CN111626004A - 一种水闸运行调度模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种水闸运行调度模拟方法，通过DHI Mike软件模拟在城市内河和外河的连接处设置第一水闸和第二水闸，第一水闸和第二水闸均能够独立地控制相应水闸的启闭；在模型不参与计算的区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3。本发明通过mike21成功实现了复杂调度方案下，水闸调度的数值模拟工作，在计算过程中根据典型点位的实时水位资料，自动控制水闸的启闭状态，从而可以对调度过程中的水动力条件进行准确地模拟，避免边计算边人为查看结果，再控制水闸启闭的繁琐工作，克服了闸前水位变化频繁，同时可能还受排涝、灌溉、景观限制水位影响的技术问题。

Description

一种水闸运行调度模拟方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种水闸运行调度模拟方法。
背景技术
伴随着城市化进程的不断推进、人民群众对美好生活的向往、“绿水青山就是金山银山”理念的践行，对城市的水安全的要求从传统的避免内涝，上升到了对水质、水生态的更高层次的追求。城市内涝问题在中国城市中普遍存在，近些年兴起的“海绵城市”就是针对该问题的热点之一。城市内涝问题成为影响和制约很多城市发展的重要因素之一，比如木兰溪下游南北洋的内涝问题制约着莆田市的发展，见报道还包括：宿迁市、聊城市、株洲市、西安市、宁波市、广州市、深圳市等。
水闸、泵站的建设作为城市防洪排涝治理的传统手段，对于城市内涝的防治发挥了巨大的作用。例如闽江下游福州市、木兰溪下游的莆田市都建设了大量的沿江水闸。沿海城市水闸受潮流的影响，闸前水位变化频繁，水闸运行调度难度大。水闸的运行调度数值模拟，对城市防洪排涝研究具有重大的意义。Mike21软件被广泛应用于城市防洪排涝、河湖整治和水质预测等领域。
发明内容
（1）要解决的技术问题
目前DHI Mike软件在流域水动力、洪水风险图研究中应用广泛，在Mike21软件中，水闸有3种内置控制方式：
1、用户自定义开度，开度ε取值[0，1]，ε=0关闭，ε=0.5半开，ε=1全开。
2、根据固定点水位控制启闭，H＜Hk开启，H＞Hg关闭，且Hk≤Hg。
3、根据两点水位差（H1-H2）控制启闭，H1-H2＞HO开启，H1-H2＜HC关闭，且HO≤HC。
这3种控制方式，可以模拟简单调度规则下的水闸启闭过程，但是在感潮河段，闸前水位变化频繁，同时可能还受排涝、灌溉、景观限制水位的影响，采用这3种控制方式显然无法模拟。
（2）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水闸运行调度模拟方法，包括以下步骤：
1）、通过DHI Mike软件模拟在城市内河和外河的连接处设置第一水闸和第二水闸，所述第一水闸和所述第二水闸均能够独立地控制相应水闸的启闭；
2）、在模型不参与计算的区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3，计算时，井中的水位不随时间变化；
3）、分别在城市内河、外河、和井区中需要监测的位置设置监测点，城市内河、外河、和井区中水位分别为H1、H2、H3，根据两点水位差来控制第一和第二水闸的启闭，第一水闸的控制条件为：H1-H2＞HO开启，H1-H2＜HC关闭，且HO≤HC；第二水闸的控制条件为：H1-H3＞0开启，H1-H3＜0关闭；
作为优选的实施方案，在步骤2）中，在模型不参与计算的城市内河区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3。
作为优选的实施方案，在步骤2）中，所述第一水闸和所述第二水闸相互串联，根据实际情况可以增加串联水闸的数量，并设置相应的启闭条件。
（3）有益效果
本发明的有益效果：本发明通过mike21成功实现了复杂调度方案下，水闸调度的数值模拟工作，在计算过程中根据典型点位的实时水位资料，自动控制水闸的启闭状态，从而可以对调度过程中的水动力条件进行准确地模拟，避免边计算边人为查看结果，再控制水闸启闭的繁琐工作，克服了闸前水位变化频繁，同时可能还受排涝、灌溉、景观限制水位影响的技术问题。
附图说明
附图用来提供对本发明专利的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为水闸平面布置示意图；
图2为数模计算边界条件示意图；
图3为水位监测点的实时水位过程示意图；
图4为通过水闸的流量过程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明实施例中的技术方案进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
本实施例提供某城市河网沿江水闸平面布置图见图1，其规定的调度规则要求如下：
1、闸后河网水位高于闸前外江水位时，水闸开启进行泄水；
2、闸后河网水位低于闸前外江水位时，水闸关闭，防止咸水倒灌；
3，、城市河网水位低于灌溉限制水位5.5m时，水闸关闭。
本实施例通过DHI Mike软件模拟在该城市内河和外河的连接处设置第一水闸和第二水闸，所述第一水闸和所述第二水闸均能够独立地控制相应水闸的启闭。在模型不参与计算的城市内河区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3。
所以，在水闸断面设置两道第一水闸1、第二水闸2。H1、H2、H3分别为水位监测点1、水位监测点2、水位监测点3的实时水位。水位监测点1设置在城市内河，水位监测点2设置在外江，水位监测点3设置在井中。
第一水闸1控制条件为：H1-H2>0，水闸1开启；H1-H2<0，水闸1关闭。第二水闸2控制条件为：H1-H3>0，水闸2开启；H1-H3<0，水闸2关闭。数模计算边界条件见图2，数学模拟计算结果见图3和图4。
本实施例通过对比图3和图4，在4:30到4:45期间，H1>H2且H1>H3，水闸允许过水，水流从城市内网流向外江；图4中该时段，Q>0；在6:00到6:30期间，H3>H1>H2，河网水位H1低于灌溉限制水位，水闸关闭；图4中该时段，Q=0。监测点位水位和水闸的流量过程基本对应，实现了根据外江潮位和城市灌溉水位控制城市河网水位的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种水闸运行调度模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、通过DHI Mike软件模拟在城市内河和外河的连接处设置第一水闸和第二水闸，所述第一水闸和所述第二水闸均能够独立地控制相应水闸的启闭；
2）、在模型不参与计算的区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3，计算时，井中的水位不随时间变化；
3）、分别在城市内河、外河、和井区中需要监测的位置设置监测点，所述城市内河、外河、和井区中水位分别为H1、H2、H3，根据两点水位差来控制第一水闸和第二水闸的启闭，第一水闸的控制条件为：H1-H2＞HO开启，H1-H2＜HC关闭，且HO≤HC；第二水闸的控制条件为：H1-H3＞0开启，H1-H3＜0关闭。
2.根据权利要求1所述的一种水闸运行调度模拟方法，其特征在于，在步骤1）中，所述第一水闸和所述第二水闸相互串联。
3.根据权利要求1所述的一种水闸运行调度模拟方法，其特征在于，在步骤2）中，在模型不参与计算的城市内河区域模拟挖出一口井，在初始条件中将该井中的水位设置为控制水位H3，计算时，井中的水位不随时间变化。
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高强: "广州市海珠区调水试验水闸控制模拟", 《广东水利水电》 *
高强: "广州市海珠区调水试验水闸控制模拟", 《广东水利水电》, 31 August 2011 (2011-08-31) *

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