南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究.pdf

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1、第43卷第5期人民长江Vo1．43，No．52012年3月YangtzeRiverMal-．，2012文章编号：1001—4179(2012)05—0013—06南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究黄会勇，刘子慧，范杰，毛文耀，吴泽宇(1．长江勘测规划设计研究院规划处，湖北武汉430010；2．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038)摘要：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

2、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。关键词：初始控制策略；节制闸；输水渠道；流量体积变化；南水北调中线工程中图法分类号：TV67文献标志码：A，●●●●●J【l●●●LQQQm输水调度控制策略就是确定闸门开度的原则和方节制闸的过闸流量。在过闸流量已知的情况下，通过：法。控制策略由两部分组成：一部分是根据初始及目上下游实测水位即可反算出节Q制闸的开度，从而形成O标状态的流量、水位、渠道水体体积等条件，初步制订控制指令。假定各节制闸流量变+化为分段线性函数，节制闸流量变化过程及闸门开度变化过程，称为初始则任意时刻的过闸流

3、量可以按／下L式求得。f￡控制策略；另一部分是根据渠道水力响应的实测状态，一≤07对过闸流量及闸门开度进行修正，以保证节制闸流量tm

4、制闸流量改变斜率，后=行。根据总干渠各渠段内进出流量的变化及渠道内初Q。一Q。’。。’。。‘。‘。‘。一末状态体积的变化，可以将调度过程中各渠道的流量0t—tm体积变化归纳为关闭充水、关闭泄水、开启充水、开启由式(1)可知，计算各节制闸任意时刻的过闸流泄水4种情况，根据这4种运行情况，分别制定相应的量关键在于确定各节制闸流量调整的起始时刻t及控制策略，确定各节制闸流量调整的起始、结束时刻，调整完成时刻t而各节制闸流量调整的起始、完成时最终得到南水北调中线工程输水调度初始控制策略，刻与上下游节制闸控制渠段的流量变化、渠道水体积满足渠道安全运行要求。变化以及渠道输水调度初始控制策略密切相关

5、，初始本文所称“渠段”为相邻两节制闸之间的渠道。控制策略制定见图1。l计算过闸流量2关闭泄水控制策略输水工程输水调度控制的关键是确定任意时刻各此处所称“关闭”是针对渠段下游端闸门而言的。收稿日期：2011—11—20基金项目：水利部公益性行业专项经费项目(201101002)作者简介：黄会勇，男，工程师，博士研究生，主要从事水资源规划设计和管理工作。E—mail：huanghuiyong@cjwsjy．tom．cn14人民长江式中，、分别为渠段初始、目标状态水体体积，可通过实测得到，可根据目标状态水位、渠段长度、渠道断面型式计算；T为下游端节制闸流量开始变化时刻滞后于上游端节制闸流量开

6、始变化时刻的时间；T为下游端节制闸流量停止变化时刻滞后于上游端节制闸流量停止变化时刻的时间；k为上游段节制闸流量变化斜率。根据式(3)、(4)解出，得：二一f一、!二f51图1初始控制策略Q10一Qlk1k22、闸门关闭时，流量减小，随之而来的是水面比降减缓。求得、后，该渠段下游端节制闸流量过程便当渠段水体积减少时，称为“关闭泄水”，相应的闸门确定下来。假定渠首闸流量改变的时刻为起始时刻，则控制策略称为关闭泄水控制策略。由每一渠段末闸的、便可计算出所有节制闸流量2．1一般情况变化的起、终时间，整个输水系统的控制策略便可确定设为新一稳定状态下的蓄水体积，表示初始下来。状态的蓄水体积，则<

7、Vo。当渠段的水位降速给定2．2特殊情况一：<0后，流量改变总时间(t一t)便可由最大水位差(一发生这种情况的原因是上游端节制闸关闭过快，般发生在上游端节制闸下)和允许水位降速之比确而下游端节制闸由于受下游水位降速的限制，不能相定，因此k是已知的。由于渠段处于泄水状态，下游端应过快关闭，导致渠段流出的水量与流入的水量的差闸门开始关闭的时刻应滞后于上游端闸门开始关闭的超过了目标值。处理方法为减缓上游端节制闸的关闭时刻，如图2所示。速度，令T=0，