南水北調(diào)中線工程輸水調(diào)度初始控制策略研究.pdf

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1、第43卷第5期人民長江Vo1．43，No．52012年3月YangtzeRiverMal-．，2012文章編號：1001—4179(2012)05—0013—06南水北調(diào)中線工程輸水調(diào)度初始控制策略研究黃會(huì)勇，劉子慧，范杰，毛文耀，吳澤宇(1．長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃處，湖北武漢430010；2．中國水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，北京100038)摘要：南水北調(diào)中線工程輸水干線由61個(gè)節(jié)制閘控制水流。根據(jù)各渠段內(nèi)進(jìn)出流量及渠道內(nèi)初末狀態(tài)體積的變化，可以將調(diào)度過程中各渠道的流量體積變化歸納為關(guān)閉充水、關(guān)閉泄水、開啟充水、開啟泄水4種情況。根據(jù)這4種運(yùn)行情況，分別制定相應(yīng)的控制策略．確

2、定各節(jié)制閘流量調(diào)整的起始、結(jié)束時(shí)刻，最終得出了南水北調(diào)中線工程輸水調(diào)度初始控制策略，滿足渠道安全運(yùn)行要求。關(guān)鍵詞：初始控制策略；節(jié)制閘；輸水渠道；流量體積變化；南水北調(diào)中線工程中圖法分類號：TV67文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A，●●●●●J【l●●●LQQQm輸水調(diào)度控制策略就是確定閘門開度的原則和方節(jié)制閘的過閘流量。在過閘流量已知的情況下，通過：法?？刂撇呗杂蓛刹糠纸M成：一部分是根據(jù)初始及目上下游實(shí)測水位即可反算出節(jié)Q制閘的開度，從而形成O標(biāo)狀態(tài)的流量、水位、渠道水體體積等條件，初步制訂控制指令。假定各節(jié)制閘流量變+化為分段線性函數(shù)，節(jié)制閘流量變化過程及閘門開度變化過程，稱為初始則任意時(shí)刻的過閘流

3、量可以按／下L式求得。f￡控制策略；另一部分是根據(jù)渠道水力響應(yīng)的實(shí)測狀態(tài)，一≤07對過閘流量及閘門開度進(jìn)行修正，以保證節(jié)制閘流量tm

4、制閘流量改變斜率，后=行。根據(jù)總干渠各渠段內(nèi)進(jìn)出流量的變化及渠道內(nèi)初Q。一Q?！?。?！?。?！！??！Ｒ荒顟B(tài)體積的變化，可以將調(diào)度過程中各渠道的流量0t—tm體積變化歸納為關(guān)閉充水、關(guān)閉泄水、開啟充水、開啟由式(1)可知，計(jì)算各節(jié)制閘任意時(shí)刻的過閘流泄水4種情況，根據(jù)這4種運(yùn)行情況，分別制定相應(yīng)的量關(guān)鍵在于確定各節(jié)制閘流量調(diào)整的起始時(shí)刻t及控制策略，確定各節(jié)制閘流量調(diào)整的起始、結(jié)束時(shí)刻，調(diào)整完成時(shí)刻t而各節(jié)制閘流量調(diào)整的起始、完成時(shí)最終得到南水北調(diào)中線工程輸水調(diào)度初始控制策略，刻與上下游節(jié)制閘控制渠段的流量變化、渠道水體積滿足渠道安全運(yùn)行要求。變化以及渠道輸水調(diào)度初始控制策略密切相關(guān)

5、，初始本文所稱“渠段”為相鄰兩節(jié)制閘之間的渠道?？刂撇呗灾贫ㄒ妶D1。l計(jì)算過閘流量2關(guān)閉泄水控制策略輸水工程輸水調(diào)度控制的關(guān)鍵是確定任意時(shí)刻各此處所稱“關(guān)閉”是針對渠段下游端閘門而言的。收稿日期：2011—11—20基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201101002)作者簡介：黃會(huì)勇，男，工程師，博士研究生，主要從事水資源規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理工作。E—mail：huanghuiyong@cjwsjy．tom．cn14人民長江式中，、分別為渠段初始、目標(biāo)狀態(tài)水體體積，可通過實(shí)測得到，可根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)水位、渠段長度、渠道斷面型式計(jì)算；T為下游端節(jié)制閘流量開始變化時(shí)刻滯后于上游端節(jié)制閘流量開

6、始變化時(shí)刻的時(shí)間；T為下游端節(jié)制閘流量停止變化時(shí)刻滯后于上游端節(jié)制閘流量停止變化時(shí)刻的時(shí)間；k為上游段節(jié)制閘流量變化斜率。根據(jù)式(3)、(4)解出，得：二一f一、!二f51圖1初始控制策略Q10一Qlk1k22、閘門關(guān)閉時(shí)，流量減小，隨之而來的是水面比降減緩。求得、后，該渠段下游端節(jié)制閘流量過程便當(dāng)渠段水體積減少時(shí)，稱為“關(guān)閉泄水”，相應(yīng)的閘門確定下來。假定渠首閘流量改變的時(shí)刻為起始時(shí)刻，則控制策略稱為關(guān)閉泄水控制策略。由每一渠段末閘的、便可計(jì)算出所有節(jié)制閘流量2．1一般情況變化的起、終時(shí)間，整個(gè)輸水系統(tǒng)的控制策略便可確定設(shè)為新一穩(wěn)定狀態(tài)下的蓄水體積，表示初始下來。狀態(tài)的蓄水體積，則<

7、Vo。當(dāng)渠段的水位降速給定2．2特殊情況一：<0后，流量改變總時(shí)間(t一t)便可由最大水位差(一發(fā)生這種情況的原因是上游端節(jié)制閘關(guān)閉過快，般發(fā)生在上游端節(jié)制閘下)和允許水位降速之比確而下游端節(jié)制閘由于受下游水位降速的限制，不能相定，因此k是已知的。由于渠段處于泄水狀態(tài)，下游端應(yīng)過快關(guān)閉，導(dǎo)致渠段流出的水量與流入的水量的差閘門開始關(guān)閉的時(shí)刻應(yīng)滯后于上游端閘門開始關(guān)閉的超過了目標(biāo)值。處理方法為減緩上游端節(jié)制閘的關(guān)閉時(shí)刻，如圖2所示。速度，令T=0，