JP2677984B2 - Water level control method for waterway system - Google Patents

Water level control method for waterway system

Info

Publication number
JP2677984B2
JP2677984B2 JP15129882A JP15129882A JP2677984B2 JP 2677984 B2 JP2677984 B2 JP 2677984B2 JP 15129882 A JP15129882 A JP 15129882A JP 15129882 A JP15129882 A JP 15129882A JP 2677984 B2 JP2677984 B2 JP 2677984B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water level
water
tank
virtual
outflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP15129882A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5941016A (en
Inventor
弘資 今林
真一郎 遠藤
勝文 越智
Original Assignee
神鋼電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 神鋼電機株式会社 filed Critical 神鋼電機株式会社
Priority to JP15129882A priority Critical patent/JP2677984B2/en
Publication of JPS5941016A publication Critical patent/JPS5941016A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2677984B2 publication Critical patent/JP2677984B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Barrages (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はタンク、ダム、堰などの貯水手段と、該貯
水手段に水を供給する導水路とを有する水路系の該貯水
手段の水位が目標水位となるように同水路系の放水量を
制御する水路系の水位制御方法に係り、特に貯水手段と
該貯水手段に水を供給する導水路とを有する水路系2タ
ンクモデルとして解析して得られた各パラメータに基づ
いて前記放水量を制御する水路系の水位制御方法に関す
る。 タンク、ダム、堰などの貯水手段の水資源を有効に利
用する方法の1つとして、水路系の放水量を制御して水
路系の水位を一定に保つようにしたものがある。第1図
はこのような放水量制御を行なう水位制御装置の一構成
例を示すブロツク図である。この図において、1はヘツ
ドタンクであり、導水路2を介して供給された水はこの
ヘツドタンク1において一旦貯水され、この後に操作弁
3が開状態となつた時に、放水路4を介して放水されて
発電機5を回転させる。また6はヘツドタンク1の水位
偏差を検出する偏差検出器であり、この偏差検出器6は
水位検出器7aの出力(信号S2)と水位設定値信号S1とを
比較して水位偏差eを求め、制御装置7に供給する。制
御装置7はこの水位偏差eに基づいてヘツドタンク1内
の水位が目標水位となるように前記操作弁3を制御す
る。 ところでこのような水位制御装置においては、水位偏
差eから放水量QOを求める場合に、「PI制御」あるいは
「ken(k、nは定数)」のように経験的に得られた式
を用いており、外乱である流入量QIは直接には考慮され
ておらず、したがつて上流ダムの放流などにより流入量
QIが急変した場合などに制御遅れが発生したりして水路
系の水位が許容範囲外になつたり、操作弁の開閉回数が
増大するなどの不都合があつた。 この発明は上記の点に鑑み、導水路を介して供給され
る水の量が急変した場合においても、操作弁の開閉回数
を増大させることなく、水路系(貯水手段)の水位を許
容範囲内に保つことができる水路系の水位制御方法を提
供するもので、導水路を介して貯水手段に供給された水
の水位が目標水位となるように、放水用の操作弁を制御
して前記水位を制御する水路系の水位制御方法におい
て、前記導水路および貯水手段とからなる水路系と等価
な水路系として、前記貯水手段に相当する第1の仮想タ
ンクと、前記導水路に相当する前記第1の仮想タンクに
比して大きな床面積を持つ第2の仮想タンクおよび該第
2の仮想タンクに貯水された水を前記第1の仮想タンク
に供給する仮想水路とからなる仮想水路系を構築し、前
記仮想水路の流体抵抗を示すパラメータRと、前記第1
の仮想タンクの床面積を示すパラメータA1と、前記第2
の仮想タンクの床面積を示すパラメータA2およびA2′と
を前記水位系の応答により予め求め、前記貯水手段から
の流出流量QOの変化による前記貯水手段の水位変化に影
響を与える要素の内、前記流出流量QOが変化してから前
記貯水手段の水位変化が生じるまでの遅れ時間に関与す
る要素を、前記パラメータRに置き換えられるよう水位
のサンプリング時間ToをA1R以上に設定し、このサンプ
リング時間To間に、前記貯水手段の水位が前記目標水位
から所定範囲δh以上または以下になった場合、前記サ
ンプリング間の水位変化値Δhを保持し、前記貯水手段
からの流出流量QOを±δh/Rだけ増減し、それに起因す
る水位の変化分が水位上昇分の所定範囲値±δhに達す
る所定期間TBD=A2・R経過した際、前記流出流量QOを
(δh/R+Δh・A2′/To)増減することを特徴として
いる。 以下この発明の一実施例を図面にしたがつて説明す
る。まずこの発明による水路系の水位制御方法の説明に
先だち、まず、第1図に示すような長い開渠(導水路2
に相当)と貯水手段(ヘッドタンク1に相当)とからな
る水路系のうち導水路2部分を、連立偏微分方程式によ
って表される不定流方程式モデルとしてモデル化し、ま
た、上記水路系からの流出流量をQO、上記の水路系への
流入流量をQIとして、これら流量を変化させた時の導水
路2の水位変化をシミュレートした結果について説明す
る。第2図はこのようなモデルにおいてその流出流量QO
を急変させた場合の水位応答波形(シユレーシヨン結
果)を示す図であり、第3図は第2図に示す水位の計算
地点を示す図である。なおシミュレーションにより得ら
れたこの水位応答波形は、第1図に示す水路系と同等の
構成からなる現実の水路系において、操作弁3を急激に
解放して流出流量を急変させた時のヘッドタンク1の水
位応答波形とも良く合うものである。 また、第2図において、実線L1は導水路2aの下流側地
点No.1の水位応答波形を示すものである。ここで、下流
側地点No.1はヘッドタンク1に最も近接した地点であ
り、近似的にヘッドタンク1の地点と一致するとみなす
ことができる地点である。このため、第2図の実線L1
ヘッドタンク1の水位応答波形を示しているとも言え
る。 そして、実線L1に示すように流出流量QOを急変させる
と、下流側地点No.1の水位は急変開始時刻(t=0)か
ら所定期間(t=0〜t1)急激に変化し、所定期間経過
後(t=t1以降)は所定の傾きでゆつくり変化する。ま
た、地点No.1の上流側にあるNo.2、No.3の水位も実線
L2、L3に示すように、上述したNo.1地点の水位と同様に
変化する。一方図示はしていないがこのようなモデルに
おいて、その流入流量QIを急変させた場合は、この流入
流量QIを急変させた時刻から所定期間が経過するまで、
水位はほぼ一定に保たれ、この所定期間が過ぎた後に水
置の変化が生じる。 次に2タンクモデルにおいて、その流出流量QO、流入
流量QIを変化させた時の水位変化を説明する。まずここ
で第4図を参照し、第1図に示す水路系においてヘッド
タンク1を流出側タンクで表し、また、分布定数系であ
る導水路2(河川系)を集中定数系である流入側タンク
と、上記流出側タンクと流入側タンクとを結ぶ水路で表
した2タンクモデルについて簡単に説明する。この図に
示すように、水路aを介して供給された水は、前記導水
路2と対応する流入側タンク1aに一度貯水された後、こ
の流入側タンク1aの下部に設けられた水路1cを介して流
出側タンク1bに供給される。そしてこの流出側タンク1b
に貯水された水は放水路4bを介して放流される。ここ
で、このような2タンクモデルの水位を微分方程式で表
わせば、 となる。但し、H1は流出側タンク1bの水位、H2は流入側
タンク1aの水位、A1は流出側タンク1bの床面積を示すパ
ラメータ、A2は流入側タンク1aの床面積を示すパラメー
タ、Rは水路1cの抵抗を示すパラメータ、T1(T1=A1
R)は応答遅れを示すパラメータ、T2(T2=A2・R)は
後述する制御動作期間を示すパラメータである。そして
一般に導水路2は長く、A2≫A1と仮定できるから、これ
ら(1)式および(2)式において流入流量QI、流出流
量QOを各々ステツプ的に変化させれば、 が得られる。但し、h1は流出側タンク1bの水路変化分を
