基于水动力耦合的明渠调水工程节制闸安全调控

针对明渠调水工程中流量切换时,由于调控不当导致闸前水位突破水位上下限的问题,提出安全调控可行域的概念及其划分原则,通过一维水动力模型耦合二分法建立明渠调水工程节制闸的安全调控模型,实现流量切换时节制闸调控开度、安全水位和调控时间区间的计算,进而得到节制闸的安全调控可行域和调控方案,并以南水北调中线工程陶岔渠首至淇河节制闸4个节制闸开展实例研究。研究过程中根据各节制闸流量变化情况,分别设置12种工况进行计算,结果表明:经模型计算的调控方案调控后,闸前水位控制在安全水位区间内,划分的安全水位区间-Ⅱ较水位区间-Ⅰ起到了降低水位变幅的作用,模型运算速度快,最长时间为8.99 s。给出了柔性调度方案,使得调度更为灵活,面向实际工程更实用、操作性强,为调水工程的调度决策提供了支撑。

明渠调水工程流量切换条件下的渠池水力响应特性分析

大型跨流域明渠调水工程中各类输水元件相互连接,其过流特性各异,且在输水过程中各元件相互扰动,导致沿线水情复杂多变,开展渠池水力响应特性分析对维持工程安全平稳运行具有重要意义。通过构建一维水动力模型,以安全调控为导向,分析安全调控时间可行域。即为避免水位超限现象的发生,计算调控后不超渠池水位上下限的建筑物最早调控时间与最晚调控时间,并以引江济淮工程派河口泵站上下游渠池为例开展实例研究。研究过程中,因渠段选取原因,最早调控时间为0h,故对最晚调控时间进行分析。结果表明:①当上游初始流量与下游水位保持不变时,最晚调控时间随目标流量、流量变化量增大而呈幂函数关系递减;②上游初始流量相同流量变化量不同时,最晚调控时间随下游水位增大而逐渐减小,且流量变化量越大最晚调控时间减小趋势越平缓;③最晚调控时间与流量变化量的相关性最强,与上游初始流量相关性较差。最后基于安全调控时间可行域计算结果,构建了最晚调控时间快速生成公式。