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      一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法與流程

      文檔序號:39600564發(fā)布日期:2024-10-11 13:07閱讀:46來源:國知局
      一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法與流程

      本發(fā)明屬于輸水工程調度,特別是涉及一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法。


      背景技術:

      1、在長距離明渠輸水工程中,由節(jié)制閘分隔成串聯(lián)的渠池,各渠池內設分水口向沿線供水。遇到突發(fā)事故后,事故段下游輸水流量大幅減小甚至完全中斷。在下游受水區(qū)后備水源切換期間,渠道內的存留水會向部分分水口延續(xù)供水,渠道處于低水位、小流量的應急運行狀態(tài)。事故處置完成后,渠道將重新恢復至高水位、大流量的正常運行狀態(tài)。在此轉換過程中,需要逐步增大閘門群、分水口和渠尾出流流量,保障各渠池水位、流量平穩(wěn)回升,避免出現(xiàn)局部水位過高、過低、水位降速過快等問題。

      2、由應急運行狀態(tài)恢復至正常運行狀態(tài),該如何水力調控,目前尚缺少詳細的技術指導規(guī)程。例如僅就充水調度提出了一些指導性原則,至于閘門群該如何調控,與分水口之間如何協(xié)調等問題,均未涉及?,F(xiàn)有的一些調控預案,均是人工經驗結合水量平衡原理制定,存在系統(tǒng)性、理論性不強,調控過程因人而異,調控效果不確性大等問題。


      技術實現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明旨在提供了一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法,可以有序安排閘門群和分水口的調控過程,避免水力過渡過程出現(xiàn)安全問題。

      2、為了達到上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術方案如下:

      3、提供了一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法,渠道包括從上游至下游依次連通的多個渠池,每個渠池均通過閘門隔斷渠道形成,每個渠池內均設置有一座分水口,其水力調控方法包括步驟:

      4、s1、構建渠道一維非恒定漸變流仿真模型,并設定該仿真模型的正常運行期狀態(tài)和恢復期初始狀態(tài);

      5、s2、設定該仿真模型的恢復期總時長,并將恢復期總時長劃分為流量抬升期和水位抬升期,擬定相應的分水口流量恢復計劃和渠尾出流流量恢復計劃;

      6、s3、制定流量抬升期的水力調控方案,將該方案輸入仿真模型開展仿真測試并輸出仿真測試的結果,判斷仿真測試的結果是否滿足各個渠池的水位降速限制條件,如是,則進入步驟s4;否則,返回步驟s2,延長流量抬升期時長;

      7、s4、制定水位抬升期第一日的水力調控方案;

      8、s5、通過仿真模型仿真測試水位抬升期第一日的水力調控方案,并輸出仿真結果;

      9、s6、重復步驟s4和s5,依次對水位抬升期的每一日制定水位抬升期水力調控方案,并對每一日制定水位抬升期水力調控方案進行仿真測試,直至仿真結果中各渠池下游端水位達到正常運行期水位,結束調控,所形成的水位抬升期水力調控方案即為最終確定的方案。

      10、進一步地,在步驟s1中,采用matlab編程語言構建渠道一維非恒定漸變流仿真模型;

      11、仿真模型的正常運行期狀態(tài)為事故發(fā)生前的渠道水位、渠道流量、閘門開度、分水口流量和渠尾出流流量;

      12、恢復期初始狀態(tài)為事故應急處置完畢,準備由應急運行向正常運行轉換時的渠道水位、渠道流量、閘門開度、分水口流量和渠尾出流流量。

      13、進一步地,在步驟s2中,在流量抬升期,所述渠池的分水口流量恢復計劃和渠尾出流流量恢復計劃分別表示為渠池的分水口流量和渠尾出流流量勻速緩步增加,升至正常運行水平;在水位抬升期,渠池的分水口流量恢復計劃和渠尾出流流量恢復計劃分別表示為渠池的分水口流量和渠尾出流流量保持在正常運行水平不變。

      14、進一步地,在步驟s3中,流量抬升期的水力調控方案為:在流量抬升期這段時間,以固定的時間間隔,按照渠池流量平衡關系式,給定分水口流量和渠池出流閘門流量,計算渠池入流閘門流量,確定與之對應的閘門開度,并輸入仿真模型,仿真模型輸出仿真測試的結果;同步地,按步驟s2中的分水口流量恢復計劃和渠尾出流流量恢復計劃,逐漸增加分水口流量和渠尾出流流量。

      15、進一步地,在步驟s3中,固定的時間間隔為分鐘級別;

      16、渠池流量平衡關系式為:

      17、q1in(i)=q1offtake(i)+q1out(i);