示すものである。そしてこの(3)式において流出流量
QOをステツプ的に変化させれば、第5図に示す水位変化
応答波形が得られる。この図に示すように時刻t0におい
て、流出流量QO(同図(ハ)参照)をΔQOだけ変化させ
ると、流出側タンク1bの水位H1(同図(イ)参照)は時
刻t0から期間Taが経過するまでの間、傾きΔha/Taで急
激に変化し、以後傾きΔhb/Tbでゆつくり変化する。ま
たここで流出流量QOを一定にし、流入流量QIをステツプ
的に変化させると、第6図に示す水位応答波形が得られ
る。この図に示すように時刻t1において、流入流量QI
(同図(ロ)参照)を変化させると、流出側タンク1bの
水位H1(同図(イ)参照)は時刻t1から期間Tcが経過し
た後に、傾きΔhc/TDでゆつくり変化する。 次に、前記(3)式および第5図、第6図に示す水位
応答波形を参照して2タンクモデルの各パラメータをさ
らに説明する。まず前記(3)式において、流入流量QI
を一定にし、流出流量QOのみを変化させれば、この時の
水位変化分h1(t)は、なる式で表わすことができる。そしてこの(4)式およ
び第5図に示す水位応答波形から明らかなように、パラ
メータR、A2は各々、 なる式で表わすことができ、またパラメータT1は流出流
量QOが急変した時の水位の回復遅れ期間を示すものであ
るから、 T1=Ta ……(7) と表わすことができる。また前記(1)式において、T1
=A1・Rと置き換えてあるから、パラメータA1は、 なる式で表わすことができる。次に前記(3)式におい
て、流出流量QOを一定にし、流入流量QIのみを変化させ
た時の水位変化分h1(t)は、 なる式で表わされる。そしてこの(9)式および第6図
に示す水位応答波形からパラメータA2は、 なる式で表わすことができる。 ところで、この(10)式に示すパラメータA2と前記
(6)式に示すパラメータA2とは、一般に等しくならな
いので、この(10)式に示すパラメータA2をパラメータ
A′と置き換え、ここでこの(10)式を新たに定義す
れば、 が得られ、さらにここでこの(10)′式に示すパラメー
タA′で前記(3)式のΔQIの項を示せば、前記
(3)式は、 となる。上記A′も流入タンク1aの床面積を示すパラ
メータである。 4 次に、第5図(イ)および第6図(イ)に示す水位
応答波形と、第1図の水路系を不定流方程式モデル化し
て得られた第2図に示す水位応答波形とにおいて、双方
のグラフの縦軸が第5図および第6図の(イ)において
はヘッドタンク1の水位を示し、第2図においてはヘッ
ドタンク1の水位減少量を示すという違いがあるもの
の、その点を考慮して両者を比較すれば明らかなよう
に、第2図においてt=0の時流出流量QOを急変させた
場合、水位の減少量がt=t1まで急増(すなわち、水位
は急減)し、一方、第5図(イ)においては、時刻t0
おいて流出流量QOを変化させた場合、期間Taが経過する
まで水位が急減しており、また、第2図においてt=t1
以降は水位の減少量が一定の割合でなだらかに増加し、
第5図(イ)においても時刻t0以降は水位が一定の割合
でなだらかに減少していることが見てとれる。 また、第1図の水路系を不定流方程式モデル化した場
合において、流入流量QIを急変させた場合について図示
はしないが、流入流量QIを急変させた時刻から所定期間
が経過するまでヘッドタンク1の水位はほぼ一定に保た
れ、この所定期間が経過した水位の変化が生じることは
既に述べた。これに対して、第6図(イ)に示す水位応
答波形は、時刻t1において流入流量QIを急変させた場
合、期間Tcが経過するまではヘッドタンク1の水位が一
定となり、期間Tcが経過後に水位の変化が生じており、
不定流方程式モデルを用いた場合とその特徴が合致す
る。 このように、第1図の水路系の水位応答波形を示す第
2図と第5図(イ)に示す水位応答波形は、その形状が
相似しており、双方の水位応答波形はほぼ同一とみなす
ことができる。このことから、第1図に示す水路系の水
位Hの応答特性は第4図に示す2タンクモデルにおける
流出側タンク1bの水位H1の応答特性で等価的に表わすこ
とができる。さらに、第1図に示す水路系と同等の構成
からなる現実の水路系において、流出流量および流入流
量を急変させて水位応答波形を測定し、その結果得られ
る各数値Ta,Tb,TD,Δha,Δhb,ΔQO,ΔQI、および、前記
(5)式〜(10)′式から2タンクモデルの各パラメー
タR、A2、A′、A1の値を求めることができる。 以下この2タンクモデルを用いて第1図に示す水路系
の水位応答特性について考察する。まず時間Tc(第6図
参照)を時間遅れ定数γで置き換えれば、前記
(3)′式に水位変化分h1(t)は、 となる。そしてこの(11)式をラプラス変換し、その結
果から伝達関数のみを抽出すると、 が得られ、これを図式化すれば第7図に示すブロツク図
が得られる。第7図において、8は流入流量QIが変化し
てから水位変化が生じるまでの遅れ時間(むだ時間)に
関与するむだ時間要素であり、9は時定数のみに関与す
る定数要素であり、流入流量QIの変化分ΔQIはこれらむ
だ時間要素8、定数要素9により変換された後に、加算
点10において流出流量変化分−ΔQOと加算され積分要素
11に供給される。積分要素11は流入流量変化分ΔQIと流
出流量変化分ΔQOとの偏差の積分に関与するものであ
り、この積分要素の出力は加算点12に供給される。ま
た、13は符号変換要素であり、この符号変換要素13は流
出流量変化分ΔQOを反転して加算点10および遅れ要素14
に供給する。遅れ要素14は流出流量QOが変化してから水
位変化が生じるまでの遅れ時間に関与するものであり、
この遅れ要素14の出力は加算点12において前記積分要素
11の出力と加算され水位hとして出力される。 このように、この水路系の応答特性は積分要素14を含
むからこれを連続的に制御するようにすれば、その制御
アルゴリズムが複雑になつてしまう。そこでこの発明に
おいては、水位Hのサンプリング期間として期間T0を設
け、このような不都合を除くようにしている。以下この
サンプリング期間T0について詳述する。 まず、第7図に示す遅れ要素14のは十分な時間経過後においては定数Rで置き換えること
ができるから、サンプリング期間T0はこのような置き換
えが可能になる長さ、例えば時定数T1の数倍程度の長さ
に設定される。一方、このサンプリング期間T0はあまり
長くし過ぎると検出遅れにより水位オーバ発生するか
ら、前述した流入流量変化分ΔQIに基づく水位上昇分 を考慮してサンプリング期間T0内での水位上昇分 が水位上昇分の許容値内となるように設定される。 すなわち、このサンプリング時間T0は遅れ要素14の を定数Rとすべく、かつ水位変化分 が許容の水位上昇値内となるように設定される。 以下上述パラメータR〜T2およびサンプリング期間T0
を用いたこの発明の一実施例を説明する。 第8図はこの発明による水路系の水位制御方法を適用
した水路系のブロツク図である。この図において、15は
第1図に示す導水路2、ヘツドタンク1、放水路4から
なる水路部分の伝達性を示す伝達要素であり、この伝達
要素15は遅れ要素8、定数要素9、14a、積分要素11、
加算点10、12により構成される。また、16は水路系の流
出流量QOを制御する制御要素であり、この制御要素16は
加算点17、流出流量制御要素(デジタル型調節器)18、
サンプラ20、ホールド要素19により構成される。次に、
これら加算点17〜ホールド要素19を順次説明する。 まず、加算点17は水位設定指令h0の示す値と実際の水
位hとを比較して水位偏差を求め流出流量制御要素18に
供給する。ここで、流出流量制御要素18の機能説明に先
だち、この流出流量制御要素18の修正流水量ΔQOA、ΔQ
OBおよび修正動作期間TBDの算出方法について説明す
る。まず、第8図に示すブロック図の伝達要素15におけ
る応答波形(第1図に示す導水路2、ヘッドタンク1、
放水路4からなる水路の水位応答波形に相当)が、例え
ば第9図に示すように、時刻t1aにおいて流入流量QI、
流出流量QOが共に変化せず、かつこの時における積分要
素11の出力(第2の水位変化成分)x2の値がδh、水位
設定指令h0の値が零であるとすると、時刻t1aにおける
制御要素16の出力(流出流量補正値)ΔQOは、 ΔQO=−δh・m ……(13) となるから、この時における定数要素14aの出力(第1
の水位成分)x1、前記第2の水位成分x2の各値は各々、 x1=−R・δh・m ……(14) x2=δh ……(15) となる。但し、mは制御要素16の利得である。次に、こ
の時刻t1aから十分な時間が経過し時刻t2aになると、こ
れら第1、第2の水位変化成分x1、x2は各々、 x1=−R・δh・m ……(16) となる。但し、Tは時刻t1aから時刻t2aまでの期間であ
る。ここで水位の許容範囲をδhとすると、第1、第2
の水位変化成分x1,x2の制御条件は、 x1+x2≧−δh ……(18) となり、この(18)式に前記(16)式、(17)式を代入
すれば、 が得られる。一方、時刻t2aにおいて、流出流量変化分
ΔQOを零にした時における水位変位を零とする終端条件
を用いれば、前記(17)式から、 が得られ、この(20)式および(19)式から利得mは、 となる。したがつてここで利得mを1/Rとすれば修正流
