[发明专利]长距离无压输水隧洞泵闸联合调控方法

说明书

本发明公开了一种长距离无压输水隧洞泵闸联合调控方法，其包括构建隧洞的恒定非均匀流水面线计算模型，并采用其计算单泵运行时，隧洞出口水位为水深H_max时隧洞内的水体体积V_s；根据明槽恒定均匀流计算公式，采用二分法分别计算i台泵运行时，隧洞出口断面水深H_i；采用恒定非均匀流水面线计算模型计算i台泵运行，隧洞出口断面水深为H_i时隧洞内的水体体积V_i；将所有水体体积V_i与V_s比较，选取满足V_sV_i条件的最大i为i_max；根据i_max，计算泵闸异步调节时，闸门延后调节时间DT；根据泵站工况、流量切换区间和闸门延后调节时间，选取泵站相应工况对应的同步调控或异步调控方式。

技术领域

本发明涉及隧洞输水调控技术，具体涉及一种长距离无压输水隧洞泵闸联合调控方法。

背景技术

一些长距离输水工程，如引汉济渭工程、滇中引水工程等，由泵站从水源地抽水，经无压隧洞输送至用水区，隧洞出口设控制闸门，用于检修、调节水位流量等(如图2所示)。为增加输水的灵活性，泵站通常设置多台同规格的水泵，通过开启不同数量的水泵，输送不同的流量。隧洞断面通常设计为马蹄形、城门洞形、圆形等，为避免水流波动引发的明满流等不利流态，洞顶需预留一定的净空，根据《水工隧洞工程规范》(SL279-2002)，设计流量下净空面积不应小于15％。

无压隧洞内水流靠自身重力流动，流速仅1～2m/s左右，水从上游流至下游常需数小时甚至数天，响应滞后十分严重。受隧洞安全净空要求限制，输水调蓄空间有限，一旦上下游的流量变化不协调，容易出现明满流、隧洞没顶等状况，引发局部振动等工程安全问题。因此，传统方式下不进行泵闸联调，即当隧洞上游的泵站切换不同数量的水泵时，下游的闸门对流量变化不进行干预，隧洞内的水位和流量自然变化。该种调控方式虽然操作简单，但水力过渡时间漫长，限制了工程运行的灵活性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的长距离无压输水隧洞泵闸联合调控方法解决了现有技术中长距离输水工程水力过渡时间漫长的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种长距离无压输水隧洞泵闸联合调控方法，其包括：

S1、获取隧洞的抽水泵站的水泵数量N、单泵设计流量和隧洞设计净空比对应水深H_max及抽水泵站流量切换计划和流量切换的时间和历时；

S2、构建隧洞的恒定非均匀流水面线计算模型，并采用其计算单泵运行时，隧洞出口水位为水深H_max时隧洞内的水体体积V_s；

S3、根据明槽恒定均匀流计算公式，采用二分法分别计算i台泵运行时，隧洞出口断面水深H_i，断面水深H_i为明槽恒定均匀流计算公式的解，i＝2～N；

S4、采用恒定非均匀流水面线计算模型计算i台泵运行、隧洞出口断面水深为H_i时，隧洞内的水体体积V_i；

S5、将所有水体体积V_i与V_s比较，选取满足V_sV_i条件的最大i标记为i_max，i_max＝2～N；

S6、在i_max与流量切换后对等的泵数量之间，选取整数a，计算泵闸异步调节时闸门延后调节时间DT；

S7、根据泵站工况、流量切换区间和闸门延后调节时间，选取泵站相应工况对应的同步调控或异步调控方式。