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含多分水口的渠道广义积分时滞(ID)控制建模及验证 被引量：2
1
作者 管光华 朱哲立 王康 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期598-607,共10页
积分时滞(ID)模型是应用最广泛的输水明渠控制模型之一,建模时常假定分水口均位于渠池的下游尾端。然而对于我国灌区渠系而言,分水口位置可能位于渠池沿线任意位置,此时直接应用ID模型将会导致控制效果较差甚至出现系统失稳的可能。针... 积分时滞(ID)模型是应用最广泛的输水明渠控制模型之一,建模时常假定分水口均位于渠池的下游尾端。然而对于我国灌区渠系而言,分水口位置可能位于渠池沿线任意位置,此时直接应用ID模型将会导致控制效果较差甚至出现系统失稳的可能。针对这种情况,本文首先分析了分水口位置对ID模型预测精度的影响,在考虑分水扰动的滞后时间后提出了广义ID模型,并分别以传统ID模型和广义ID模型为基础进行模型预测控制(MPC)算法开发及仿真验证。仿真结果显示,对于分水口位于上游段的渠池,本文所提出的广义ID模型预测精度更高,且控制效果的改善程度可达65%。同时在控制器调试过程中,控制器参数的可选域增大约1.4倍,表明更容易获取合适的控制器,试错成本显著降低。 展开更多
关键词 积分时滞模型 分水口 模型预测控制
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超长倒虹吸出口明满流仿真闸门动态边界设置方法 被引量：4
2
作者 朱哲立 管光华 毛中豪 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS 北大核心 2021年第1期198-206,共9页
鄂北调水工程中的孟楼-七方倒虹吸长达72km,其闸门调控下的出口边界设置对倒虹吸管内水力响应过程有显著影响。超长倒虹吸出口闸门处于有压段与明渠段的交界处,属于长有压管道闸孔淹没出流,具有高度耦合、非线性化的特点。常用的有压隧... 鄂北调水工程中的孟楼-七方倒虹吸长达72km,其闸门调控下的出口边界设置对倒虹吸管内水力响应过程有显著影响。超长倒虹吸出口闸门处于有压段与明渠段的交界处,属于长有压管道闸孔淹没出流,具有高度耦合、非线性化的特点。常用的有压隧洞泄流公式未考虑倒虹吸内的非恒定流运动,不适于作为长倒虹吸出口边界,Henry公式能够合理反映闸门调控下的水力响应规律,但难以反映水击震荡特性。在此基础上,提出一种将出口闸门涵管化的边界处理方法,仿真结果揭示出在快速关闸时倒虹吸管中伴随有显著水击振荡,下游段事故工况中最大水击压强达25.1m(初始压强为8.8m),最大水击振幅为16m,压强变化特性与类似试验结果相符。提出的方法可为鄂北调水工程的事故工况调度提供技术支撑,也可为类似明满流动态边界仿真建模提供参考。 展开更多
关键词 鄂北调水工程 长倒虹吸 管渠结合 明满流 应急调度 边界条件
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滇中引水二期工程伍庄村分水口衔接段水力响应及控制研究 被引量：2
3
作者 朱哲立 管光华 +1 位作者 陈刚 顾世祥 《中国农村水利水电》 北大核心 2022年第6期245-250,共6页
滇中引水二期工程中有压流段占比约为69.7%,为十分典型的复杂管-渠结合系统。如何对其进行自动化调控对于确保滇中引水整体工程发挥作用具有极其重要的意义。以伍庄村分水口衔接段作为研究对象,采用普莱斯曼窄缝法和有限差分法开发管-... 滇中引水二期工程中有压流段占比约为69.7%,为十分典型的复杂管-渠结合系统。如何对其进行自动化调控对于确保滇中引水整体工程发挥作用具有极其重要的意义。以伍庄村分水口衔接段作为研究对象,采用普莱斯曼窄缝法和有限差分法开发管-渠结合系统的一维非恒定流数值仿真平台,通过分析研究段在不利工况下的水力响应过程,优化当地流量控制器的基本控制参数配置。结果表明,管道压力阀门的控制方案对系统非恒定流水力响应影响较大,且表现出高度的非线性和耦合性。阀门控制间隔越短、阀门启闭速度越快,系统对不利工况的响应就越及时,综合控制性能越好,而阀门死区对控制效果的影响较为有限。经方案比选,建议选取死区为5 cm、最大启闭速度为0.5 m/min的压力阀门,相应阀门控制频率设置为10 min/次。研究成果及方法可为滇中引水二期工程其他干线衔接段或类似管-渠结合系统的水力控制提供参考。 展开更多
关键词 滇中引水二期工程 管-渠结合系统 明满流 普莱斯曼窄缝法 水力控制
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鄂北调水工程长倒虹吸事故水力响应及应急调度 被引量：5
4