量ΔQOA(修正動作期間TBD内の修正流量)は、となる。またここで前記(19)式および(20)式から利
得mを消去すれば期間Tは、 T≧A2・R ……(23) となる。したがつて、修正動作期間TBDは TBD=A2・R ……(24) となる。さらに、この修正動作期間TBD終了後の水位変
化を零にするためには、 なる式を満す必要があるから、その出力が時間tの関数
になる積分要素11の出力を時間tで微分すれば、 が得られる。すなわち、流入流量変化分ΔQIと流出流量
変化分ΔQOとを一致させれば、修正動作期間TBD終了後
の水位変化を零にすることができる。ここでこの流入流
量変化分ΔQIを求めるために、前記(10)′式を整理す
れば、 が得られる。したがつて、この期間TDをサンプリング期
間T0と一致させ、かつこのサンプリング期間T0間の水位
変化をΔhとすれば、修正動作期間TBD終了後の修正流
量ΔQOBは、 となる。 しかして流出流量制御要素18は、サンプリング時にお
ける水位が目標水位からδh上昇した場合に、流出流量
QOを、 だけ増加させ、その後に前記サンプリング時刻から修正
動作期間TBD(TBD=A2・R)が経過した時に流出流量QO
を、 だけ修正する。また流出流量制御要素18は、サンプリン
グ時における水位が目標水位からδh降下した場合に、
流出流量QOを だけ変化させ、その後に修正動作期間TBDが経過した時
に流出流量QOを だけ修正する。そしてこの流出流量制御要素18により得
られた流出流量補正値ΔQOはホールド要素19によつて保
持される。 次に上述した第8図に示す水路系のブロック図による
水位制御動作について、第10図および第11図を参照して
説明する。第10図は第8図に示す水路系のブロック図の
水位制御動作時における各パラメータの変化を示すグラ
フであり、(イ)はサンプリング回数の、(ロ)はヘッ
ドタンク1の水位の、(ハ)は流出流量の補正値の、
(ニ)は(ハ)の流出流量の補正値に対する増減量の、
変化をそれぞれ示すグラフである。また、第11図は第8
図に示す水路系のブロック図における水位制御動作の手
順を示すフローチャートである。まず第10図に示す時刻
t1Dにおいてシステムが起動されると(第11図のステツ
プSP1)、この時刻t1Dにおいてヘツドタンク1(第1図
参照)の水位Hが検出されると共に、この水位Hのフイ
ルタリングが行なわれ(第11図のステツプSP2)、その
後にステツプSP3において初期設定が行なわれステツプS
P4に進む。そしてここでは時刻t1Dからの経過時間Tが
零であることからステツプSP5、SP6を介してステツプSP
2に元る。以後ステツプSP2、SP4〜SP6がくり返し実行さ
れる。次に第10図に示す時刻t2Dになると、ステツプSP4
においてT≧T0となるから、次のステツプSP7で流出流
量QOの補正値ΔQOが求められると共に、設定水位からの
水位偏差ΔHが求められる。さらにこのステツプSP7に
おいて、記憶されている水位H1の更新が行なわれると共
に、期間Tがゼロクリアされ、次のステツプSP8に進
み、前記水位偏差ΔHが水位の許容範囲δhを超えてい
るか否かが判別される。ここで第10図(ロ)に示すよう
に水位Hが水位許容値δhを越えていると、ステツプSP
9に進みサンプリング回数C1の値が零か否かが判別され
る。そしてこの場合、C1=0であるからステツプSP10が
実行され、それまでの流出流量QOが流出流量変化分 だけ増加される。これにより、流出流量制御要素18は流
出流量QOを第10図(ニ)に示すように流量ΔQOだけ増加
させ、この流量ΔQOがホールド要素19により第10図
(ハ)に示すように保持される。この結果、ヘツドタン
ク1の水位Hは第10図(ロ)に示すように低下する。そ
して次のステツプSP11においてサンプリング回数C1の値
がインクリメントされ、この後にステツプSP12、SP6を
介してステツプS2に元る。以下ステツプSP2、SP4、SP
5、SP6が実行される毎に期間Tの値が更新されると共
に、この期間Tの値がサンプリング期間T0を越える毎
に、ステツプSP4、SP7、SP8、SP9、SP13〜SP17、SP11、
SP12、SP6が実行されてサンプリング回数C1の値が更新
される。そして時刻t2Dから期間TBDが経過しサンプリン
グ回数C1の値が4になると、ステツプSP13からステツプ
SP18に進み、流出流量QOが補正値 だけ減少される。これにより、流出流量制御要素18は流
出流量QOを第10図(ニ)に示すように流量 だけ減少させる。この結果、ヘツドタンク1の水位Hは
同図(ロ)に示すように設定水位h0まで元される。そし
て次のステツプSP11でサンプリング回数C1の値がインク
メントされ、この後にステツプSP12、SP6を介してステ
ツプSP2に元る。次に、時刻t3Dから過渡期間TCD(この
過渡期間TCDは1サンプリング期間T0と同じ長さであ
る)が経過し、ステツプSP11においてサンプリング回数
C1の値がインクリメントされて値6になると、ステツプ
SP12、SP19、SP6を介してサンプリング回数C1のゼロク
リアが行なわれ、この後にステツプSP2に元され初期状
態に復帰する。 またサンプリング時において、ヘツドタンク1の水位
Hが低水位側の許容範囲−δhより下方にある場合に
は、上述したステツプSP9〜SP12、SP18、SP19に代えて
ステツプSP20〜SP25が実行され、水位の修正が行なわれ
る。 以上説明したようにこの発明による水路系の水位制御
方法は、導水路および貯水手段とからなる水路系と等価
な水路系として、前記貯水手段に相当する第1の仮想タ
ンクと、前記導水路に相当する、前記第1の仮想タンク
に比して大きな床面積を持つ第2の仮想タンク、およ
び、該第2の仮想タンクに貯水された水を前記第1の仮
想タンクに供給する仮想水路とからなる仮想水路系を構
築し、前記第2の仮想タンクの床面積を示すパラメー
タ、前記仮想水路の流体抵抗を示すパラメータ、およ
び、サンプリング期間および予め求め、前記各パラメー
タ、サンプリング期間および予め定めている修正不感
帯、前記第1の仮想タンクにおける前記サンプリング期
間内の水位変化に基づいて前記放水流量補正値を演算
し、この放水流量補正値に基づいてそれまでの放水流量
を補正するようにしたので、導水路における水の流れを
集中定数的に扱うことができ、これにより、貯水手段へ
の急激な流入流量変化が生じた場合の貯水手段の水位の
変化の解析が簡易化され、従来の水位制御装置において
外乱とされていた流入量を考慮に入れた水位制御が可能
となる。したがって、導水路を介して供給される水の量
が急変した場合においても操作弁の開閉回数を増大させ
ることなく、水路系(貯水手段)の水位を許容範囲内に
保つことができ、かつこの時の制御アルゴリズムが非常
に単純であることから、簡単な回路構成により水位を制
御することができる。
The present invention relates to a water channel system having a water storage means such as a tank, a dam, and a weir, and a water conduit for supplying water to the water storage means so that the water level of the water storage means becomes a target water level. The present invention relates to a water level control method for a water channel system for controlling the amount of water discharged from the water channel system, and in particular based on parameters obtained by analyzing as a water channel system two tank model having a water storage means and a water conduit for supplying water to the water storage means. The present invention relates to a water level control method for a water channel system for controlling the water discharge amount. As one of the methods of effectively utilizing the water resources of the water storage means such as the tank, the dam, and the weir, there is a method in which the water discharge amount of the water channel system is controlled to keep the water level of the water channel system constant. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a water level control device that controls such water discharge amount. In this figure, 1 is a head tank, and the water supplied through a water conduit 2 is temporarily stored in this head tank 1 and then, when the operating valve 3 is opened, water is discharged through a water discharge channel 4. To rotate the generator 5. Further, 6 is a deviation detector for detecting the water level deviation of the head tank 1. This deviation detector 6 compares the output (signal S 2 ) of the water level detector 7a with the water level set value signal S 1 to determine the water level deviation e. Obtained and supplied to the control device 7. The control device 7 controls the operation valve 3 based on the water level deviation e so that the water level in the head tank 1 becomes the target water level. By the way, in such a water level controller, an empirically obtained formula such as “PI control” or “ke n (k, n is a constant)” is used when the water discharge amount QO is obtained from the water level deviation e. Therefore, the inflow QI, which is a disturbance, is not directly considered, and therefore the inflow due to the upstream dam discharge, etc.
There were inconveniences such as a control delay when the QI suddenly changed, the water level in the waterway system was out of the allowable range, and the number of times the operating valve was opened and closed increased. In view of the above points, the present invention keeps the water level of the water channel system (water storage means) within an allowable range without increasing the number of times the operation valve is opened and closed even when the amount of water supplied through the water conduit changes suddenly. A method for controlling the water level of a water channel system that can maintain the water level is provided by controlling the operation valve for water discharge so that the water level of the water supplied to the water storage means via the headrace becomes the target water level. In the water level control method for a water channel system for controlling a water channel system, the first virtual tank corresponding to the water storage means and the first water tank corresponding to the water channel are provided as a water channel system equivalent to the water channel system including the water channel and the water storage means. Constructing a virtual waterway system composed of a second virtual tank having a larger floor area than that of the first virtual tank and a virtual waterway for supplying water stored in the second virtual tank to the first virtual tank And the fluid resistance of the virtual channel A parameter R indicating the first
Parameter A 1 indicating the floor area of the virtual tank of
The parameters A 2 and A 2 ′ indicating the floor area of the virtual tank are determined in advance from the response of the water level system, and among the factors that affect the water level change of the water storage means due to the change of the outflow rate QO from the water storage means. , The water level sampling time To is set to A 1 R or more so that the parameter R can replace the factor involved in the delay time from the change of the outflow flow rate QO to the change of the water level of the water storage means. During the sampling time To, when the water level of the water storage means is above or below a predetermined range δh from the target water level, the water level change value Δh during the sampling is held and the outflow flow rate QO from the water storage means is ± δh. / R only increases or decreases, when the change in water level caused by the predetermined period has elapsed T BD = a 2 · R reaches a predetermined range value ± .delta.h water level rise to it, the outflow rate QO (δh / R + Δh · a 2 ′ / To) Increase or decrease It is characterized by that. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, prior to the description of the water level control method for a water channel system according to the present invention, first, a long open channel (headrace channel 2) as shown in FIG.
