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为了确保长距离控制输水渠系冬季安全输水,需要对其进行冬季输水模拟及实时运行操作控制研究。该文考虑了控制渠系与天然河道输冰的不同,以平封冰盖形成为前提,初步建立了长距离控制渠系在结冰期的渠系响应模型,包括水位、流量、闸门操作、水温过程和冰盖变化过程的模拟仿真。利用南水北调中线工程京石段资料在较简单工况下,对控制渠系在下游常水位的反馈比例积分（PID）控制器作用下进行模拟并分析模拟效果,指出冰盖糙率、控制器参数和控制策略对渠系水力响应的影响很大。研究表明该模型可用于长距离控制渠系结冰期的运行模拟及分析冬季结冰期运行规律,在此基础上可以研究得到更精确更贴近实际的模型。 相似文献
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大型串联渠系封冻期容易产生较大的水力波动,增大了冰塞形成风险,如何通过闸门群联合调度减小水力波动,能够在一定程度上抑制封冻期冰塞发生。该研究通过设计PI(Proportional Integral)控制器和OF(Optimization Feedback)控制器2个控制环节,以最小水位偏差为目标函数,考虑渠池间流量约束、闸门开度约束和闸门调整速率约束,结合遗传算法,建立封冻期渠系闸门群优化调度模拟模型,并以南水北调中线古运河节制闸至北拒马河节制闸之间的渠系为背景,进行模型效果分析与参数敏感性分析。模拟结果表明,在模拟工况下,控制器中加入OF控制器较仅用PI控制器显著降低最大水位偏差,其中下游最大水位偏差减小约36%,且系统恢复稳定时刻提前近2.9 h,所建模型对抑制封冻期水力响应过大有一定的效果;减小了各闸门的最大开度,其中渠池11闸门最大开度减小近20%,但对于部分渠池增大了单次闸门开度调整幅度;遗传算法求解过程对扰动流量取值范围设定不宜过大。 相似文献
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随着冬季用水量的增加,越来越多的输水工程在冬季冰盖下输水,冰盖下输水已经成为一种常态化输水方式,但目前对明渠正常水深的显式计算方法的研究主要针对不结冰渠道的,缺少对冰盖下输水时正常水深的显式计算方面的研究。该文推导了梯形断面冰盖下输水时正常水深和流量关系,提出了正常水深的简易显式迭代算法,并经过证明,此迭代算法是收敛的。用同样的方法,推导了抛物线形断面冰盖下输水时正常水深和流量关系,提出了计算正常水深的简易显式迭代算法。算例表明,该文提出的冰盖下梯形断面和抛物线形断面的显式迭代算法具有形式简单、计算量小、精度高,收敛性好的特点,一般需要3~5次迭代就可使误差小于0.01 m,当增大迭代次数时,误差进一步减小。研究为冰盖下输水渠道正常水深计算提供了便捷的计算方法,对冰期输水渠道的设计及运行管理具有理论和实践意义。 相似文献
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为了服务于石头河灌区信息化建设,该文以石头河灌区东干渠渠首约10 km渠道为研究对象,采用渠道非恒定流模拟方法以及闸门自动控制理论模拟分析不同边界条件下灌区渠道断面的水流和闸门开度变化特点,通过模拟分析获得研究渠段在不同水流控制情况下断面上水力响应变化特征规律:相同渠首流量变化条件下,距渠首距离越远断面水力响应持续时间越长;渠首流量变化率越大,相同断面上水力响应持续时间越短;当取水口取相同流量时,渠首稳定流量大小与取水口取水对干渠上游渠道断面水流的影响距离呈线性关系;渠首流量稳定在相同流量时,取水口取水流量大小与对干渠上游渠道断面水流的影响距离呈指数关系;在进行渠道流量控制时,取水初期取水口闸门调节比较频繁。由于渠道水流之间的相互影响,多个取水口同时进行取水,渠道任意取水口闸门开度变化,都可能引起其他闸门开度的调整。同时通过与实测资料进行对比验证,所获得的渠道断面水流响应特征规律与实际基本相符,模拟渠道水深值与实测水深值误差在±10 cm之间。该研究可为石头河灌区渠道信息化建设及水资源的优化配置提供科学依据。 相似文献
