基于智慧水力学的长距离调水工程调度参数预测方法研究

为提高长距离调水工程调度参数的计算精度,提出了智慧水力学的概念,基于南水北调中线工程的运行监测数据,采用人工智能方法开展了长距离调水工程调度参数预测方法研究。在对数据清洗的基础上,基于长短时记忆神经网络(LSTM)模型建立了白河、十二里河、东赵河节制闸调度参数的预测模型,采用鲸鱼优化算法(WOA)优化模型的超参数并进行调度参数预测。结果表明:3个节制闸的闸前水位和流量预测值与其实测值的最大平均绝对误差分别为0.655 cm和1.326 m^(3)/s,说明智慧水力学理念和人工智能方法在长距离调水工程调度参数预测中的适用性和精准性。研究内容可为实现工程调度参数预测与精准智能调度提供理论基础。

长距离调水工程梯级水电站流量阀调节策略分析

由于长距离调水工程中梯级水电站的截流断水会对下游生态造成破坏,为满足生态水源流量要求,分析长距离调水工程梯级水电站流量调节策略。依托长距离的东江水源工程概况,采用明渠流量计监测该工程梯级水电站的生态下泄流量,将6个DN2400PN10特大活塞式调流阀并行布置在梯级水电站中,根据生态下泄流量监测数据运行调流阀,动态调节梯级水电站流量。结果表明,设计策略在汛期和非汛期进行梯级水电站流量调节,均可以使水电站实际下泄流量满足设定值需求,该策略是有效且正确的。

典型长距离调水工程冬季冰凌危害调查及分析

以某长距离调水工程为研究对象,基于原形观测资料分析渠道冬季冰情发展规律和存在的冰凌问题。介绍了渠道和建筑物布置特点、不同冬季气象特点和冬季输水运行方式,分析了流冰期、封冻期、开河期的冰情现象,不同年份和空间上的冰情分布特征,总结了长距离输水渠道冰情生消演变的基本规律。基于典型冬季渠道出现的特殊冰凌灾害,列举了冰塞、泵站前池水位下降、分水口流量降低、仪器设备读数失真、渠道衬砌冻胀等冰凌影响事件,分析了气象条件、水力条件和工程布置特点对冰凌危害出现的影响。从调度、工程措施出发,在不同冰期阶段,针对不同渠道和建筑物位置,提出集防、拦、扰、捞、排一体化的冰凌防护措施,为长距离输水工程冬季冰期安全高效运行提供技术保障。

考虑群体极化的长距离调水工程突发险情应急决策模型研究

当前调水工程应急决策相关研究中,对于专家群体决策的意见集成基本采用加权聚合的方法处理,未能定量控制群体极化效应,容易导致整体结果的极端化偏移,造成决策偏差。本文提出一种考虑群体极化效应的AHP群体共识模型,该模型充分考虑决策者的主动性,给与不和谐决策者修改自我决策结果的机会,使群体共识达成过程更加贴近现实,同时能够定量约束群体意见的极端化程度。研究表明,经过模型的多轮计算和修正,在决策个体意见可以充分表达以及定量控制群体极化效应的情况下,实现群体共识决策。将所提方法运用于某长距离调水工程突发水污染事故的应急决策,对专家组群体决策的共识达成过程进行仿真,提高了决策结果的鲁棒性和可靠性,取得了良好的决策效果。