2) and a water storage means (corresponding to the head tank 1) are modeled as an indefinite flow equation model represented by simultaneous partial differential equations, and the outflow from the above-mentioned channel system. With the flow rate as QO and the inflow rate into the above-mentioned water channel system as QI, the results of simulating changes in the water level of the headrace 2 when these flow rates are changed will be described. Figure 2 shows the outflow rate QO in such a model.
It is a figure which shows the water level response waveform at the time of changing suddenly (the simulation result), and FIG. 3 is a figure which shows the calculation point of the water level shown in FIG. The water level response waveform obtained by the simulation shows that the head tank when the operating valve 3 is suddenly opened to suddenly change the outflow rate in the actual water channel system having the same configuration as the water channel system shown in FIG. It also matches well with the water level response waveform of 1. Further, in FIG. 2, the solid line L 1 shows the water level response waveform at the downstream side point No. 1 of the headrace 2a. Here, the downstream-side point No. 1 is the point closest to the head tank 1, and can be considered to approximately coincide with the point of the head tank 1. Therefore, it can be said that the solid line L 1 in FIG. 2 indicates the water level response waveform of the head tank 1. Then, when the outflow rate QO is suddenly changed as shown by the solid line L 1 , the water level at the downstream side point No. 1 is suddenly changed from the sudden change start time (t = 0) for a predetermined period (t = 0 to t1), and is changed to a predetermined value. After the lapse of the period (after t = t1), it changes with a predetermined inclination. In addition, the water level of No. 2 and No. 3 on the upstream side of point No. 1 is also a solid line.
As shown in L 2 and L 3 , it changes similarly to the water level at No. 1 point mentioned above. On the other hand, although not shown, in such a model, when the inflow flow rate QI is suddenly changed, until a predetermined period elapses from the time when the inflow flow rate QI is suddenly changed,
The water level is kept almost constant, and the water storage changes after the predetermined period. Next, in the two-tank model, the change in water level when the outflow rate QO and the inflow rate QI are changed will be described. First, referring to FIG. 4, in the waterway system shown in FIG. 1, the head tank 1 is represented by an outflow side tank, and the headrace 2 (river system) which is a distributed constant system is an inflow side which is a lumped constant system. A two-tank model represented by a tank and a water channel connecting the outflow side tank and the inflow side tank will be briefly described. As shown in this figure, the water supplied through the water channel a is temporarily stored in the inflow side tank 1a corresponding to the water channel 2, and then the water channel 1c provided in the lower part of the inflow side tank 1a is stored. It is supplied to the outflow side tank 1b via the. And this outflow side tank 1b
The water stored in is discharged through the discharge channel 4b. Here, if the water level of such a two tank model is expressed by a differential equation, Becomes However, H 1 is the water level of the outflow side tank 1b, H 2 is the water level of the inflow side tank 1a, A 1 is a parameter indicating the floor area of the outflow side tank 1b, A 2 is a parameter indicating the floor area of the inflow side tank 1a, R is a parameter indicating the resistance of the water channel 1c, T 1 (T 1 = A 1 ·
R) is a parameter indicating a response delay, and T 2 (T 2 = A 2 · R) is a parameter indicating a control operation period described later. In general, since the headrace 2 is long and it can be assumed that A 2 >> A 1 , if the inflow flow rate QI and the outflow flow rate QO are changed stepwise in these equations (1) and (2), Is obtained. However, h 1 indicates the amount of change in the canal of the outflow tank 1 b . And in this equation (3), the outflow rate
If QO is changed stepwise, the water level change response waveform shown in FIG. 5 can be obtained. As shown in this figure, at time t 0 , if the outflow flow rate QO (see (c) in the figure) is changed by ΔQO, the water level H 1 of the outflow side tank 1b (see (b) in the figure) changes from time t 0. Until the period Ta elapses, the slope Δha / Ta changes rapidly, and thereafter the slope Δhb / Tb changes slowly. If the outflow rate QO is kept constant and the inflow rate QI is changed stepwise, the water level response waveform shown in FIG. 6 is obtained. As shown in this figure, at time t 1 , the inflow flow rate QI
(See (b) in the figure), the water level H 1 in the outflow side tank 1b (see (b) in the figure) changes slowly with a slope Δhc / T D after a lapse of the period Tc from time t 1. To do. Next, each parameter of the two-tank model will be further described with reference to the equation (3) and the water level response waveforms shown in FIGS. 5 and 6. First, in equation (3) above, the inflow flow rate QI
If the outflow rate QO is changed, the water level change h 1 (t) at this time is Can be expressed by Then, as is clear from the equation (4) and the water level response waveform shown in FIG. 5, the parameters R and A 2 are Since the parameter T 1 indicates the water level recovery delay period when the outflow rate QO suddenly changes, it can be expressed as T 1 = Ta (7). Further, in the above formula (1), T 1
= A 1 · R, so the parameter A 1 is Can be expressed by Next, in the equation (3), the water level change h 1 (t) when the outflow rate QO is kept constant and only the inflow rate QI is changed is It is represented by the following formula. From this equation (9) and the water level response waveform shown in FIG. 6, the parameter A 2 is Can be expressed by Meanwhile, since the parameter A 2 shown in (10) to the parameter A 2 shown (6), not generally equal, replacing the parameters A 2 shown in (10) and the parameter A '2, where If we newly define this equation (10), Is obtained. Further, if the term of ΔQI in the equation (3) is shown by the parameter A ′ 2 shown in the equation (10) ′, the equation (3) becomes Becomes The above A ′ 2 is also a parameter indicating the floor area of the inflow tank 1a. 4 Next, in the water level response waveforms shown in FIGS. 5 (a) and 6 (a), and the water level response waveforms shown in FIG. 2 obtained by modeling the water channel system of FIG. Although there is a difference that the vertical axes of both graphs show the water level of the head tank 1 in FIGS. 5 and 6 (a) and the water level decrease amount of the head tank 1 in FIG. taking into consideration the points as apparent from comparison therebetween, if obtained by a sudden change of the outflow rate QO when t = 0 in Figure 2, surge decrease in the water level up to t = t 1 (i.e., water level rapidly decreases On the other hand, in FIG. 5 (a), when the outflow rate QO is changed at time t 0 , the water level sharply decreases until the period Ta elapses, and in FIG. 2, t = t 1
After that, the amount of decrease in the water level increased at a constant rate,
5 (b) also a time after t 0 In can be seen that the water level is gradually decreased at a constant rate. Although not shown in the figure where the inflow flow rate QI is suddenly changed in the case where the water channel system of FIG. 1 is modeled with an indefinite flow equation, the head tank 1 is operated until a predetermined period elapses from the time when the inflow flow rate QI is suddenly changed. It has already been mentioned that the water level in the area is kept almost constant, and the water level changes after this predetermined period. On the other hand, in the water level response waveform shown in FIG. 6 (a), when the inflow flow rate QI is suddenly changed at time t 1 , the water level in the head tank 1 becomes constant until the period Tc elapses, and the period Tc is After the passage of time, the water level has changed,