作者 樊甲伟 管光华 朱哲立 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS 北大核心 2021年第4期795-804,共10页
以鄂北水资源配置工程中的孟楼-七方倒虹吸(全长约72 km)为研究对象,建立事故工况的一维非恒定流数值计算模型,仿真分析事故工况下长倒虹吸的水力响应过程。结果表明:事故工况下闸门同步异速调度相较于异步同速调度更利于倒虹吸安全;同... 以鄂北水资源配置工程中的孟楼-七方倒虹吸(全长约72 km)为研究对象,建立事故工况的一维非恒定流数值计算模型,仿真分析事故工况下长倒虹吸的水力响应过程。结果表明:事故工况下闸门同步异速调度相较于异步同速调度更利于倒虹吸安全;同步异速调度规则下,延缓倒虹吸进口以及上游闸门开始关闭时间、延长进口以及上游闸门关闭时长,或快速关闭倒虹吸出口以及下游闸门,都会抑制倒虹吸内部压力水体释放过程,增大压力超限风险;针对鄂北水资源配置工程,建议倒虹吸进口及上游闸门至少不晚于出口及下游闸门开始关闭后的30 min开始动作,倒虹吸出口及下游闸门关闭时长不宜短于30 min,倒虹吸进口及上游闸门关闭时长不宜超过30 min,并最终提出一组可供参考的节制闸应急调度组合。主要结论对于鄂北水资源配置工程的应急调度具有一定参考价值,也对类似含有大型倒虹吸工程的运行调度有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 鄂北地区水资源配置工程 倒虹吸 水力响应 应急调度
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输配水系统封闭式进水池水力响应三维仿真——以滇中引水二期工程龙泉泵站为例
5
作者 翟文琳 管光华 +2 位作者 朱哲立 陈刚 顾世祥 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS 北大核心 2022年第5期988-998,共11页
以滇中引水二期工程龙泉分水口泵站进水池为例,采用Flow-3D软件建立封闭式进水池三维仿真模型,选取泵站正常运行及水泵瞬时启闭等典型工况,分析其过渡过程中进水池的水力响应特性。结果表明:泵站按设计流量正常运行时,进水池水位与总干... 以滇中引水二期工程龙泉分水口泵站进水池为例,采用Flow-3D软件建立封闭式进水池三维仿真模型,选取泵站正常运行及水泵瞬时启闭等典型工况,分析其过渡过程中进水池的水力响应特性。结果表明:泵站按设计流量正常运行时,进水池水位与总干渠水位相比略有降低;水泵的瞬时启闭会导致进水池水位在短时间内出现骤降或骤升,初步设计预留的1.5 m超高可以满足安全运行的水位要求;封闭式进水池具有抑制水力过渡过程中水位波动的优势,在最不利工况下,池内水位骤降及骤升不会导致水泵吸上真空高度过大或前池顶穿等情况,进水池初步设计方案可行。研究结果可为龙泉分水口泵站进水池的设计运行提供重要依据,亦可为其他类似工程设计及运行调度提供参考。 展开更多
关键词 滇中引水二期工程 泵站进水池 三维数值模拟 水力响应 Flow-3D
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大型输水渠系蓄量非叠加非充分补偿优化算法 被引量：7
6
作者 管光华 廖文俊 +1 位作者 毛中豪 朱哲立 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期60-66,共7页
针对推算大型输水渠道系统前馈控制规则时,蓄量叠加补偿算法使闸门提前较长时间开启,过渡过程时间较长的问题,提出蓄量非叠加当地补偿算法,对两个规模相差近15倍的渠系建模进行验证.结果表明:渠系规模较大时,蓄量非叠加当地补偿算法有... 针对推算大型输水渠道系统前馈控制规则时,蓄量叠加补偿算法使闸门提前较长时间开启,过渡过程时间较长的问题,提出蓄量非叠加当地补偿算法,对两个规模相差近15倍的渠系建模进行验证.结果表明:渠系规模较大时,蓄量非叠加当地补偿算法有效减小了渠首闸提前开启时间.在大型实际渠系一般取水工况下,该算法渠首闸提前开启时间、过渡过程时间较蓄量叠加补偿算法分别缩短了81.95%和48.88%,渠系控制动态性能有所优化.考虑用水所需变化流量较大的工况,进一步提出蓄量非叠加非充分补偿优化算法,达到更好地减小渠首闸提前开启时间,提高渠系控制性能的目的.在大型实际渠系用水需求流量变化较大的工况下,该算法渠首闸提前开启时间较蓄量非叠加当地补偿算法减小68.55%,过渡过程时间较短,动态性能相对最优.在蓄量补偿比例β选择合适的前提下,蓄量非叠加非充分补偿优化算法可在满足供水需求的同时有较好的渠系控制效果. 展开更多
关键词 蓄量补偿算法 滞后时间 前馈控制 渠道系统 下游常水位
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