非电费成本对并联泵站流量分配的影响规律研究

泵站应用广泛、耗能巨大,并联泵站是泵站的一种常见布置形式,开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本,针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本,采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型,并以南水北调东线工程睢宁枢纽(含沙集站与睢宁二站并联运行,其中沙集站需支付非电费成本)为例开展了实例研究。应用结果表明:(1)非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响,在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用;(2)当非电费成本占比较低时,机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升,机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式,并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后,非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响,在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。

基于遗传算法的串联明渠多参数率定方法研究

对于复杂串联明渠调水工程的多参数率定问题,传统的试算方法需要基于水动力模型进行多次试错得到最优的参数值组合,需要的计算工作量较大。此研究提出了一种基于遗传算法的串联明渠多参数率定方法,将水动力模型中的多参数率定问题转化为以待率定参数为状态量的优化问题,并通过遗传算法寻优得到最优的待率定参数值。将方法用于对南水北调中线工程中“西黑山节制闸——坟庄河节制闸”河段的三段河道糙率与3个节制闸过闸流量系数率定,结果表明本文方法可通过一次优化过程搜索得到复杂串联明渠调水工程最优的糙率与过闸流量系数组合,且采用率定后参数值进行仿真计算得到的水位与实测水位较为接近,平均偏差在2 cm以内。

基于线性预测控制算法的明渠实时控制研究

针对纵坡较缓、渠池槽蓄量大且完全处于回水区的大型串联渠池中的水位控制问题,本文以南水北调中线工程最后6级渠池为研究对象,通过建立多级串联渠道的离散线性状态空间方程,设计用于多级串联渠池的线性预测控制算法,并采用低通滤波器对控制算法中需要用到的实时水位观测信息进行处理。研究结果表明采用低通滤波处理后的水位信息进行实时控制时能够消除没有明显回水区渠池中发生的水位波动,达到稳定控制的效果。在分水不可预知情况,预测控制算法起到集中反馈控制的效果,控制效果与线性二次型最优控制的控制效果类似;而在分水可预知情况,预测控制算法能提前于分水变化进行闸门控制,起到前馈控制的作用,进一步优化控制效果。

多级串联明渠调水工程多目标水位预测控制模型研究

针对传统的明渠水位预测控制模型无法考虑闸门调控次数限制的问题,本文在以往的预测控制目标中加入了流量调整惩罚量,构造了多目标渠池水位预测控制模型;并采用带有精英排序策略的遗传算法来进行复杂优化问题的求解。将此模型应用于南水北调中线干线工程最后6级渠池的虚拟仿真模型中对模型可靠性进行分析,结果表明在两种测试工况中,本文的多目标预测控制模型相比于传统预测控制模型,能在保持相似的水位控制效果同时使得闸控次数降低43%和52%;而且采用遗传算法求解能考虑闸门死区带来的流量最小变幅约束问题,在需要提前进行流量微调的情况下生成更加合理的调控方案。本文结果也表明,基于水位状态预测模型构造多目标预测控制模型,并采用启发式算法进行优化问题求解,这一思路具有一定可行性。

课程思政融入水泵及水泵站实验课程教学实践

全面加强课程思政建设对落实立德树人根本任务,提升本科生人才培养质量,实现全员、全过程、全方位育人格局具有重要意义。本文以水泵及水泵站实验课程为例,分析了课程建设现状,从“把准教学内容,挖掘并融入思政元素;提升师资力量,形成协同育人新生态;优化教学模式,激活课堂氛围;完善考核评价体系,提高育人质态”四个方面探索课程思政融入实验课教学的改革路径,旨在为培养全面发展的高素质人才贡献力量。