The characteristics are the same as when using the non-constant flow equation model. Thus, the water level response waveforms of FIG. 1 and FIG. 5 (a) showing the water level response waveform of the water channel system are similar in shape, and both water level response waveforms are almost the same. Can be considered From this, the response characteristic of the water level H of the water channel system shown in FIG. 1 can be equivalently expressed by the response characteristic of the water level H 1 of the outflow side tank 1b in the two tank model shown in FIG. Furthermore, in an actual waterway system having the same configuration as the waterway system shown in Fig. 1, the outflow flow rate and the inflow flow rate are suddenly changed and the water level response waveform is measured, and the resulting numerical values Ta, Tb, TD, Δha are measured. , Δhb, ΔQO, ΔQI, and the equations (5) to (10) ′, the values of the parameters R, A 2 , A ′ 2 , and A 1 of the two-tank model can be obtained. Hereinafter, the water level response characteristics of the water channel system shown in FIG. 1 will be considered using this two tank model. First, if the time Tc (see FIG. 6) is replaced by the time delay constant γ 0 , the water level change h 1 (t) in the above equation (3) ′ becomes Becomes Then, Laplace transform of this equation (11) and extracting only the transfer function from the result, Is obtained, and the block diagram shown in FIG. 7 is obtained by plotting this. In FIG. 7, 8 is a dead time element involved in the delay time (dead time) from the change of the inflow flow rate QI to the change of the water level, and 9 is a constant element related only to the time constant. The change amount ΔQI of the flow rate QI is converted by the dead time element 8 and the constant element 9 and then added to the outflow flow rate change amount −ΔQO at the addition point 10 to be integrated.
Supplied to 11. The integration element 11 is involved in integration of the deviation between the inflow flow rate change ΔQI and the outflow flow rate change ΔQO, and the output of this integration element is supplied to the addition point 12. Further, 13 is a code conversion element, and this code conversion element 13 inverts the outflow flow rate change amount ΔQO to add point 10 and delay element 14
To supply. The delay element 14 is involved in the delay time from the change of the outflow flow rate QO to the change of the water level,
The output of this delay element 14 is the integration element at the addition point 12
It is added to the output of 11 and output as the water level h. As described above, since the response characteristic of this water channel system includes the integral element 14, if it is controlled continuously, the control algorithm becomes complicated. Therefore, in the present invention, the period T 0 is provided as the sampling period of the water level H to eliminate such inconvenience. The sampling period T 0 will be described in detail below. First, the delay element 14 shown in FIG. Can be replaced with a constant R after a sufficient time has elapsed, so the sampling period T 0 is set to a length that allows such replacement, for example, a length that is several times the time constant T 1 . On the other hand, if the sampling period T 0 is too long, the water level will be exceeded due to the detection delay. Therefore, the water level rise based on the inflow flow rate change ΔQI described above will occur. In consideration of the water level rise in the sampling period T 0 Is set to be within the allowable value of the water level rise. That is, this sampling time T 0 is To be a constant R, and Is set within the allowable water level rise value. Hereinafter, the above-mentioned parameters R to T 2 and the sampling period T 0
An embodiment of the present invention using is described. FIG. 8 is a block diagram of a water channel system to which the water level control method for the water channel system according to the present invention is applied. In this figure, reference numeral 15 is a transmission element showing the transmissibility of the water channel portion consisting of the headrace channel 2, the head tank 1 and the discharge channel 4 shown in FIG. 1, and this transmission element 15 is a delay element 8, a constant element 9, 14a, Integral element 11,
It is composed of addition points 10 and 12. Further, 16 is a control element for controlling the outflow rate QO of the water channel system, and this control element 16 is an addition point 17, an outflow rate control element (digital type controller) 18,
It is composed of a sampler 20 and a hold element 19. next,
The addition point 17 to the hold element 19 will be sequentially described. First, at the addition point 17, the value indicated by the water level setting command h 0 is compared with the actual water level h to obtain a water level deviation and the result is supplied to the outflow flow rate control element 18. Here, prior to the explanation of the function of the outflow rate control element 18, the corrected flow rate ΔQO A , ΔQ of the outflow rate control element 18 is explained.
A method of calculating O B and the correction operation period T BD will be described. First, the response waveform in the transmission element 15 of the block diagram shown in FIG. 8 (the water conduit 2, head tank 1,
Corresponds to the water level response waveform waterways consisting spillway 4), for example, as shown in FIG. 9, the inflow rate QI at time t 1a,
Assuming that the outflow rate QO does not change, and the value of the output (second water level change component) x 2 of the integration element 11 at this time is δh and the value of the water level setting command h 0 is zero, the time t 1a The output (outflow flow rate correction value) ΔQO of the control element 16 at ΔQO = −δh · m (13), so the output of the constant element 14a at this time (first
The water level component) x 1, the second values of the water level component x 2 are each a x 1 = -R · δh · m ...... (14) x 2 = δh ...... (15). Where m is the gain of the control element 16. Next, when sufficient time has passed from this time t 1a to time t 2a , these first and second water level change components x 1 and x 2 are respectively x 1 = −R · δh · m ( 16) Becomes However, T is the period from time t 1a to time t 2a . Here, if the allowable range of the water level is δh, the first and second
The control conditions for the water level change components x 1 and x 2 of the equation are x 1 + x 2 ≧ −δh (18). By substituting the equations (16) and (17) into this equation (18), Is obtained. On the other hand, at the time t 2a , if the termination condition that makes the water level displacement zero when the outflow rate change ΔQO is zero is used, from the equation (17), From this equation (20) and equation (19), the gain m is Becomes Therefore, if the gain m is 1 / R, the corrected flow rate ΔQO A (corrected flow rate in the correction operation period T BD ) is Becomes Further, if the gain m is eliminated from the equations (19) and (20), the period T becomes T ≧ A 2 · R (23). Therefore, the correction operation period T BD becomes T BD = A 2 · R (24). Furthermore, in order to reduce the water level change after the end of this correction operation period T BD to zero, Since it is necessary to satisfy the following expression, if the output of the integral element 11 whose output is a function of time t is differentiated with respect to time t, Is obtained. That is, if the change ΔQI in the inflow flow rate and the change ΔQO in the outflow flow rate are matched, the change in the water level after the end of the correction operation period T BD can be zero. Here, in order to obtain the change ΔQI of the inflow rate, if the above equation (10) is rearranged, Is obtained. Therefore, if this period T D is made to coincide with the sampling period T 0 and the water level change during this sampling period T 0 is Δh, the corrected flow rate ΔQO B after the end of the correction operation period T BD is Becomes Therefore, the outflow control element 18 controls the outflow when the water level during sampling rises from the target water level by δh.