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果蔬热处理传热过程的数值模拟及验证 总被引：3，自引：3，他引：0
为了研究果蔬采后热处理过程的传热机理,建立了柱状与球状果蔬热处理的普适传热模型,对模型进行了数值模拟及试验验证。结果表明：所建模型能够准确预测多种边界条件下柱状与球状果蔬热处理时的组织温度变化及动态响应,柱状及球状果蔬的模型预测值与实测值的平均相对误差及均方根误差均低于5%。热水浸泡法与热空气法的对比试验表明：达到相同的热处理效果,伊丽莎白香瓜热水浸泡法的处理时间仅为热空气法的35%～50%;热水浸泡法中香瓜果实的表面换热系数为190～250 W/(m2·℃),而在热空气法中仅为10～30 W/(m2·℃ 相似文献
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传统的水闸流量关系是在上游明流条件下试验得到的，但关于上游明流向有压流过渡的非恒定流状态时，流量关系的规律及计算方法缺乏探索，而这一规律对于中国在建的大量长距离输水隧洞出口闸门的调控十分关键。该研究通过三维数值模拟，建立实际的渠隧系统三维流体力学模型，探究明满流上游边界下闸门过流特性，并尝试探索在非恒定流工况下适配的过闸流量计算数学模型。结果表明：1）事故调度闸门突然关闭时，上游隧洞内出现无压-有压过渡流态，最大压力水头约为33 m，该研究提出一种改进的无量纲公式计算流量，即在闸前总水头中考虑上游隧洞内压力水头；2）无量纲公式相较于传统公式平均率定误差降低4个百分点，提出的无压-有压流态流量计算统一率定模型最大相对误差为4.68%，精度较高。该研究所提出的流量计算方法对长距离渠隧系统调度具有参考价值，也可为实际工程的管理提供可靠技术支撑，对于工程的安全稳定运行及灌区的正常输配水具有重要意义。 相似文献
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平板闸门自由-淹没孔流统一流量率定模型 总被引：2，自引：1，他引：1
中国灌区的常用量水方法中,利用水工建筑物尤其是闸门量水是目前应用最为广泛的,但传统的闸门过流公式林林总总,实际应用中需区分自由、淹没流态选择对应的公式,理论值与实测值偏差较大,该研究拟提出一种基于实测数据率定的形式简单、可应用于多种流态的流量计算模型。主要采用三维数值模拟的方法,通过建立实际水闸的三维流体力学模型,研究不同流态下的闸门水力特性,并结合室内模型试验和野外原型观测提出基于实测数据率定的流量计算模型。研究步骤为：1）验证基于实测数据的率定模型的有效性及精确性;2）分析该模型应用于闸门不同流态的率定效果,判断其是否可用于自由及淹没孔流建立统一的流量关系;3）对所提出的模型方法进行野外实测数据验证,并进行误差来源分析。结果表明：1）该模型能够进行区分流态的率定且精度较高,90.63%的数据误差在5%以内;2）该模型能够统一自由-淹没孔流率定,使用仿真数据进行统一率定时数据误差在5%以内的占比为86.67%,使用南水北调中线某闸门8、10、11月份验证模型精度可达到77.64%的数据误差在5%以内,95%以上数据误差在10%以内的效果。该模型具有简单、光滑连续的特点,在实际工程应用中建议通过大量实测提高模型精度。 相似文献
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寒区封闭引水渡槽中水温变化预测分析 总被引：7，自引：7，他引：0
甘肃引洮供水工程由于两条供水管线末端均不具备建设大型调蓄设施的工程条件,通过延长总干渠供水时间来解决调蓄不足的问题必须考虑冬季输水。针对这一实际问题,根据传热传质理论,建立了流固耦合对流换热三维数值模型,通过数值计算结果与室内模型试验结果进行对比研究,验证了数值模型的可靠性,表明其模型可用来对寒区封闭性渡槽内部水体在低温环境条件下的温度变化进行了预测分析。分析结果表明,虽然渡槽内水温与渡槽内的流量、入口水温、流速及环境温度等因素有关,但由于该渡槽结构及保温措施设计合理,并且有效控制水体在渡槽内的运行时间,水温降低幅度并不大,保证了在低温季节时水体在渡槽运行过程中水温不低于0℃,可有效防止渠体在寒区低温运行时结构冻害及冰灾现象的产生,进一步确保了封闭性渡槽的冬季输水安全。可为其它寒区引水工程的合理设计及安全运营提供科学参考。 相似文献
