基于神经网络之灌区闸门整改配水方法实验概述

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1、基于神经网络之灌区闸门整改配水方法实验概述第1章绪论1.1研究意义当今时代水资源作为一种日益紧缺的自然资源，不仅是人类赖以生存的保障性资源，更是社会、经济发展不可缺少的物质基础[1]。随着社会经济的迅速增长、人口日益膨胀，人们对水的需求问题将日益成为影响社会发展的战略性问题。中国作为世界上人均水资源最为贫乏的13个贫水国家之一，虽然水资源总量占世界总水量的6%，但庞大的人口基数决定了中国人均水资源稀少的现状[2]。同时存在着水资源分布的不均衡，南北、东西的水资源分布差异较大的特点。黄淮流域，作为经济发展的重要基地、人口聚集的主要城

2、市却仅仅拥有全国水资源的7.2%；黄淮以北的广大北方地区拥有全国一半以上的土地，也仅仅拥有15%的水资源。其中农业用水占国内用水总量的70%。由于地域、季候、经济等因素的影响，国内只针对部分大型灌区进行节水技术的建设，农田灌溉水利用率低、灌溉方式不当等现象仍然正在加剧我国水资源相对短缺的现状[3]。因此，如何更有效的发展节水工程、提升节水技术、完善节水管理水平，已成为当今节约国内水资源的重大挑战。十七届三中全会明确指出以农田水利为重点的农业基础设施是现代农业的重要物质条件，并确定了完成灌区节水改造的工作目标。因此，如何在我国水资源

3、十分短缺、灌溉用水效率不足等严重状况下，大力发展节水灌溉，提高灌溉水利用率，对我国缓解水资源短缺，促进国民经济又好又快的发展有着十分重要的现实、历史意义[4]。近年来国家针对东北地区大部分灌区进行了节水改造项目建设，但主要是针对灌区渠道防渗方面的衬砌改造工作。由于灌区的节水改造项目是一项复杂工程，在需要大量资金、先进技术的同时，仍需要耗费诸多的人力、物力。..1.2依托项目介绍本文研究的基于神经网络的灌区闸门优化配水方法试验研究是灌区闸门远程自动控制节水系统的研究与开发项目的子系统。该项目为吉林省科技支撑计划项目。该项目旨在建立一

4、个集远程控制、量水、自动控制设施于一体的灌区远程自动控制节水系统。该系统主要研究内容有：灌区闸门远程控制系统建立、新型灌区量水设施的自主研发、灌区现地控制系统的研究，以及灌区闸门优化配水模型的研究。该系统的实现将有效的解决目前由于农户实际用水量无法计量的问题。自动节水系统可较好的通过精准控制各闸门开度实现各渠道的精确配水，并可通过闸门下游的量水设施量测出实际供水量，进而达到节水灌溉的目的，通过水量的精确控制逐步提升农民的节水意识。同时灌区远程自动控制系统的实现将各闸门的调控工作转移到控制室中，工作人员可根据各渠道特性及各渠道下游需

5、水规律实现闸门的远程自动控制配水工作，有效解决由于灌区管理人员不足及人为闸门调节不当等引起的水量浪费问题。本人研究的基于神经网络的灌区闸门优化配水方法试验研究是闸门远程自动化控制系统内容中的闸门优化配水模型的研究，该研究旨在得出一种适合灌区闸门综合调度的各闸门优化配水模型，为灌区闸门的控制系统提供下游不同需水规律条件下的闸门优化调度方案，在保证控制精度的前提下使渠系内水量分配达最优化，有效的控制了下游渠道水量浪费的现象，实现节水灌溉的目的。..第2章模型试验设计2.1模型选取基于前一章对灌区灌溉制度的研究，目前灌区仍存在很多水量浪

6、费现象，灌区中以往的灌溉管理模式多以管理人员的累积经验为依据。由于东北灌区多为粗放式管理模式。许多中小型灌区中多存在渠道流量量控设施的不足，弃水现象严重；渠道防渗措施难以保证，渠道水利用系数偏低；灌溉水量、灌水定额多为经验控制等现象。因此，本次试验研究由于实际灌区试验存在量水设施不足的限性、试验范围、工作时间的局限性及数据的代表性等原因，最终选择模型试验的方式研究。模型试验研究是以长春工程学院水利馆为试验场地建立相应的渠道模型进行研究，这样的方式不仅避免了实际灌区试验中可能遇到的局限性操作问题，混凝土衬砌的渠道模型更克服了灌区中影

7、响试验数据可行性的渗漏因素，在各个方面保证了本次试验的顺利进行，因此，本次以模型试验的方式进行研究。实际灌区内干渠下游均分有多条支渠，而本次试验考虑到试验场地及现有试验条件的限制，室内试验模型无法实现实际灌区的原型缩放，故本模型主要由一条干渠及两条支渠组成，支渠选择了两种目前灌区中应用较为广泛的渠道型式（梯型渠道、U型渠道）作为研究代表，并在两个支渠内分别应用了两个新型的机翼柱型量水槽作为支渠内流量的测量设施，具体模型平面布置如图2-1所示。2.2试验模型介绍经过上节对灌区试验和模型试验的综合比选，本次试验最终确定为模型试验的研究

8、方式。本渠道模型建立于长春工程学院水工程安全与灾害防治实验室（水利馆）内，模型整体由砖砌结构和水泥砂浆砌筑而成。考虑到渠道底部的比降及水流对试验场地的侵蚀问题，渠道整体坐落于60cm厚的砂垫层基础上，基础两侧由砖墙围砌，渠道内部采用水泥砂浆护砌的防