考虑湖泊调蓄的引江济淮工程旬水量调度方案

为挖掘引江济淮工程沿线湖泊调蓄能力在保障供水、降低泵站输水能耗方面的潜力,开展考虑湖泊调蓄的跨流域调水工程旬水量调度研究,构建考虑湖泊调蓄的泵站-湖泊多目标旬水量优化调度模型,并采用遗传算法进行求解,以制定满足用水单元缺水量最少、泵站能耗最小和湖泊不平衡量最小的泵站-湖泊联合调度方案。分析引江济淮工程调度运行的不同典型运行工况,以自流引江工况为例讨论考虑湖泊调蓄的旬水量调度方案的优势。结果表明,考虑湖泊调蓄的调度方案能有效提高供水保证率、降低泵站总输水能耗,可为引江济淮工程运行调度提供决策支撑。

平、逆坡渠道中污染物输移扩散研究

针对突发水污染应急响应对时效的需求,对污染团输移扩散的快速预测技术开展研究。在系统总结国内外相关研究的基础上,重点开展平、逆坡渠道中的污染物输移扩散研究,基于已提出的顺坡渠道污染物输移扩散快速计算公式,研究其在平坡、逆坡渠道情况下的适用性,并将计算结果与HECRAS软件模拟结果进行对比,尝试寻求平、逆坡渠道中污染物输移扩散的快速计算方法。研究得出以下结论:在渠道底坡为平坡或逆坡时,污染物峰值输移距离的模拟值与计算值偏差值在20%以下,污染物纵向长度模拟值与顺坡渠道计算值偏差值在10%左右,污染物峰值浓度模拟值与计算值基本一致,因此,顺坡渠道污染物输移扩散快速计算公式可用于平、逆坡渠道中的污染物输移扩散特征指标快速计算,此结论可为突发水污染事件应急调控提供科学、高效、有力的决策支持。

长距离输水工程重力流水锤防护措施研究

随着长距离跨流域调水工程的逐渐增多,输水管道的安全问题也日益突出,其中水锤对长距离输水管道的危害很大,因而长距离输水工程中管线安全防护的研究变得刻不容缓,而重力流作为一种高效节能的输水方式,其安全性也应受到高度关注。选用合适的水锤防护措施和合适的关阀方式,是优化工程设计、保障长距离输配水管线的安全运行的重要前提,具有重要的理论意义和实用价值。以国内某长距离输水工程为例,分别对是否采用空气阀、以及不同关阀方式和关阀时间的组合方式下的长距离管道输水工程的关阀水锤进行计算和分析,得到了管道沿程的最大水头和最小水头线。通过对比发现,在空气阀水锤防护措施下,并采用两阶段关阀方式,可以缩短关阀时间的同时还降低管路最大压力和最小压力,保障输水管线的安全运行。

南水北调中线工程渠道糙率计算方法研究

为了明确南水北调中线工程渠道糙率的合理取值,分别选取杨开林公式、美国垦务局公式、美国陆军工程兵团公式,以及优化方法来计算糙率,并构建南水北调中线总干渠水力学模型进行检验。将模型方法应用到刁河节制闸-湍河节制闸渠段的10组稳定工况时,4种方法计算出的糙率值分别为0.01538、0.0156、0.01389和0.0169,代入水力学模型计算的刁河节制闸各工况闸后水位与实测值的相对误差总和分别为0.1744%、0.1586%、0.3028%和0.0947%。4种方法得到的糙率值代入水力学模型的模拟精度中,优化方法最好,建议作为中线渠道糙率计算的方法。

RFID在电子标签中的应用

基于RFID技术,分析RFID电子标签系统的基本组成,对RFID中的编码调制、基带编码、数字调制法、双工方式、检错纠错等重要技术点进行了描述。根据不同频率说明了RFID在不同波段的优缺点。最后,提出RFID在电子标签几个重要领域的应用特点,最后详细描述了RFID在电子标签中应用的几个典型方面,包括身份识别、商品防伪、智能交通、商品供应链以及图书馆电子标签等,并给出应用方法和意义。

基于遗传算法的串联梯级泵站扬程优化分配

为实现引江济淮工程(安徽段)江水北送段的高效运行,以引江济淮工程江水北送段输水系统为研究对象,采用基于遗传算法构建的梯级泵站扬程优化分配模型,开展串联梯级泵站扬程优化分配研究。分别对设计和非设计工况下江水北送段输水系统的运行方案进行分析计算。计算结果表明:设计工况下优化后分配方案总效率较设计现状方案提高2.86%,说明模型优化后的方案可进一步提高梯级泵站的输水效率,为实现串联泵站输水系统科学、合理调度提供很好的科学支撑。