长距离调水工程建设与安全运行集成研究及应用

基于国家跨流域调水工程建设重大需求和相关学科国内外最新研究发展,以滇中引水、引汉济渭、新疆大埋深隧洞等典型调水工程为依托,针对“大埋深隧洞开挖围岩响应模式与灾变机制”、“大埋深隧洞围岩–支护体系协同承载机理与全寿命设计理论”、“地震等自然灾害下输水建筑物的响应特征及灾变模式”等重大科学问题,以及“大埋深隧洞灾害预测预报与防治成套技术”、“隧洞穿越活断层抗断技术”、“大跨度高架渡槽抗震技术”、“闸泵阀关键设备研发及智能控制技术”、“调水工程全寿命周期安全监控与调控技术”等关键技术,开展了包括“大埋深隧洞岩体工程特性测试技术与综合评价方法”在内的10个方面的研究。提出了千米级深埋隧洞的地球物理探测及岩体特性测试技术与围岩特性评价方法,形成了隧洞高压突涌水预测与防治成套技术,开发了15 MPa超高压灌浆技术装备,提出了隧洞穿越错动量达0.5 m活断层抗断结构,研发了Ⅷ度强震区大型高架渡槽的抗震技术,并研制完成了220 m扬程40 MW级泵组、DN2000智能流量调节阀安全控制成套技术,形成了长距离调水工程建设及安全运行成套技术装备。项目相关研究成果已在依托工程中示范应用,为工程建设运行提供了坚实的技术支撑,同时有助于推动长距离调水及相关工程领域的技术进步,保障中国水资源宏观调控战略的有效实施,具有显著的社会、经济和生态效益。

中国长距离调水工程地质问题综述

为解决中国某些地区缺水问题,自20世纪80年代开始,中国已经兴建或规划设计了数十项大型跨流域调水工程。本文汇集了中国现有的20项调水工程资料,基本涵盖了中国境内大部分调水工程。文中介绍了有关工程概况,编制了中国长距离调水工程特征一览表,绘制了调水工程分布图,按照中国地质环境分区分别阐述了各调水工程的地质环境特点,论述了长距离调水工程中常见的工程地质问题,包括:区域地质复杂环境问题、活动性构造及其对洞室稳定的影响、高地应力与围岩稳定问题、高压水头引起的洞室涌水和外水压力对隧洞衬砌影响问题、碎屑流问题、高地温问题、有害气体问题、边坡稳定问题、特殊岩土问题、过河隧洞或大型渡槽问题、矿区塌陷与渗漏问题、岩溶问题等,同时也指出了勘察、设计与和施工中应注意的问题。

跨流域长距离调水工程风险综合评价研究与应用

针对跨流域长距离调水工程风险综合评价困难问题,进行风险因子辨识,建立风险指标体系和风险等级标准,并设计一种风险集成方法。将工程进行单元划分,确定风险指标权重,计算各单元综合风险量值,将各单元风险进行集成计算得到工程总体风险等级。针对不同单元包含风险因素不同的问题,提出风险指标权重修正方法。基于所提风险集成方法,设计并开发跨流域长距离调水工程风险集成软件。某跨流域长距离调水工程某管理处实例计算结果表明,该管理处管辖范围总体风险等级为II级,灰色聚类分析法等7种方法的计算结果一致,说明所提方法有效可靠。

长距离调水工程降耗节能运行的关键问题研究——以南水北调东线一期工程山东段为例

当前,南水北调东中线一期工程已投入运行8年,积累了许多运行经验,但这些经验都较为零散,缺乏整合。文章主要围绕南水北调东线一期工程的节能降耗与经济运行,以南水北调东线一期工程山东段为例,结合工程管理经验实际,从航运联合调度、单个泵站及泵站群联合调度、湖泊综合联调联蓄、电价政策研究与运用等方面对南水北调工程的节能降耗经济运行展开系统总结和研究,以期进一步丰富我国长距离调水工程管理的实践成果。

长距离调水工程闸站监控系统的研究和应用

南水北调中线工程是世界上最大的跨流域调水工程,沿线闸站分散布置且距离较远,为实现全线闸门统一调度,设计开发了多层分布式闸站监控系统。该系统采用了集中控制中心、分控中心、现地闸站控制单元等多层分布式结构,充分利用网络信息集成化技术、集中与分散联合控制技术和联动监控技术,基于PLC控制技术和先进的计算机及网络传输设备的应用,能够对数据进行有层次的分类,可以实现快速故障定位以及更高层次的数据分析,实现全线监控闸站的输水信息和运行状态的远程监测和控制。本文研究分析闸站监控系统及其在实际应用中的优势,对实现闸站无人值守意义重大,也为国内外长距离调水工程实现自动化运行管理建设提供了很好的技术支撑。

