提出了一套利用薄壁堰控制模型下游水位,使其自动满足给定的水位-流量关系曲线,并使出口段水流具有良好的自相似性的尾水控制方法。实际应用表明,该方法简单易行,效率高,具有实用价值。实测与原型的水位相对误差为2%～5%。     

三峡等工程导流的模型与原型观测成果比较

叙述了三峡等工程导流模型试验和原型观测结果的比较。文中就三峡等工程50年来模型试验与原型观测对一些水流要素如水位、流量、水面线、动水压力、流速、流态、主流位置、回流范围、波浪、水跃形态、船舶行驶等一一作了比较。结果表明,计算、模型与原型的成果基本一致,在流速、流态、回流、泄流量、水位等方面模型能复演原型,对受比尺影响复演有困难的（如水浪、水雾、冲坑形状等）也作了阐述。     

水库管理实时控制方法的有效性研究

本研究采用了模型预测控制(MPC)方法,利用预测模型提供的系统当前状态、未来流入轨迹来描述受控子系统内部动力学运行模式,从而确定最佳预测范围内的控制序列.MPC方法减少了计算量,并能够利用降水或蒸发量来准确预测入流,能有效地对快速变化的水文系统进行管理.在本研究中,采用数据驱动降雨径流模型来描述水库集水区,该模型充分利...     

淮河入流对长江水流的影响分析

通过模型试验,研究长江不同流量遭遇淮河不同流量时长江沿程水位和局部流场的变化。多组水文条件下模型试验结果的分析表明:淮河入流造成长江水域局部水位壅高较多,对长江行洪不利;入流口以上流速减小会加剧洪水期泥沙的落淤,特别会影响三益桥航道的畅通;入流口以下流速增大,近岸流速的增大对长江护岸工程不利。模型试验结果可为扬中河段进口段的河床演变分析以及三益桥航道浅滩成因分析等提供参考依据。     

三峡葛洲坝梯级电站模型中自动控制及测量系统的应用

 三峡-葛洲坝梯级电站联合调度水力学模型试验中，三峡电站下泄流量日变化幅度较大，葛洲坝电站反调节时流量大而水头较低。针对上述特点，分别采用不同的设计原理和控制方法，较好地解决了两电站流量的自动控制问题；针对两坝间及葛洲坝下游非恒定流水力学参数的测量，采用超声水位传感器和二维流速传感器实现了集中实时测量并自动处理输出，软件采用模块设计。整个系统简单、清楚、高效,并举实例说明自控及测量系统的应用。     

长洲水利枢纽水工模型验证试验

模型验证是长洲整体水工模型试验的主要内容之一。由于长洲枢纽河势受上、下游边界条件的约束，要求整体正态模型的范围很大，因此需对模型进行验证，主要应用原型实例的水位、流速分布与实测流量，检验模型与原型河道的相似性，确保模型试验的精度。     

三峡多级船闸水力学试验检测与控制

 根据三峡多级船闸水力学模型试验检测项目多、测试精度高、数据分析复杂等特点,研制了以计算机为核心的检测控制系统。该系统包括水位和水面检测仪,阀门驱动装置,系缆力测量仪,压力、流速、波浪测量装置以及计算机实时数据采集与控制装置,测控与数据处理软件。利用14位/32路高精度模数转换器对被测模拟量信号进行动态自动标定。软件设计采用灵活的运行参数设置和模块结构。采用通用分析程序进行概率统计分析及FFT分析。系统抗干扰能力强,检测精度高,能在数据采集与控制的同时,实时地显示数据,最终能完成图形及报表输出,系统功能满足试验研究的要求。