QO, Flow rate QO when the correction operation period T BD (T BD = A 2 · R) has elapsed from the sampling time.
To Just fix it. In addition, the outflow rate control element 18 is configured so that when the water level at the time of sampling falls from the target water level by δh,
Outflow QO Flow rate QO when the correction operation period T BD has elapsed. Just fix it. The outflow rate correction value ΔQO obtained by the outflow rate control element 18 is held by the hold element 19. Next, the water level control operation according to the block diagram of the water channel system shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a graph showing changes in each parameter during the water level control operation of the block diagram of the water channel system shown in FIG. 8, where (a) is the number of samplings, (b) is the water level of the head tank 1, ( C) is the correction value of the outflow rate,
(D) is the amount of increase / decrease of the outflow flow rate correction value in (c),
It is a graph which shows each change. Also, FIG.
It is a flowchart which shows the procedure of the water level control operation | movement in the block diagram of the water channel system shown in the figure. First, the time shown in Fig. 10
When the system is started at t 1D (step SP1 in FIG. 11), at this time t 1D , the water level H of the head tank 1 (see FIG. 1) is detected and the water level H is filtered ( At step SP2 in FIG. 11, the initial setting is performed at step SP3, and then step S2 is performed.
Go to P4. Here, since the elapsed time T from the time t 1D is zero, the step SP5 and the step SP6 are used to execute the step SP.
Based on 2. After that, steps SP2, SP4 to SP6 are repeatedly executed. Next, at time t 2D shown in FIG. 10, step SP4
Since T ≧ T 0 at the time, the correction value ΔQO of the outflow rate QO and the water level deviation ΔH from the set water level are obtained at the next step SP7. Further, in this step SP7, the stored water level H 1 is updated, the period T is cleared to zero, and the process proceeds to the next step SP8 to determine whether or not the water level deviation ΔH exceeds the allowable range of water level δh. To be determined. If the water level H exceeds the water level allowable value δh as shown in Fig. 10 (b), the step SP
Proceeding to 9, it is judged whether or not the value of the sampling number C 1 is zero. In this case, since C 1 = 0, step SP10 is executed, and the outflow rate QO up to that point is the outflow rate change amount. Only be increased. As a result, the outflow rate control element 18 increases the outflow rate QO by the flow rate ΔQO as shown in FIG. 10 (d), and this flow rate ΔQO is held by the hold element 19 as shown in FIG. 10 (c). . As a result, the water level H of the head tank 1 is lowered as shown in FIG. Then, in the next step SP11, the value of the sampling number C 1 is incremented, and thereafter, the value is derived from step S 2 via steps SP12 and SP6. Below steps SP2, SP4, SP
5, the value of the period T is updated every time SP6 is executed, and each time the value of the period T exceeds the sampling period T 0 , steps SP4, SP7, SP8, SP9, SP13 to SP17, SP11,
SP12 and SP6 are executed and the value of the sampling count C 1 is updated. Then, when the period T BD elapses from the time t 2D and the value of the sampling number C 1 becomes 4, the step SP13 to the step SP13 are performed.
Proceed to SP18, the outflow QO is a correction value Only be reduced. As a result, the outflow rate control element 18 determines the outflow rate QO as shown in Fig. 10 (d). Only decrease. As a result, the water level H of the head tank 1 is restored to the set water level h 0 as shown in FIG. Then, at the next step SP11, the value of the sampling number C 1 is incremented, and thereafter, the value is obtained from the step SP2 via the steps SP12 and SP6. Next, a transition period T CD (this transition period T CD has the same length as one sampling period T 0 ) elapses from the time t 3D , and the number of sampling times is changed in step SP11.
When the value of C 1 is incremented to the value 6, the step
The number of samplings C 1 is zero-cleared through SP12, SP19, and SP6, and thereafter, it is returned to the initial state by being returned to step SP2. Further, at the time of sampling, when the water level H of the head tank 1 is lower than the allowable range −δh on the low water level side, steps SP20 to SP25 are executed instead of the steps SP9 to SP12, SP18 and SP19 described above, and the water level Corrections are made. As described above, in the water level control method for a water channel system according to the present invention, the first virtual tank corresponding to the water storage means and the water channel are provided as a water channel system equivalent to the water channel system including the water channel and the water storage means. A corresponding second virtual tank having a larger floor area than the first virtual tank; and a virtual water channel for supplying water stored in the second virtual tank to the first virtual tank. And a parameter indicating the floor area of the second virtual tank, a parameter indicating the fluid resistance of the virtual water channel, and a sampling period and previously determined, and each of the parameters, sampling period, and predetermined Based on the correction dead zone and the water level change in the sampling period in the first virtual tank, the water discharge flow rate correction value is calculated, and based on this water discharge flow rate correction value Since the discharge flow rate up to that point has been corrected, the flow of water in the headrace can be treated in a lumped constant manner, and this allows the water storage means to be operated when there is a sudden change in the flow rate into the water storage means. Analysis of changes in water level is simplified, and it becomes possible to perform water level control that takes into account the inflow that was a disturbance in conventional water level control devices. Therefore, even when the amount of water supplied through the headrace changes suddenly, the water level of the waterway system (water storage means) can be kept within an allowable range without increasing the number of times the operation valve is opened and closed. Since the time control algorithm is very simple, the water level can be controlled by a simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】 第1図は長い開渠とヘツドタンクからなる水路系の一例
を示す図、第2図は第1図に示す水路系を不定流方程式
モデル化した時の水位応答波形を示す図、第3図は第2
図に示す水位の計算地点を示す図、第4図は2タンクモ
デルを示す図、第5図、第6図は各々第4図に示す2タ
ンクモデルの水位応答波形を示す図、第7図は第1図に
示す水路系を2タンクモデル化した時の伝達特性を示す
ブロツク図、第8図はこの発明による水路系の水位制御
方法の一実施例を説明するためのブロツク図、第9図は
同水位制御方法における修正流水量および修正動作期間
の算出方法を説明するための波形図、第10図は同実施例
を説明するための波形図、第11図は同実施例を説明する
ためのフローチヤートである。 8……遅れ要素、9……定数要素、11……積分要素、14
