基于平封冰盖生消模拟的长距离渠系冰期自动化控制模型

在小流量输水前提下,以面流冰密度为封冻判别指标,考虑了渠系中倒虹吸进口前和闸门前拦冰索的拦冰作用,考虑了不同冰情阶段(封冻前明渠流、流冰期、冰盖期和文开河期)的热量交换来源以计算水温传递过程、冰花输移过程和冰盖范围和厚度变化过程,建立了长距离渠系平封冰盖生消的自动化控制运行模型,并通过南水北调中线工程总干渠京石段进行仿真模拟,呈现了平封冰盖从下游拦冰索处向上游的封冻推进过程、冰盖厚度变化过程和从上游到下游的文开河过程及相应冰情阶段的渠系水位和流量波动过程。同时指出,判断封冻时的临界面流冰密度和流冰层厚度可影响渠池的封冻范围、封冻过程和冰盖厚度,进而导致渠系水力响应的不同,须要在工程的实际运行中率定。

长距离控制渠系结冰期的水力响应分析

为了确保长距离控制输水渠系冬季安全输水,需要对其进行冬季输水模拟及实时运行操作控制研究。该文考虑了控制渠系与天然河道输冰的不同,以平封冰盖形成为前提,初步建立了长距离控制渠系在结冰期的渠系响应模型,包括水位、流量、闸门操作、水温过程和冰盖变化过程的模拟仿真。利用南水北调中线工程京石段资料在较简单工况下,对控制渠系在下游常水位的反馈比例积分(PID)控制器作用下进行模拟并分析模拟效果,指出冰盖糙率、控制器参数和控制策略对渠系水力响应的影响很大。研究表明该模型可用于长距离控制渠系结冰期的运行模拟及分析冬季结冰期运行规律,在此基础上可以研究得到更精确更贴近实际的模型。

长距离渠系冰期运行过渡模式研究

高纬度地区的长距离输水渠系在冬季输水时,冰封初期渠道内水内冰、浮冰和冰盖容易引起冰塞、冰坝等灾害,严重影响渠道输水稳定和工程安全,冰害防治是渠道冬季输水的关键技术.在渠道正常明渠大流量输水状态情况下,根据提前3d寒流预报,通过自动控制手段使全线渠内水流流速降到0.4m/s以下,以便形成稳定冰盖,达到平封状态并过渡到冰期运行模式.采用控制与仿真模型,结合南水北调中线干渠的设计数据,在MATLAB平台上进行仿真计算,仿真结果表明可以在目标时间内完成状态过渡.