串联渠池闸门同步关闭情况下关闸时间对闸前水位雍高影响

针对采用应急同步关闸措施导致的水位雍高问题,分析了多闸门同步关闸情况下不同关闸时间对水位雍高的影响。通过建立一维水力学模拟模型,进行了大量的关闸工况计算,研究了上、下游节制闸分别关闸动作对闸前水位的影响过程,结果表明,下游节制闸的关闸过程中产生的水位涨幅速率远大于关闭完成后的水位涨幅速率。并以此为依据设置了不同的下游关闸时间,分析上、下游节制闸同步动作情况下关闸时间对闸前最大雍高产生时间与雍高高度的影响,结果表明最大雍高出现在上游水波传递到下游的时间或者滞后一小段时间,且下游关闸时间是影响水位雍高的主导因素。通过对多渠池联调下其他渠池的闸门调控对研究渠池的水位影响分析,得出了同步关闸情况下渠池雍水基本只受本渠池上、下游闸门动作的影响的结论,从而为多闸联调情况下闸前水位优化提供了参考。

基于数据包络分析的突发水污染事件应急调控后评价研究

针对长距离输水工程突发水污染事件调控后评价问题,引入应用数据包络分析(DEA)模型,提出了模型的投入指标(调节闸门时所需的技术费和人工费、污染物监测费)和产出指标(调控结束后的污染影响程度、生态环境损失和直接经济损失);并利用模型得出的调控后的效果反映应急调控措施的优劣,然后对应急调控措施进行分析,得出最优方案。研究表明:基于DEA模型得到的最优应急调控措施与数值模拟得到的结果一致,说明基于DEA的调控后评价模型具有较好的分析效果。

沙坪二级电站水力调控方法研究

我国现阶段水利工程群的调控以人工经验为主,因缺乏对水流时滞性的科学分析,难以满足新时期智能调控的迫切需求。枕头坝一级~沙坪二级区间位于大渡河流域,坡度陡,水力调控研究难度大,目前主要依靠人工经验开展水力调控方案的制定。以该区域为例,利用一维非恒定流数值模拟模型,对水流时滞性进行了系统分析,计算上游流量变化、下游水位稳定时下游边界的理想流量过程,提出了一种计算快捷、操作可靠的水力调控方法,经水动力模拟验证,该调控方法产生的最大水位波动在0.2 m左右,能够保证河渠的安全。最后基于该调控方法以及敏感性分析,构建了能够快速生成沙坪二级电站不同情景下的水力调控方案的公式。

“双创”背景下高校水泵及水泵站实验课程改革

为响应国家深化高等学校创新创业教育改革的号召,在分析“双创”教育融入高校专业教育对建设创新型国家、推动高校教育教学改革及促进大学生优质就业等重要意义的基础上,将高校水泵及水泵站实验课程作为研究对象,以“双创”教育为基点,提出嵌入“双创”教育、创新教学内容,丰富教学形式、转换教学思路,完善考核机制、优化评价体系,落实课程思政、提升育人效度等高校水泵及水泵站实验课程改革路径,致力于培养复合型、创新型、应用型水利人才。

耦合前馈控制策略的明渠线性最优控制方法

针对线性最优控制算法无法根据分水变化信息提前制定调控策略的问题,本文基于明渠简化积分时滞模型提出了计划分水情况下的前馈策略和耦合此策略的线性最优控制方法。将方法应用于由南水北调中线干线工程的最后6段明渠组成的案例渠池的仿真模型中对方法有效性进行分析,研究结果表明方法中的前馈策略能在仅引起较小水位变幅的情况下快速调整节制闸流量到合理范围,且方法中的最优反馈控制能合理地逐步消除水位偏差。相比于单独使用线性最优控制算法,此方法能达到提前并快速进行流量响应,达到缩小由于流量不平衡引起的水位偏差的效果。