基于三维GIS与BIM的长距离调水工程安全监测系统智慧运维研究

随着我国社会经济的快速发展,兴建越来越多的调水工程,其规模越来越大、距离越来越长,在众多硬件设备和软件系统被部署以便确保工程安全的同时,全线的运维工作负担也越来越沉重,文章将三维GIS与BIM融合技术运用到工程安全监测软硬件运维管理工作中,不仅能够获得强大的地理空间分析、快速的空间定位搜索、强大的查询、丰富的可视化表达功能,而且能够便捷地进行过程的演化模拟和空间决策、优化资源配置,为运维的智慧化提供技术支持。通过研究,明确了实现智慧运维应重点开展的各方面工作,对平台的开发有一定借鉴意义。

长距离调水工程水质保障体系的关键环节分析

水质安全是关系到长距离调水工程成败的关键因素。但是,现阶段我国水生态环境压力仍处于高位,点源污染未得到完全控制,面源污染比例不断提高,长距离调水工程的水污染事件时有发生,因此需要构建水质保障体系,注重关键环节的投入,力求降低长距离调水工程的水污染风险、减小水污染事故的损失。文章通过对具体工程的案例分析,并结合实际工作经验,对长距离调水工程水质保障体系的关键环节进行深入探究,从水污染治理工程、水质监测系统、突发性水污染事件应急处理等三个关键环节对水质保障体系的构建进行分析,旨在为长距离调水工程的水质保障工作提供指导。

远程图像监控系统在长距离调水工程中的应用

分析了远程图像监控系统涵义,同时,以A长距离调水工程为实践案例,阐述了远程图像监控系统应用其中存在的问题,并对远程图像监控系统应用在长距离调水工程中的总体搭接方式、功能体现等进行了探究。旨在长距离调水工程中全方位地发挥出远程图像监控系统的应用优势。

长距离调水工程安全控制平台设计方案研究

信息化系统已经是长距离调水工程的常规组成部分,但此系统一般从整体出发,主要考虑长距离调水工程的调水闭环自动控制,保障全线调水水质、水情及工程等安全,快速响应突发事件,调度会商决策等方面。对安全控制方面并没有更进一步的考虑,对物联网、大数据等新技术也没有充分应用。为此,本文从长距离调水工程安全控制平台设计方案角度出发进行研究,提出了适合现今长距离调水工程信息化条件下的安全控制平台设计方案,为此类研究提供了一个参考和借鉴。

长距离引调水工程建设期BIM技术应用研究

针对长距离引调水工程建设期线路长、现场监管难、参与方多、沟通难等问题,以滇中引水工程建设期为例,根据项目特点及管理要求,建立BIM标准体系,创建建设期BIM模型,实现BIM协同,进行施工模拟及可视化交底。应用BIM技术实现电子沙盘及虚拟漫游,并通过BIM模型将建设期数据整合挂接至“智慧滇中引水”建设管理信息系统,融合GIS技术,进行工程建设辅助管理及文明施工监管,从而对安全质量、投资控制、进度管控、施工形象、现场监控等工程建设期核心内容,进行协同监测及管控并实现可视化图表展示,落实工程建设期的标准化和规范化管理,为BIM技术在长距离引调水工程的应用提供参考。

基于BIM的长距离引调水工程三维参数化智能设计研究及应用

为了摆脱以往三维设计中效率低下的重复性工作,提高长距离引调水工程三维设计的水平和效率,从建筑物建模之初就融入参数化设计理念。首先建立引调水工程典型建筑物BIM模型,再基于组件对象技术(COM)与Inventor API(应用程序接口)技术,采用C#编程语言开发出一套基于C/S框架的三维参数化智能设计平台。通过研究引调水工程的BIM标准化关键技术,建立存储各类模型及其信息的数据库,并对Navisworks可视化仿真软件进行二次开发,融合基于云平台的协同设计技术,实现工程图纸的高效快速生成、施工进度仿真以及协同办公等功能。该系统已经应用于某长距离引调水工程中且效果显著,应用前景广泛。

