考虑泄洪设施闸门控制的水库防洪调度

【目的】水库防洪调度在防汛工作中具有举足轻重的地位,而如何控制泄洪设施闸门是水库防洪调度方案实施的关键。为此,【方法】建立了考虑泄洪闸门调度的水库防洪优化调度模型以实现精细化调度,并提出一种两层嵌套算法对模型进行求解。在内层建立了包括所有泄洪闸门可行组合的泄洪闸门组合表,外层采用POA算法对水库坝前水位和总泄水量进行优化,并通过查询闸门组合表确定各泄洪闸门的运行状态。【结果】澜沧江漫湾水库防洪优化调度的实例分析结果表明:所提出的两层嵌套方法计算效率较高,对于100年一遇和10年一遇的洪水事件,洪峰分别从12010 m^(3)/s减少到10611 m^(3)/s和从5003 m^(3)/s减少到3351 m^(3)/s,分别减少了11.6%和33.0%,洪水波动幅度分别降低了94.5%和8.8%,极大地缓解了下游防洪压力。此外,与不考虑泄洪闸门调度的传统防洪调度模型相比,所提出的模型能生成更加符合实际、更易于执行的防洪调度方案。【结论】该方法能够实现水库防洪优化调度向泄洪设施运行控制的精细化转变,对于增强防洪优化调度成果的可操作性、提升水库防洪调度管理水平具有一定意义。

岩滩水电站扩建工程尾水检修闸门室施工组织设计优化

针对岩滩水电站扩建工程5号、6号机组尾水检修闸门室施工因尾水隧洞交面时间滞后,闸门室超高超深、空间窄小、地质条件较差而增加施工内容和施工难度等问题,笔者从闸门室开挖支护、混凝土施工、闸门安装等方面阐述了施工组织设计优化,通过改变闸室开挖方案和混凝土施工方式,精心策划,科学安排,实现了优质、高效施工,且按合同工期完工。

纵向框架连接系对露顶式弧形钢闸门静动力特性影响分析

弧形钢闸门是水利枢纽中重要的泄水建筑物,根据事故案例发现弧形钢闸门多因支臂失稳而发生破坏,布置支臂连接系在一定程度上可以增强闸门稳定性,但目前连接系种类众多且无明确规范布置方法。以露顶式三支臂弧门为研究对象,采用CAD-CAE联合仿真的数值模拟方法综合探究了不同形式连接系对该闸门静动力特性的影响。结果表明:连接系的布置可以显著提高闸门刚度,改变闸门结构应力分布,降低最大应力;支臂内部腹杆和斜杆对闸门静动力特性提升效果显著,应进行优先布置;在数值模拟中支臂连接系等构件对模拟结果影响较大,采用空间有限元法对弧形闸门支臂校核时应尽量避免对支臂连接系进行过度简化。研究成果对弧形钢闸门支臂连接系布置及有限元计算具有一定参考意义。

水工钢闸门结构应力在线监测研究

要验证水工钢闸门在运行工况下的强度是否满足设计要求,需要对水工钢闸门的结构进行应力测试。目前采用在闸门上贴应变片的方法可以近距离短时间的得到应力数据,但要想得到水工钢闸门全寿命周期的应力数据,就需要对水工钢闸门结构进行在线应力监测。本文针对水工钢闸门所处的特殊运行环境,提出了一种可长期且远距离监测应力的方案,经现场试验该方案是可行的。

弧形闸门液压启闭活塞杆与开度耦合控制分析

液压启闭机启闭弧形闸门在现代水利工程中得到广泛应用。如何精准控制闸门开度是曲线型堰顶工程的一个重要问题。液压启闭机的工作原理是把活塞杆的伸长缩短直线运动转换为弧形闸门启闭的圆周运动。活塞杆的直线运动、弧形闸门的圆周运动和闸门开度形成耦合关系。把三者的坐标转换为同一坐标系,建立活塞杆的运动方程,找到连接各系统的耦合目标值,再通过数值分析,解析出活塞杆的伸缩长度与闸门开度的耦合关系,就可以通过控制液压启闭机活塞杆长度,精准控制闸门开度。

基于多特征融合的水工闸门剩余寿命预测

剩余寿命预测对保证复杂结构运行安全具有重大意义,为了提高水工闸门剩余寿命预测精度,提出了一种多特征信息融合的闸门剩余寿命预测方法。首先,采用Gamma过程模拟闸门锈蚀演化过程,通过数值仿真获得闸门因锈蚀引起的应力、自振频率、干湿模态振型等特征参数的退化过程。其次,综合考虑单调性和离散性对特征参数进行筛选,并基于主成分分析法进行特征融合构建健康因子;进一步采用非线性维纳过程对闸门退化过程进行建模,利用粒子滤波方法预测其剩余寿命。最后,结合工程实例及有限元仿真验证了所提方法的可靠性和有效性。结果表明,融合多信息的方法能更加充分地反映闸门的退化状态,预测精度评价指标均方根RMSE为1.3955,平均绝对误差MAE为1.2628,方差绝对误差VAE为0.3528,说明预测达到了较高精度,可为闸门的健康管理和安全评估提供依据。