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基于CFD计算的轴流泵改型设计和效果 总被引：1，自引：4，他引：1
为了解决南水北调淮安二站改造工程中,水泵水力模型TJ05-ZL-02与现场土建结构存在的轮毂比不对应的问题,该文基于CFD数值计算针对淮安二站主水泵进行改型分析研究。将轮毂比为0.4的TJ05-ZL-02水力模型改成轮毂比为0.4667的新模型,确保改型之后的水泵模型跟TJ05-ZL-02水力模型性能相似,能够满足淮安二站调水、排涝的工程要求,同时应适当减小流量系数,适当降低高效区扬程。在改型设计时,研究主要设计参数对轴流泵性能的影响,控制叶片性能变化的方向,采用CFD数值计算的方法,对设计参数改变后的轴流泵水力性能进行验证,确定最终的改型设计方案。通过数值模拟对TJ05-ZL-02和改型的最终设计方案进行泵装置性能研究。最后将改型方案的模型泵装置试验结果与数值模拟结果对比,近一步对改型方案的可行性进行论证分析。研究结果表明:改型后轴流泵性能高效区扬程和流量,完全能够满足淮安二站运行要求;改型后轴流泵装置效率超过了70%,而原先淮安二站运行效率仅有54%,效率提高近20%,提高了调水性能,节约了运行成本;同时研究成果对今后的轴流泵改型设计具有重要的指导意义。 相似文献
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跨流域多水源多目标多工程联合调水仿真模型—南水北调东线工程 总被引：9，自引：1，他引：9
南水北调东线工程是我国水资源优化配置的一项战略性基础工程。以系统分析的思想为基础,对跨流域多水源多目标多工程调水所涉及的水资源问题分析研究,建立南水北调东线工程联合调水仿真模型,提出了调度模型的计算过程以及调算的水文系列和计算时段。建立仿真模型的目的是为南水北调工程决策提供方便实用的科学分析工具和仿真平台,为工程的决策提供技术支持。 相似文献
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本文论述了持续农业的概念及其意义，并以华北平原农业发展所面临的水资源严重短缺为例，分析了供水与该区农业持续发展的关系，认为在节约用水的基础上，实现南水北调对华北的补水是十分必要的。 相似文献
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[目的]通过建立水源区生态补偿机制,改善水源区生态环境,促进水源区和受水区的可持续发展。[方法]在分析跨流域调水工程水源区生态补偿定义、必要性和原则的基础上,从跨流域调水工程水源区生态补偿行为主体确定、生态补偿量计算、生态补偿模式与途径选择等方面对水源区生态补偿理论框架进行研究。[结果]跨流域调水工程水源区生态补偿的核心在于回答"为什么要补偿?""谁给谁补偿?""补偿的内容是什么?""如何补偿?"等问题。水源区生态补偿的途径主要包括实物和资金补偿,项目和产业扶持,政策和技术支撑,智力服务等。[结论]跨流域调水工程生态补偿机制有助于协调水源区及受水区关系,推动生态保护共建机制,实现可持续发展,促进生态文明建设。 相似文献
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土壤水流通量(Jw)是一个重要的水力学参数,决定着土壤渗漏、径流和化学物质的迁移过程,但缺少相应的实际技术来进行实时定位测定。本研究通过设置室内一维饱和土壤不同水流速率下的热脉冲试验,根据热脉冲技术测定的热源上下游温度变化,利用上下游最大无量纲温差法(MDTD)、上下游温度升高比率法(Td/Tu)及改进的比率法估算Jw,并检验其可靠性。结果表明,三种方法估算的Jw与通过收集出流液测定的Jw存在很好的线性关系(R2>0.99)(Jw<6×10-5 m s-1)。三种方法估算的Jw均低于出流液测定值,其中Td/Tu估算的Jw精度最高,而且计算简单,需要的参数相对较少。对于质地较粗的砂土,Td/Tu法估算的Jw较为准确,但是对于质地较细的砂质黏壤土,尤其是Jw较大时,实测值和估算值差异很大,估算误差达到20%。此外,本文也分析了热脉冲技术低估Jw的原因,为进一步发展热脉冲技术提供依据。 相似文献
