吴一红-南水北调中线工程控制方式研究n
关于南水北调中线干线冰期输水自动化控制模型浅析
关于南水北调中线干线冰期输水自动化控制模型浅析发布时间：2022-10-21T02:37:14.304Z 来源：《中国建设信息化》2022年11期第6月作者：牛红[导读] 长距离输水工程规模巨大，技术复杂，本文通过分析南水北调冰期自动化输水牛红中国南水北调集团中线有限公司摘要：长距离输水工程规模巨大，技术复杂，本文通过分析南水北调冰期自动化输水运行管理的现状、特点，比较全面的总结了南水北调长距离大型调水工程运行管理的经验、教训和体会，能对我国长距离大型调水工程的冰期运行管理理论和实践起到一定的借鉴作用。
关键词：长距离输水；冰期输水；自动化控制；运行南水北调中线总干渠输水距离长达1400余公里，控制节点多，沿线均无调节水库，只能利用有限的渠道调蓄能力，水力条件非常复杂，如此大规模、长距离调水工程的输水运行控制问题国内尚无先例，其调水工程的调度和控制也十分复杂，其难点在于：（1）渠线长，控制建筑物多，（2）明渠输水为无压自流形式，如果输水干渠上没有任何调蓄水库，输水控制过程的可调节能力较差，控制难度也就更大，尤其是冬季冰期输水困难更大。
（3）长距离调水工程沿线水量分配不均，而且与当地水源联合调度，各闸门的需水量也是变化的。
因此提高针对渠道冰期输水方面的自动化模拟研究，在输水运行控制方面有着重要的意义，通过运行调度过程模拟、调度运行方案研究和自动控制系统等方面发展可以提高渠道的输水安全性能。
1.冰期输水自动化控制数学模型研究现状渠道的自动控制方法的研究和应用在国外开展的较早，早在1937年，阿尔及利亚就安装了上游常水位自动闸门（AMIL），20世纪40年代下游常水位控制闸门（A VIS或A VIO）开始安装使用，法国SOGREAH公司研究开发了BIV AL控制模型，是一种等容积就地自动控制模型，也是一种比例积分控制，应用本方法的有墨西哥的Cupatitzio-Tepalcatepec工程等，其他同类控制如P+PR（比例+比例复位）控制算法将积分控制引入渠道控制，用于上游控制模式，应用的有华盛顿Umattilla流域工程、亚利桑那Yuma Dsesalting水槽排水渠道等，但对于冰期输水模型研究目前不多。
南水北调中线一期工程施工质量管控分析
南水北调中线一期工程施工质量管控分析摘要：南水北调工程属于跨流域大型水利工程，施工范围从湖北延伸至北京，施工时间长，如何对全施工过程采取有效的管理措施，对普遍项目和重点、难点项目抓住特点有效管理是个值得探究的问题。
本文通过分析工程施工中的普遍施工项目和特殊施工内容的质量控制要素，找出施工质量管理要点。
关键词：南水北调施工质量管理质量控制南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水，自流到北京、天津。
输水干渠全长1273公里，向天津输水干渠长154公里。
南水北调中线一期工程线长、面宽，施工内容随各标段进度不同略有差异。
对于该线性工程来讲，大部分施工标段具有类似的施工项目。
如：渠道衬砌、开挖、土方填筑等。
这些施工项目在沿线具有普遍性。
同时，不同的渠段也有着不同的重点项目、难点项目。
一、普遍施工内容的质量控制大部分施工标段都需要进行混凝土浇筑、土方填筑等施工内容，这些施工项目普遍施工时间长，有的要经历两三年才能施工完成，对这些施工项目要长期跟进质量控制：1、混凝土施工（1）原材料管理原材料的质量是整个工程质量的根本，砂、石、钢筋、外加剂等原材料运至料场后，要及时按批次取样检测，报验经审核后方可投入使用。
这项管理中，要及时建立台账，避免遗漏。
（2）中间产品管理在混凝土拌和过程中，砂、石含水率及时检测，配料单正确计算，按频次进行含气量等项目的检测，控制投料偏差，及时取样，按时进行试块检测。