长距离调水明渠冬季输水冰情分析与安全调度

结合南水北调中线总干渠2011年-2016年间5个冬季冰情原型观测数据,分析了冰情时空分布特征、冰盖厚度、冰情现象、冰情演变条件和特点等。2015年-2016年冬季输水流量大,渠道水流流速0.25-0.67m/s,加之遭遇罕见寒潮（-18.6℃）的叠加,局部渠段出现冰塞现象。结合总干渠闸前常水位运行调度方式和渠池水流特点,提出了避免形成冰塞灾害的水流控制条件。即渠池上游控制断面平均流速V≤0.40m/s,Fr≤0.065;下游控制断面平均流速V≤0.35m/s,Fr≤0.055。建议持续加强全线冰情观测,积累冰期输水观测数据,为优化冬季输水运行调度和冰情预报提供科学依据。

基于BIM的长距离引调水工程三维参数化智能设计研究及应用

运行效率不足、维护工作繁琐、信息异构分散、实施监控困难以及信息反馈延缓是目前长距离引调水工程运行管理中存在的主要问题。针对上述问题,以及在早期三维设计中所展现出的低效率、多重复现象,文章将立足于在建筑初期将参数化设计理念与之融合,用以提高三维设计在长距离引调水工程中的水平和效率。首先构建出调水工程典型建筑的BIM模型,采用基于组件对象技术(COM)和inventor API(应用程序接口)技术的C#编程语言,在C/S框架的基础上开发出三维参数化的智能设计平台。其次,根据对调水工程BIM标准化关键技术的研究,针对各种模型及其相关信息建立存储数据库,二次开发NavisWorks实景仿真软件,集成基于云平台的协同设计技术,以确保工程图纸的高效快速生成、施工进度模拟、协同办公等功能的实现。

浅谈长距离引调水工程建设过程中安全生产管理方面存的问题及对应的措施

水利工程是保障经济社会进步和促进民生水平提升的重要基本设施,尤其是长距离引调水工程,对于缓解区域水资源供需矛盾,推动经济社会发展和改善生态环境等均具有重要积极作用。长距离引调水工程在其功能定位、建设程序、地理位置等方面均具有一定的特殊性,同时其具有工程跨度广、建设时序长、施工工艺复杂、对于受水区重要性高、如发生工程安全事故影响比较严重等特点,这使其在建设过程中面临着更多的风险因素。在工程实际建设过程中,发现并解决安全生产管理方面存在的问题,对于保证工程质量至关重要。本文基于实际情况和工程经验,分析梳理了长距离引调水工程建设过程中可能存在的安全生产管理问题,并研究了对应的对策。

加利福尼亚调水工程对我国调水工程的启示

始建于20世纪60年代的加利福尼亚州北水南调水利工程,为解决美国加利福尼州水资源分配的不均衡起到了至关重要的作用,也为加州的经济社会发展做出了杰出贡献,同时也是世界长距离调水工程的典范。现从综述的角度介绍加州调水工程中涉及到的基本问题,并基于综述,提出几点启示,以期对我国正在进行的举世瞩目的南水北调工程提供一定的参考。

异质和不完备信息下调水工程险情级别判定

针对当前长距离调水工程突发险情等级判定多采用实数形式的完备判断矩阵进行决策,无法解决决策信息异质和决策信息不完备问题的不足,提出了基于连续区间有序加权几何(continuous ordered weighted geometric,C-OWG)算子和鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)处理异质不完备信息的应急响应级别判定方法。首先,构建基于C-OWG算子的异质残缺判断矩阵处理模型,弥补现有方法难以处理应急决策过程中同时存在的精确数、区间数和模糊数等异质偏好信息的不足。然后,耦合鲸鱼优化算法进行残缺判断矩阵填充,建立耦合C-OWG算子和WOA优化方法的应急响应级别判定模型,提高经典决策方法对不完备信息的处理能力,并避免信息填充过程中易陷入局部最优的缺陷。最后,采用层次聚类方法对群体专家意见进行集成,实现异质和不完备信息下长距离调水工程突发险情等级的高效判定。通过将所提方法应用于某调水工程渠道破坏的应急响应级别判定,验证了其合理性和可行性。