[發(fā)明專利]一種漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410797854.7
• 申請(qǐng)日: 2014-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN104532782A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廷;沈振中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): E02B1/02
• 分類號(hào): E02B1/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法及控制系統(tǒng)，屬于漫頂潰壩試驗(yàn)洪水流量控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國擁有八萬余座大壩，它們?cè)诎l(fā)電、供水、灌溉、防洪、航運(yùn)等方面發(fā)揮著巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。可如今極端水文事件顯著增加，大壩發(fā)生潰決的風(fēng)險(xiǎn)不斷被提升。因此人們?cè)诔浞掷锰烊凰Y源的同時(shí)，對(duì)于大壩的安全問題也越來越重視。

庫水漫頂是大壩潰決的主要原因，在我國，它占潰壩總數(shù)的比例超過51%。所以，開展復(fù)雜水流條件下大壩漫頂潰決的機(jī)理研究，已經(jīng)成為了提升我國災(zāi)害防御能力，保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要需求。漫頂潰壩過程中的物理現(xiàn)象往往非常復(fù)雜，許多問題依靠理論分析來求解會(huì)遇到很大的困難，而漫頂潰壩模型試驗(yàn)在潰壩機(jī)理研究方面具有其它手段無可比擬的優(yōu)越性。

一般情況下導(dǎo)致大壩漫頂潰決的洪水，大都由暴雨或者上游大壩潰決所致，其洪水流量過程具有洪峰高，歷時(shí)短，不同時(shí)間點(diǎn)流量差異較大的特點(diǎn)。但目前的漫頂潰壩試驗(yàn)中，由于都是采用手工機(jī)械調(diào)節(jié)方式進(jìn)行水流控制，因此只能采用洪水流量的平均值，然而這種將實(shí)際情況中極其復(fù)雜的水流條件簡(jiǎn)化為恒定流量的做法，是非常不妥的，會(huì)極大影響試驗(yàn)的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法及控制系統(tǒng)，為漫頂潰壩試驗(yàn)提供與河流洪水流量過程曲線相同的水流條件，提升對(duì)于流量的控制精度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法，將洪水流量信息轉(zhuǎn)化為電動(dòng)閥門的平均驅(qū)動(dòng)力信息，然后將平均驅(qū)動(dòng)力信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后傳輸給電動(dòng)閥門，控制電動(dòng)閥門的開度，所述將洪水流量信息轉(zhuǎn)化為電動(dòng)閥門的平均驅(qū)動(dòng)力信息的方法為：利用拉格朗日法對(duì)代表洪水流量信息的流量-時(shí)間離散點(diǎn)進(jìn)行插值擬合得到擬合曲線；在擬合曲線上選取極值點(diǎn)，并選用一定步長選取其余點(diǎn)，將這些點(diǎn)用直線連接，得到表示洪水流量信息的折線圖；根據(jù)折線圖中每?jī)牲c(diǎn)之間流量的平均值計(jì)算對(duì)應(yīng)時(shí)間段中電動(dòng)閥門的平均角速度，根據(jù)每個(gè)時(shí)間段的平均角速度計(jì)算得到平均驅(qū)動(dòng)力信息。

優(yōu)選的，所述將平均驅(qū)動(dòng)力信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)后傳輸給電動(dòng)閥門，控制電動(dòng)閥門的開度的方法為：設(shè)置電動(dòng)閥門的初始開度，將每個(gè)時(shí)間段的平均驅(qū)動(dòng)力信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥門旋轉(zhuǎn)，控制電動(dòng)閥門的開度。

一種漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)，包括控制模塊、電動(dòng)閥門、水表以及閥門；所述控制模塊用于將洪水流量信息轉(zhuǎn)化為電動(dòng)閥門的平均驅(qū)動(dòng)力信息后，再將平均驅(qū)動(dòng)力信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)傳送給電動(dòng)閥門；所述水表及閥門設(shè)置于進(jìn)水口，用于確保進(jìn)水口的洪水流量始終為洪水流量信息中的最大流量；所述電動(dòng)閥門設(shè)置于閥門與出水口之間，用于接收電流信號(hào)，并根據(jù)電流信號(hào)控制電動(dòng)閥門的開度。

進(jìn)一步的，所述漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)還包括水流傳感器，所述水流傳感器設(shè)置于電動(dòng)閥門與出水口之間，且與所述PLC控制器相連。

優(yōu)選的，所述控制模塊包括計(jì)算機(jī)、PLC控制器，所述PLC控制器分別連接所述計(jì)算機(jī)、電動(dòng)閥門；所述計(jì)算機(jī)用于將洪水流量信息轉(zhuǎn)化為各個(gè)時(shí)間段的平均驅(qū)動(dòng)力信息；所述PLC控制器用于將平均驅(qū)動(dòng)力信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)傳送給電動(dòng)閥門。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法及控制系統(tǒng)，提供了與河流洪水流量過程曲線相同的水流條件，提升了對(duì)于流量的控制精度。

2、本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制方法及控制系統(tǒng)，模擬河流洪水的水流條件，降低了河流洪水水流條件對(duì)于漫頂潰壩試驗(yàn)效果的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)的工作原理框圖。

圖3是本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)處理洪水流量信息的流程圖。

圖4是本發(fā)明漫頂潰壩試驗(yàn)中的洪水流量控制系統(tǒng)中PLC控制器處理信息的流程圖。

其中：1為計(jì)算機(jī)，2為PLC控制器，3為水表，4為閥門，5為電動(dòng)閥門，6為水流傳感器。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。