建筑物混凝土仓号内普遍布置有钢筋，混凝土浇筑前需对仓号内钢筋进行检查。
钢筋运至加工厂后，除检测外，还需对钢筋的接头质量进行抽测。
钢筋接头搭接施工过程中，尽量绑扎牢固，浇筑过程中随时检查，及时对松动的接头重新绑扎。
电弧焊时，首先控制钢筋下料精度，根据钢筋等级的不同，选择正确型号的焊条。
套筒连接时，检测套筒质量，并控制接头外露丝数量。
（3）混凝土浇筑和养护混凝土拌和完成运至施工现场后，要及时入仓振捣，避免初凝。
及时进行混凝土养护，做好温控措施，预防裂缝的产生。
南水北调中线干线工程闸站监控系统初探
南水北调中线干线工程闸站监控系统初探吴少华;薛伟【摘要】南水北调中线干线工程是优化我国水资源配置的一项战略性基础设施工程.通过分析该工程输水模式和特点,从闸站监控系统控制功能需求、数据功能需求出发,阐述了闸站监控系统设计思想,重点对监控机制、系统总体构成、现地闸站监控子系统、远程闸站监控子系统等内容进行论述.为确保闸站监控具有先进性、实用性,满足南水北调中线干线工程复杂的调水需要提供参考.【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2012(000)014【总页数】3页(P47-49)【关键词】南水北调;中线干线;闸站监控;系统;设计【作者】吴少华;薛伟【作者单位】南水北调中线干线工程建设管理局河北直管项目建设管理部,050035,石家庄;南水北调中线干线工程建设管理局河北直管项目建设管理部,050035,石家庄【正文语种】中文【中图分类】TV698南水北调中线干线工程是缓解京、津、冀、豫等北方地区水资源短缺状况，优化我国水资源配置的一项战略性基础设施工程。
中线干线工程全长1 431.945 km，输水干渠包括总干渠和天津干渠两部分。
总干渠自陶岔渠首至北京团城湖长1 276.414 km，其中河南段长731.722 km，河北段长464.640 km，北京段长80.052 km。
天津干渠起于河北省徐水县西黑山村北的分水闸，终止于天津外环河，全长155.531 km。
总干渠输水形式以明渠为主，自陶岔渠首至河北段为明渠，北京段和天津干渠采用管涵方案。
渠道运行控制采用节制闸闸前常水位的实时闭环自动控制方式，主要利用地势条件，基本实现自流输水。
南水北调中线干线工程建设期项目法人为南水北调中线干线工程建设管理局，建设完成后将采用公司管理的运营模式，分为1个总公司和5个分公司。
为了对南水北调中线干线工程进行全面、系统的管理，按统一调度层、管理执行层和现地操作层设立三级管理机构。
一、输水模式南水北调中线干线工程从丹江口水库陶岔引水闸至北京惠南庄泵站约1 200 km，采用明渠输水，沿线无调蓄设施。
南水北调中线输水调度实施控制策略
南水北调中线输水调度实施控制策略摘要：在南北水调输水调度中，最基础的就是科学合理的输水控制策略，根据控制策略实现向各分水口门供水计划的目标。
在总结现有输水调度控制研究成果基础上，通过结合调度运行实际，综合考虑目标水位控制的鲁棒性、水位降幅的约束性、渠道上下游水情的统筹性因素，对输水调度控制策略进行了改进，提出了基于流量变化、水位变幅相耦合的实时调度控制策略。
根据流量变化对渠段进行水量平衡分析，实施宏观控制，同时根据水位及其变幅实施微观调控。
关键词：南水北调；中线工程；输水调度；实时控制引言南水北调中线工程设计是在汉江上游丹江口水库进行引水，通过明渠、建筑物、管道等建筑物建立联通长江、黄河、海河、淮河四大主要水系的水网，长江的水资源经河南、河北等地一路北上被送至京津地区，对中线输水调度进行实时控制，是保证水资源合理调配的重要措施，也是工程总体的重要组成部分之一。
1南水北调中线基本情况南水北调工程中线全长超过1400km，为便于控制，整个中线工程沿线共设有97个分水口和64座节制闸。