基于Inventor软件的复杂结构闸门三维设计研究与应用

为提高复杂结构闸门工程设计过程中结构应力计算效率及准确性,以某复杂结构弧形闸门工程为研究对象,运用三维建模软件Inventor快速构建复杂结构闸门门体、支臂等主要部位的三维模型,利用ANSYS三维有限元分析软件对复杂结构闸门进行应力分析,获得门体及支臂的应力分布图。对比分析闸门整体结构最大应力数值与材料最大屈服强度,结果表明闸门整体结构强度满足工程设计要求。采用2种软件相结合的方法对复杂结构弧形闸门进行优化设计,不仅缩短复杂结构闸门工程的设计时间,而且有效提高工程的设计质量,为BIM技术在水闸工程及水利工程规划等设计中的推广应用提供借鉴经验和技术支撑。

农业灌区闸门远程智能测控系统研究与开发——以甘肃省景电灌区为例

【目的】提高农业灌区闸门的运行效率和安全性。【方法】剖析景电灌区闸门的现状和需求,确定闸门远程智能测控系统技术方案,通过试验和测试,验证闸门远程智能测控系统的性能和实施效果。【结果】系统性能稳定可靠,能够实现对闸门的远程控制和实时监测,能够适应不同环境和工作条件,提高了闸门运行效率和安全性,减轻了管理人员的工作强度。【结论】可以提高水资源利用效率,降低能源消耗,保护环境,提高农业生产效益,为优化调度和水量管理、实现农业灌溉高效管理和水资源高效利用提供技术支撑。

高水头人字闸门实时在线监测系统应用

船闸人字闸门运行频繁,尤其是高水头人字闸门长期在深水恶劣工况下运行,闸门结构安全性不能实时被掌握。为了实时掌握闸门运行状态,保证其安全运行,需要对闸门进行实时在线监测。将实时在线监测技术应用到大藤峡水利枢纽人字闸门上,实现了对高水头人字闸门实时在线监测,确保了闸门安全运行,为船闸实时在线监测提供了成功范例。

水库闸门不同开度下过闸水流水力特性研究

为研究伯斯阿木水库工程导流兼深孔泄洪洞工作闸门过闸水流水力特性,考虑闸门开度与过闸流量因素,借助水工模型试验方法,分析了过闸水流的水位、流速以及压强特征。试验结果表明,开度会影响闸前上游水位的稳定性,而过闸流量只会影响水位值。过闸流量对过闸水体流速影响效应高于开度因素。开度增大,面板时均压强降低,而过闸流量对之影响相反。开度、过闸流量会改变面板零压强分布区,影响面板渗流安全。论文可为挡水闸门的运营调度以及过闸水流稳定分析提供参考。

钢闸门橡胶水封失效问题探讨

橡胶水封是钢闸门止水装置中的重要部件之一,本文阐述了闸门橡胶水封失效的危害,分析了顶止水、侧止水和底止水橡胶水封失效的原因,从设计、制造、安装、运行、维护等环节提出了防止橡胶水封失效的建议,具有一定的工程实践意义。

基于VMD-SSA-LSTM的闸门振动信号趋势预测

闸门振动信号分析和预测是检测闸门运行状态的重要方式,由于闸门信号的复杂性和非平稳性,准确判断闸门状态成为难题。本文提出一种基于VMD多模态分解和SSA-LSTM网络结构,对输入的闸门信号进行分解和预测。首先采用VMD分解了闸门信号并取得信号特征,通过SSA优化LSTM网络超参数,提高对闸门信号预测的准确性和效率。实验结果表明:相比LSTM和VMD-LSTM,本文的算法效果最佳,采用SSA算法后,RMSE下降68.1%,为闸门振动信号检测和预测提供基础。

基于CEEMDAN和小波包分解的闸门振动信号降噪研究

针对闸门监测振动信号去噪问题,提出基于CEEMDAN(经验模态分解)和小波包分解的闸门振动信号降噪算法,通过采用CEEMDAN和小波包分解方法进行信号去噪,可以有效处理水电站泄洪闸门振动信号中受到的外部干扰。CEEMDAN方法能够将信号分解成多个本征模态函数(IMF),每个IMF代表不同频率的振动成分,使得外部干扰和真实信号成分可以分离。随后,小波包分解能够将每个IMF进一步分解成不同尺度和频率的子频带,这有助于更准确地定位和分离干扰成分。对每个子频带应用阈值去噪技术,可以有效去除噪声,保留真实信号。由测试结果可知,该算法能很好地剔除闸门振动信号中的无用噪声,有效提高闸门振动信号的准确性。

