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现代调水工程水力控制理论及关键技术研究
  2015-03-16 20:42  
成果名称:现代调水工程水力控制理论及关键技术研究
任务来源:科技部相关计划项目、水利部其他计划项目
计划编号:
该项目结合南水北调、山西省万家寨引黄入晋、广东省东江—深圳供水、吉林省引松供水、安徽省淮水北调临涣工业园
输水、浙江省舟山市跨海调水等大型工程,对现代调水工程水力控制的重大理论课题、关键技术及应用进行研究,取得
了具有重要理论意义和重大应用价值的成果。
该研究成果的主要创新点:
1. 发展了现代调水工程水力控制理论。改进了水泵、空气阀过渡过程的解法;提出模拟明渠的充水过程的虚拟流动法和
利用普里斯曼隐式法高效计算明渠恒定流动的方法;提出了河渠冰塞的形成发展数学模型,包括水流的非恒定流模型、
热力模型和冰冻模型;研究了管道泄漏检测的全频域法,用遗传优化算法(GA)确定泄漏位置和泄漏量,应用信号预滤
波结合阈值自学习小波去噪的综合滤波方法;提出了变速泵水位调节的理论,包括多级泵站流量和前池水位、变速泵和
转桨泵的自动调节模型及其算法等。
2. 研究并解决了现代大型调水工程数字仿真和计算的关键技术。提出了基于图论的复杂管系水击和渠网非恒定流的分析
方法,改进了稀疏矩阵求解技术,证明了节点水深关联矩阵性质的两个定理;建立了大型管、渠耦合调水工程水力瞬变
的联合仿真数学模型,将并行计算方法引入大型水力机械装置系统瞬变流计算,在此基础上开发了具有独立知识产权的
调水工程全系统瞬变流仿真计算平台,该计算平台对有各种元件及管流、明流、明满流的各种拓扑结构的流体网络系统
动态数值计算建模具有很强的自适应能力;建立了调水工程面向对象的可视化仿真模型,研究了应用RBF人工神经网络算
法整定PID水位调节器参数。
3. 在现代大型调水工程中,提出了多项水力控制新技术,解决了工程难题。提出了基于多功能自动调节堰井的重力有压
输水技术,保障了有压自流输水系统的安全运行;研究采用了T形分岔/交汇连接井品字形墙均流防涡技术,使得连接节
点水流平稳均匀;提出空气阀调压室技术,以控制输水管道瞬态液柱分离;采用增大电机转动惯量防止管道中发生液柱
分离现象;改进了多喷孔套筒式调流阀特性以利于水击控制。
4. 通过对现代调水工程原型观测,获得了大型输水明渠、隧洞、倒虹吸、渡槽糙率系数及桥墩、拦冰索等的局部水头损
失系数,为工程设计、运行提供了参考。
该项成果为现代调水工程水力控制领域的重大成果,理论性和实用性很强,在大型调水工程规划、设计、运行、调度等
方面具有广阔的推广应用价值。
该研究成果已通过水利部国际合作与科技司的科技成果鉴定,总体达到国际先进水平,其中基于图论的复杂管系和渠网
的非恒定流分析和大型调水工程数字仿真技术等成果,以及河渠冰塞数学模型和管道泄漏检测技术研究等方面,达到国
际领先水平。
主要完成单位:中国水利水电科学研究院、天津市水利勘测设计院、清华大学、南水北调工程建设委员会专家委员会、
北京市水利规划设计研究院、中水北方勘测设计研究有限责任公司
主要完成人员:杨开林、吴换营、汪易森、樊红刚、陈乃祥、石维新、景金星、王涛、郭永鑫、郭新蕾、付辉、乔清
松、张志颇、刘来成、何成连
单位地址:北京市海淀区复兴路甲一号
邮政编码:100038
联 系 人:杨开林
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