a……定数要素、15……伝達要素、17……加算点、18…
…流出流量制御要素、19……ホールド要素。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an example of a water channel system consisting of a long open channel and a head tank, and FIG. 2 is a water level response waveform when the water channel system shown in FIG. 1 is modeled by an indeterminate flow equation. Figure 2 and Figure 3 are second
The figure which shows the calculation point of the water level shown in the figure, FIG. 4 is the figure which shows a two tank model, FIG. 5 and FIG. 6 are the figures which respectively show the water level response waveform of the two tank model shown in FIG. 4, and FIG. Is a block diagram showing the transfer characteristics when the water channel system shown in FIG. 1 is modeled by two tanks, and FIG. 8 is a block diagram for explaining one embodiment of the water level control method of the water channel system according to the present invention. FIG. 10 is a waveform diagram for explaining a method for calculating a corrected flow rate and a correction operation period in the same water level control method, FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the same embodiment, and FIG. 11 is a description for the same embodiment. It is a flow chart for. 8 ... Delay element, 9 ... Constant element, 11 ... Integral element, 14
a …… Constant element, 15 …… Transfer element, 17 …… Addition point, 18…
Outflow control element, 19 Hold element.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.導水路を介して貯水手段に供給された水の水位が目
標水位となるように、放水用の操作弁を制御して前記水
位を制御する水路系の水位制御方法において、 前記導水路および貯水手段とからなる水路系と等価な水
路系として、 前記貯水手段に相当する第1の仮想タンクと、 前記導水路に相当する前記第1の仮想タンクに比して大
きな床面積を持つ第2の仮想タンクおよび該第2の仮想
タンクに貯水された水を前記第1の仮想タンクに供給す
る仮想水路と、 からなる仮想水路系を構築し、 前記仮想水路の流体抵抗を示すパラメータRと、 前記第1の仮想タンクの床面積を示すパラメータA1と、 前記第2の仮想タンクの床面積を示すパラメータA2およ
びA2′と を前記水位系の応答により予め求め、 前記貯水手段からの流出流量QOの変化による前記貯水手
段の水位変化に影響を与える要素の内、前記流出流量QO
が変化してから前記貯水手段の水位変化が生じるまでの
遅れ時間に関与する要素を、前記パラメータRに置き換
えられるよう水位のサンプリング時間ToをA1R以上に設
定し、 このサンプリング時間To間に、前記貯水手段の水位が前
記目標水位から所定範囲δh以上または以下になった場
合、前記サンプリング間の水位変化値Δhを保持し、前
記貯水手段からの流出流量QOを±δh/Rだけ増減し、そ
れに起因する水位の変化分が水位上昇分の所定範囲値±
δhに達する所定期間TBD=A2・R経過した際、前記流
出流量QOを(δh/R+Δh・A2′/To)増減する ことを特徴とする水路系の水位制御方法。
(57) [Claims] In a water level control method of a water channel system, which controls the water level by controlling an operation valve for water discharge so that the water level of the water supplied to the water storage means via the water channel reaches a target water level, the water channel and the water storage means And a second virtual tank having a larger floor area than the first virtual tank corresponding to the water storage channel and the first virtual tank corresponding to the water conduit. A virtual waterway system comprising a tank and a virtual waterway that supplies water stored in the second virtual tank to the first virtual tank, and a parameter R indicating fluid resistance of the virtual waterway, and The parameter A 1 indicating the floor area of the first virtual tank and the parameters A 2 and A 2 ′ indicating the floor area of the second virtual tank are obtained in advance from the response of the water level system, and the outflow rate from the water storage means is determined. Due to changes in QO Among the factors affecting the level change of the serial reservoir means, said outflow rate QO
The sampling time To of the water level is set to A 1 R or more so that the factor involved in the delay time from the change of the water level to the change of the water level of the water storage means can be replaced with the parameter R, and during this sampling time To When the water level of the water storage means is above or below a predetermined range δh from the target water level, the water level change value Δh during the sampling is held and the outflow flow rate QO from the water storage means is increased or decreased by ± δh / R. , The change in the water level caused by it is the predetermined range value of the water level rise ±
A water level control method for a water channel system, wherein the outflow flow rate QO is increased or decreased by (δh / R + Δh · A 2 ′ / To) when a predetermined period T BD = A 2 · R reaching δh has elapsed.
JP15129882A 1982-08-31 1982-08-31 Water level control method for waterway system Expired - Lifetime JP2677984B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15129882A JP2677984B2 (en) 1982-08-31 1982-08-31 Water level control method for waterway system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15129882A JP2677984B2 (en) 1982-08-31 1982-08-31 Water level control method for waterway system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5941016A JPS5941016A (en) 1984-03-07
JP2677984B2 true JP2677984B2 (en) 1997-11-17

Family

ID=15515623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15129882A Expired - Lifetime JP2677984B2 (en) 1982-08-31 1982-08-31 Water level control method for waterway system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2677984B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104503492B (en) * 2014-12-15 2017-01-25 武汉大学 Water level regulating device of sealed water tank

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5941016A (en) 1984-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10831164B2 (en) Optimized hydromodification management with active stormwater controls
Calderon-Valdez et al. Fractional-order mathematical model of an irrigation main canal pool
CN107103139B (en) Operation scheduling control method for water delivery system of cascade pump station
JPS5816205B2 (en) Dam control method
CN110232479A (en) A kind of city flood control by reservoir regulation compensation optimizing dispatching method
JP2677984B2 (en) Water level control method for waterway system
KR100980574B1 (en) Method and Apparatus for Numerical Analysis of Bed Elevation Change in Natural River
Clemmens Canal automation
JP3018767B2 (en) Water level adjustment device
JP2538894Y2 (en) Pressurizer water level control device
JP2981006B2 (en) Intake water level control method
JPS58189712A (en) Method for controlling pumping-up volume of sewage pump
JP2962931B2 (en) Dam Inflow Prediction Method
Lindley et al. Hydraulic simulation techniques incorporated in the surface impoundment element of WEPP
JP2885449B2 (en) Pump control device
JPH06332503A (en) Operation controller
Benayache et al. Real-time nonlinear adaptive backstepping liquid level control for a state coupled three tank system
JPS6339922B2 (en)
Goodell Advanced Gate Operation Strategies in HEC-RAS 5.0
JPH052768B2 (en)
JP3190195B2 (en) Water level control device
JPH07138930A (en) Planed maximum dam water discharge control method device, and dam water discharge facilities using the method and device
Hughes Flood control release optimization using methods from calculus
JPH0131572B2 (en)
Ruiz-Carmona et al. Generalized predictive control of an irrigation canal reach