      18、其中,q1in(i)為在流量抬升期,編號為i渠池的渠池入流閘門的流量,q1offtake(i)為在流量抬升期,編號為i渠池的分水口的流量;q1out(i)為在流量抬升期,編號為i渠池的渠池出流閘門的流量;

      19、編號為i渠池的入流閘門的閘門開度的計算公式為:

      20、

      21、其中,e為編號為i渠池的入流閘門的閘門開度,b為編號為i渠池的入流閘門的閘門寬度,zup為編號為i渠池的出流閘門的閘前水位,zdown為編號為i渠池的出流閘門的閘后水位,m和n為編號為i渠池的入流閘門相關的率定參數(shù),g為重力加速度;

      22、各個渠池的水位降速限制條件為0.3m/d。

      23、進一步地,在步驟s4中,制定水位抬升期第一日的水力調控方案的方法包括:

      24、步驟s4.1、在水位抬升期,計算上一日結束時各渠池的水體體積,上一日結束時各渠池的水體體積的計算公式為:

      25、vlast(i)=f(q2offtake(i),q2out(i),z2up(i));

      26、其中,vlast(i)為上一日結束時編號為i渠池的水體體積;q2offtake(i)為上一日結束時編號為i渠池的給定即時的分水口流量;q2out(i)為上一日結束時編號為i渠池的渠池出流閘門流量;z2up(i)為上一日結束時編號為i渠池的閘前水位;f表示vlast是q2offtake,q2out和z2up三個變量的函數(shù),基于該三個變量,可由非恒定流仿真模型確定唯一的水面線,將水面線下的棱柱形水體累加即為vlast;

      27、步驟s4.2、設定水位抬升期第一日結束時各渠池應達到的水體體積vcurrent(i),水位抬升期第一日各渠池的應達到的水體體積的計算公式為:

      28、vcurrent(i)=f(q3offtake(i),q3out(i),z3up(i));

      29、其中,q3offtake(i)為水位抬升期第一日結束時,編號為i渠池的分水口流量,通過步驟s2中的分水口流量恢復計劃提供;q3out(i)為水位抬升期第一日結束時,編號為i渠池的渠尾出流流量,通過步驟s2中的渠尾出流流量恢復計劃提供;z3up(i)為事故發(fā)生前,編號為i渠池的出流閘門的閘前水位;

      30、步驟s4.3、測算水位抬升期第一日各渠池計劃增加的水體體積dv,并將其轉換為水位抬升期第一日各渠池的補償流量qc;

      31、dv(i)=vcurrent(i)-vlast(i);

      32、qc(i)=dv(i)/86400;

      33、其中,dv(i)為水位抬升期第一日,編號為i渠池的計劃增加的水體體積dv;qc(i)為水位抬升期第一日,編號為i渠池的渠池補償流量;

      34、步驟s4.4、計算水位抬升期第一日各渠池入流閘門流量。

      35、各渠池入流閘門流量q3in(i)的計算公式為:

      36、q3in(i)=q3out(i)+q3offtake(i)+qc(i);

      37、其中,q3out(i)為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的出流閘門的流量,對于最末渠池,q3out(i)即為步驟s2中制定的渠尾出流流量恢復計劃中的流量;q3offtake(i)為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的分水口的流量;qc(i)為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的渠池補償流量。

      38、進一步地,在步驟s5中,在水位抬升期第一日,以固定的時間間隔,通過各渠池入流閘門流量計算各渠池的閘門開度,并將各渠池的閘門開度輸入仿真模型,獲得各渠池的水位與流量;

      39、編號為i渠池的入流閘門的閘門開度的計算公式為:

      40、

      41、其中,e為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的入流閘門的閘門開度;b為編號為i渠池的入流閘門的閘門寬度,zup為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的出流閘門的閘前水位,zdown為在水位抬升期第一日,編號為i渠池的出流閘門的閘后水位,m和n為編號為i渠池的入流閘門相關的率定參數(shù),g為重力加速度。

      42、本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明中的一種明渠事故段下游恢復正常運行水力調控方法,將恢復正常運行的過程劃分為流量抬升期和水位抬升期,分開實施,與傳統(tǒng)方法中將二者一并實施相比較,水流狀態(tài)轉換過程平緩,實施難度低,水位波動小。安排流量抬升計劃先實施,此時渠道處于低水位,調控引起的水位波動風險更為可控。此外,適應流量抬升期和水位抬升期的特點,采用不同頻率擬定調控方案,降低運行管理成本。流量抬升期水位流量變化快,調控方案以分鐘為單位更新;水位抬升期水位流量變化慢,調控方案以日為單元更新。基于本方案進行調度可安全、平穩(wěn)、有序地由應急運行狀態(tài)恢復至正常運行狀態(tài)。

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