[發明專利]一種以耦合水位差作為被控量的輸水明渠渠系運行方式

有效

• 申請號: 201810306799.5
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108385599B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 管光華;毛中豪;馮曉波;葉雯雯;鐘樂;廖文俊;鐘錁;蘇海旺;肖昌誠;王靜茹
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B5/00;G06Q50/06
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張火春

本發明公開了一種以耦合水位差作為被控量的輸水明渠渠系運行方式。輸水明渠渠系在運行中經常出現來水量與取水量不相等的情況，渠段內來水量取水量不相等會導致渠段內水量發生變化進而導致水位升高或降低；本發明通過在每個閘門動作時刻測量的到節制閘上下游控制點的水位誤差，根據上下游水位誤差的差值計算得到下個時刻的節制閘目標開度，使相鄰渠段內的水位同升或同降。本發明使多個渠段在一個取水計劃時間內保持相對穩定的水位，有效避免某一段渠池內水位變化過大導致渠段漫頂或露底。

技術領域

本發明屬于渠道調度領域，涉及一種輸水明渠運行方式，具體涉及一種以耦合水位差作為控制量的輸水明渠渠系運行方式。

背景技術

隨著經濟社會的發展，水資源供需矛盾日益突出，為了調節水資源在空間上的分布需要修建相應的輸水系統。開敞式明渠作為主要的輸水方式，具有經濟、高效、管理方便等優點，其主要的功能為將水從水源地輸送到沿途的分水口及下游用水戶。由于明渠輸水系統具有距離長的特點，加上水波在明渠中傳播速度較慢的特性，對于一般的長距離輸水工程而言，從水源處引水流量增加到最下游取水口處流量增加，其中經過的時間長達幾天之久。因此，為達到理想的輸水效果，在用水戶需要新的取水流量時，要求用水戶提前一段時間向管理單位提出用水需求，管理單位根據各級用水戶的需求，提前一定時間調整引水流量和閘門、泵站等輸水建筑物。

然而，由于引水口建筑物的限制，或者水源管理方的限制，引水流量有時無法嚴格等于用水戶的取水流量；或者由于用水戶的調整，取水流量有時與申報的取水計劃有出入，因此，引水流量與取水流量之間常常存在差值。為了避免因引水流量和取水流量之間的差值導致渠道水面漫頂或露底，渠道需要采用一定的運行方式，現有的運行方式有下游常水位運行方式和上游常水位運行方式。下游常水位和上游常水位運行方式都以每段渠道最下游水深作為被控變量：設置每段渠道最下游水深的目標值，使實際運行過程中的水位保持在目標值。兩者的不同之處在于：下游常水位運行方式下的渠道，通過調整渠段上游入流流量使渠段最下游水位穩定在目標值；上游常水位運行方式下的渠道，通過調整渠段下游出流流量使渠段最下游水位穩定在目標值。兩種運行方式的不足之處在于：下游常水位運行方式下的渠道，將引水和取水流量之間的矛盾向上游渠段傳遞，最終累計在第一段渠段；上游常水位運行方式下的渠道，將引水和取水流量之間的矛盾向下游渠段傳遞，最終累計在最后一段渠段。因此，有一段渠段水位變化最劇烈，面臨漫頂和露底的風險也最大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是設計一種新的輸水明渠渠系運行方式，能夠：一、有效減輕引水流量和取水流量不對等給渠道正常運行帶來的漫頂和露底的風險；二、減輕水位波動對渠道襯砌結構的影響以避免造成襯砌破壞。

本發明的主體為一種以耦合水位差作為控制量的輸水明渠渠系運行方式，包含一套信息傳輸系統，一套輸水建筑物中央控制系統，一套以耦合水位差為被控變量的控制算法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種以耦合水位差作為被控量的輸水明渠渠系運行方式，其特征在于，所述渠系包括依次相連且高程不同的多個渠段，相鄰渠段之間設置有節制閘的閘門，每個渠段內均設置有測量其水位深度的水位傳感器；該控制模式包括以下步驟：

S1、通過水位傳感器監測各個渠段的控制點水位，計算得到各個控制點實際水位與設定水位的誤差，即為水位誤差；

S2、計算渠系內各個節制閘上下游渠段內控制點的水位誤差的差值；

S3、根據節制閘前后渠段內控制點的水位誤差的差值計算下個時刻該節制閘的目標流量；

S4、到達下個閘門動作時刻，調整該節節制閘開度使節制閘過流量等于目標流量；

S5、重復S1-S4，完成每個節制閥在每個調整時刻的調整。

作為優選，該控制模式中的閘門動作時間步長為0.5-2h。