基于模型试验闸门开度对溢流坝水力特性影响

结合安哥拉凯巴萨水电站多闸孔溢流坝,基于水工模型试验研究闸门开度对掺气空腔长度、时均压力、流速等水力学特性的影响。结果表明:当闸门相对开度e/H<0.57,闸前水流水力条件较优;溢流坝面最大流速随闸门开度增大而增大,不同闸门开度下溢流坝面和中墩的时均压强分布趋势一致;不同闸门开度下水流经过溢流坝面的掺气坎后,均可形成稳定自由空腔,掺气空腔长度随闸门开度增大而减小。研究结果对水电站闸门运行调度提供有价值的参考。

基于CAN现场总线技术的小型水库闸门远程在线控制方法

当前小型水库闸门远程在线控制多为独立模式,单周期控制频次减少,文章提出基于CAN现场总线技术的小型水库闸门远程在线控制方法。采用多目标的方式,实现局域控制节点与控制中心的搭接,构建CAN现场总线水库闸门远程在线控制模型,采用交互调度调整方法实现在线控制。测试结果表明:针对选定的3个闸门,经过3个小组的测试,得出单周期控制频次均可达到20次以上,说明文章中方法更加高效,针对性高较强,具有实际的应用价值。

钢制旋转闸门在寇河拦河闸治理工程中的应用

文章首先论述了水力自控翻板闸门在寇河拦河闸工程中的应用及存在的弊端,接着对于拦河闸工程中常用的几种闸门型式进行了比选,继而根据城市的发展对拦河闸工程的治理需求介绍了适合拦河闸工程的几种钢制旋转闸门,并根据寇河拦河闸的主要功能关门提高水位满足灌溉,汛期开门泄洪及冲砂的要求,结合钢制旋转闸门的组成、工作原理、布置及设计应用等方面进行了充分的论述,并最终采用底轴旋转闸门为该工程的设计方案。

双闸门调压井检修闸门段及井身衬砌施工技术

文章结合大伙房输水工程双闸门调压井混凝土衬砌分段分层、施工方法、施工程序以及模板工程等多工序进行阐述。双闸门调压井检修闸门段及井身衬砌施工按照由低至高分层浇筑完成,通过两次搭设脚手架,采用组合钢模板的施工方法完成了闸门段、胸墙及井内隧洞等特殊部位的衬砌施工,采用滑模工艺完成了井身衬砌施工,不仅保证了异型结构混凝土的体型,还在一定程度上提高了施工效率,加快了衬砌施工速度。

农业灌区渠道测控一体化闸门及其调控技术研究

在灌溉系统中,对配水流程进行精确测量和控制是实施配水计划的前提和基础。测控集成式闸门是一种具有检测和控制2种功能的设备,其相应的调节技术对保证河道安全输水、合理配水、精确用水至关重要。为了提高农业灌溉的效益和水准,配合高标准耕地的建设开展相关研究。使用测控一体化闸门系统的方法,研制了一种新型的测量闸门。对计量箱中流速分布的形状进行判断,可以确保测量的准确性,通过传感器来对各个参数进行实时监控,同时还具有存储数据的能力,这样就方便后续的工作人员进行管理和查询,从而为水资源的分析工作奠定坚实的基础。不仅实现了通道的安全输水,建立了水资源的监测平台,还提高了远程操作和远程控制的效率,达到合理调配和无人值班的目的。通过对灌溉调度技术的理论、技术、软件和装备的深入分析和探讨,最终实现了灌溉调度的最优条件。

基于基因表达式编程算法的数据驱动型平板闸门流量计算方法

灌区是国家水网建设的重要内容,精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量,以物理试验为基础,首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系,其次,以仿真模型的模拟结果作为训练集,采用基因表达式编程算法(Gene Expression Programming,GEP)构建了融合闸前/后水深与开度的闸门过流量算法,并以更多的仿真模型模拟结果作为测试集,对比分析了该算法的性能。结果表明:①fluent数值模拟能在不同闸门开度和流量组合下重现复杂流线和流速分布过程,且模拟的流量过程与实测结果拟合良好,但效率低下,无法满足实际闸控的实时性需求;②GEP算法能够保持仿真模型的精度,且能达到实时计算;③与存在多个率定参数的经典闸孔出流分段公式相比,无任何率定参数的GEP算法的精度更高;④以仿真模型的模拟结果为基准,GEP算法比BP神经网络的精度更高、泛化性更好。因此,GEP算法更适宜平板闸门过流量的计算,可为灌区用水管理提供技术支撑。

水电站进水口闸门未正常闭门分析及处理

针对水电站进水口事故闸门动水落门时未在要求时间内正常闭门的问题,通过对比分析不同工况下落门过程曲线,结合现场观察,推断是在电站出现故障引起闸门动水落门过程中,由于闸门、油缸启闭机振动相对较大,液压启闭机有杆腔高压球阀自由转动而关闭所导致。为此加设了液压启闭机有杆腔高压球阀锁定装置,确保球阀不会自由转动;并建议高压球阀应选择全开位置带有锁定装置的型号;优化油管的空间结构和管道支撑结构布置,减小管道振动;对大尺寸的混流式水轮发电机组应进行过渡过程工况的动水落门试验。