[发明专利]一种在串联渠池中进、出口流量不平衡情况下的渠池调控方法

说明书

本发明公开了一种在串联渠池中进、出口流量不平衡情况下的渠池调控方法，通过每个渠池的目标水位区间，确定用于计算的每个渠池的目标水位，以及各个渠池的水位偏差权重；计算实时水位与目标水位的差值得到实时的水位偏差；利用各个渠池的水位偏差权重以及实时的水位偏差，制定调控判断参数；将调控判断参数作为PI控制算法的输入值，计算除了最上游和最下游节制闸以外的其他节制闸的流量变化值。本发明提供一种在串联渠池中进、出口流量不匹配，且最上游进口流量暂时无法进行调整的情况下，利用渠池的自身蓄量来满足供水需求，来进行渠池节制闸调控的方法，可降低渠池的最大水位变幅，满足工程安全和供水稳定。

技术领域

本发明属于渠池自动化控制领域，特别是在串联渠池中进、出口流量不匹配，且最上游进口流量暂时无法进行调整的情况下，利用渠池的自身蓄量来满足供水需求，使得全线各个渠池的水位的变化趋势接近，从而充分利用渠池的蓄量来满足出口流量需求的方法。

背景技术

随着社会经济的发展,人们对水资源的需求量越来越大，修建大型长距离输水工程成为调节水资源时空分布不均，解决水资源供需矛盾的最有效、最直接的手段。目前修建的大型明渠输水工程多为以保证供水为目的的明渠输水工程。即输水的主要目的为满足下游各个分水口的用水户的用水需求。为了满足分水口流量的变化，需要从上至少提高上游每个节制闸的输水量，达到供需平衡的状态。而在供需平衡状态，渠池内的水位也是基本稳定的。因此，主要是通过水位的稳定与否来判断渠道输水情况是否为正常。目前，大多数输水渠道对水位的观测点位于每个节制闸的闸前。即可通过水位控制来进行流量调控，达到供需平衡状态。

目前，为控制渠池水位的稳定，主要是通过一种PI控制算法来根据节制闸闸前水位的水位差来计算上游的节制闸的流量调节量。假设下游节制闸的闸前目标水位为SP_j，实时的水位为y_j，则水位差为：

e_j＝y_j-SP_j (Ⅰ)；

根据PI控制算法，上游节制闸的流量变化值可通过以下公式计算：

而每一步比上一步的流量变化值可通过公式(Ⅱ)的增量形式得到，即为

从公式(Ⅲ)中可以看出，流量变化值是通过水位差的相比于上一步的增量和实时水位水位差计算的。这样，当下游节制闸闸前水位稳定在目标水位时，渠池的上游流量不再变化。即PI控制算法的主要目标是消除由于分水量变化带来的节制闸的闸前水位差，满足水位稳定，最终达到渠池平衡。

对于多渠池而言，其调控方法的逻辑结构如图1所示。从图1中可以看出，除了最下游节制闸以外，其他的节制闸包括渠首进口闸都要求参与调控。这样扰动是从下游往上游传播，保证最下游的节制闸4的分水不受影响。即最终的效果为达到供需平衡。

但是，并非所有的节制闸都是能实时参与调控的。在某些供水工程中，其最上游节制闸——节制闸0是由水库管理单位来进行管理的。若节制闸0的流量是每天只能调控一次，而不能实时参与调控，如果当下游分水口的分水量发生变化，则在短时间内没法达到进出口流量平衡。这个时候，如果采用常规的调控方法，那么最终，渠池1中的进、出口流量不平衡最为明显，导致渠池1中的水位变化极为明显，最终渠池1中发生渠池漫溢或者水位降低至供水中断。

发明内容

对于大型的输水渠道而言，其目标水位是一个区间，而不是一个固定的值，渠池水位允许在目标区间内发生变化。其相当于每个渠池都具有一定的调蓄能力。如果分水口分水变化，而最上游的进口流量不能变的时候，可以通过利用每个渠池的调蓄水量，在一定时间内满足分水口的水量。