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及时了解和定量分析干旱半干旱地区天然生态系统的变化趋势及对生态输水过程的响应,对维护绿洲生态系统健康具有重要意义。论文结合遥感影像和生态输水监测数据,对阿克苏河流域艾西曼湖湿地的时空演变特征和生态输水的响应进行了研究。结果表明,艾西曼湖水域面积萎缩较严重,由1996年的61.57 km2萎缩至2020年的27.76 km2,经历了快速下降、缓慢下降和缓慢恢复3个阶段,生态输水后水面面积出现明显的季相变化并伴随滞后现象,峰值出现在11月左右;生态输水对地下水位有明显的抬升作用,并受输水量、输水天数的影响,地下水位变动与生态输水的响应存在明显的滞后效应,时间约为1~2个月;不同的自然植被对生态输水的响应特征存在差异,胡杨对生态输水的响应明显且在距离输水口100~500 m的范围内长势最好,NDVI月度变化显示生态输水对自然植被生长的滞后时间为1个月左右。研究结果对阿克苏河流域天然植被恢复、区域水资源调配、生态需水调度等具有重要的指导价值。 相似文献
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考虑河道输水损失的大型泵站系统运行优化 总被引：1，自引：3，他引：1
大型泵站前池水位变化频繁且变化幅度较大时,机组经常偏离高效区运行,造成能源浪费。泵站系统中除了主机组、辅助设备和输变电设施消耗能量外,河道的输水水量损失和水力损失也综合成泵站所抽提水体的水能损失,进而影响泵站的运行性能。根据水源水位变化,在调水目的地水位一定的情况下,考虑河道输水水力损失与水量损失,首先分别确定调水目的地需要流量与泵站抽水扬程、抽水流量之间的关系,避免了优化计算过程中水位的重复迭代,极大减小了计算量与计算时间。以长江三江营最大潮差、平均潮差、最小潮差3个典型日为例,在南水北调东线淮安站站下水位及需要流量一定的情况下,以系统日运行费用最少为优化目标,建立优化模型,并采用模拟退火-粒子群算法(SA-PSO,simulated annealing-particle swarm optimization)求解,计算结果表明,与水泵设计角度运行方案相比,泵站系统实施变角优化运行,其运行费用可分别节约0.62%~2.26%、0.33%~3.26%和0.22%~0.83%。 相似文献
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以天津于桥水库作为我国北方湖泊的代表,应用淡水沉积物磷形态的标准测试程序（SMT）对于桥水库6个表层沉积物样品的理化特征及磷赋存形态进行分析,并在此基础上探讨了各形态磷之间及各形态磷与沉积物理化特征,如阳离子交换量、有机质总量、颗粒组成、主要金属含量之间的相关性。结果表明,研究区域内总磷含量为354～581mg·kg-1,其中以无机磷（IP）为主;占总磷含量的57.3%～74.7%;3种主要磷形态含量的大小依次为Ca-P〉OP〉Al/Fe-P,其中Ca-P是沉积物中磷的主要赋存形态;随着沉积物中有机磷含量的增加,有机质总量与阳离子交换量也逐渐提高,细粉粒（0.01～0.005mm）的含量也有所增加。此外,还对水库调水前后沉积物磷赋存形态的变化进行了研究,发现沉积物在调水期间主要扮演＂汇＂的角色,其中Fe/Al-P为调水期内变化最为活跃的磷形态。 相似文献
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南水北调中线陕西水源区水土流失及治理对策 总被引：3，自引：1，他引：2
南水北调中线陕西水源区水土流失严重,对中线工程的输水量及其水质造成了很大影响。为确保中线调水区水量和水质,依据研究区的历史资料与遥感解译资料对陕西水源区的水土流失现状及影响水土流失的因素进行了分析,并有针对性地提出了治理该区水土流失的具体措施。 相似文献