目前，北方需求的水量远未达到工程沿线所能提供的最大水量，整个中线工程输水流量基本处于较小的水平。
南水北调中线工程是基于调配南北水资源、使水资源得到充分利用的民生工程，尽管中线沿线各地对水资源的需求量不大，但考虑到地下水资源渐趋枯竭、海水净化困难、自然水体污染后难以净化的现状，未来中线沿线各地对水资源的需求势必加大。
因此，预先考虑南水北调中线输水调度实时控制的策略，进行必要试验意义重大。
2南水北调中线当前输水调度控制策略分析2.1中线输水调度控制策略在输水调度过程中，采用闸前常水位控制模式，保持各节制闸的闸前水位在既定目标水位附近。
在供水流量需求发生变化时，通过前馈加反馈的混合控制方式实施调度，使输水状态由原稳定状态过渡到新的稳定状态。
在中线输水调度控制策略中，反馈的控制实现实时调度。
采用三点控制策略，当水位超出上限或下限时，对闸门进行调整，使得闸前水位在目标水位附近，对于某一节制闸，当末状态稳定流量小于初状态稳定流量时，称为“关闭”工况;当末状态稳定流量大于初状态稳定流量时，称为“开启”工况。
南水北调中线一期工程运行管理研究
南水北调中线一期工程运行管理研究作者：李宏来源：《中国科技博览》2013年第34期[摘要]随着我国社会主义的不断建设，我国水利资源也在不断的发展。
近年来，伴随着南水北调工程的实施，我国在水利工程的建设中取得了很大的发展，根据我国的当前国情，运用先进的管理制度，对南水北调的中线一期工程进行研究，不断总结我国调水工程的成功实施，在此过程中不但体现了政府的职能，而且还可以检验我国水利工程的发展水平以及建造水准。
[关键词]南水北调中线一期运行管理中图分类号：S812.5 文献标识码：S 文章编号：1009―914X（2013）34―0456―01随着我国科学技术的不断发展，我国在水利工程的建设上也取得了一定的成就，我们在不断实施水利工程建设的同时，还需要在水利工程进行建设的时候应该采取合理的运行管理措施，在施工的过程中我们要确保施工的安全，发挥工程的预期效益，改进水利工程实施的措施，使其达到良性的运行状态，所以本文将会对南水北调运行的时候对其运行管理制度以及手段进行必要的研究，本文从我国的基本国情出发，使得我们从南水北调的水资源管理的基本特点出发，并且提出了相应的管理体制，本文将会对南水北调水资源的运行管理的特点进行研究，从运行管理层次以及框架进行多方面的研究，总结出对南水北调一期工程运行管理的相关措施以及存在的注意事项进行探究。
一、南水北调水资源的运行管理的特点相关研究首先我们要清楚南水北调主要是为了解决北方水资源的匮乏问题，运用先进的引水技术实现水资源的合理使用，将人们的生活水平进一步的提高，使得我们在水利工程建设的时候能够拥有建设的经验指导，以科学的理论基础进行研究，使得南水北调实现我国水资源的合理配置，从根本上解决地区性缺水的困难，从而缓解地区的缺水现状，促进工业化的发展，改变农业用水困难，以及生活用水的危机。
由于华北平原的生态环境在不断的发生恶化，所以在改善居民的引水困难的时候要加强运行管理，保障其中下游地区的生态用水以及生活用水，南水北调工程中具有经营性的特点，通过有偿调水以及用水付费，我们在地下水以及地表水的管理上应该统一进行，严格的界定水资源的分配使用权限，明确该水资源的使用和经营权利。
南水北调中线工程输水调度实时控制策略研究
1导言
当前输水采用闸前常水位控制模式，控制策略采用前馈加反馈的混合控制方式。其基本思想是：当分水流量发生变化，系统需由当前恒定流状态逐步过渡到目标恒定流状态时，假设过闸流量线性变化，根据预计的流量过程实时计算得出闸门调整开度，并考虑上、下限水位的约束。
4.3调度数据分析
调度数据分析包括：全线调度辅助分析、全线水体统计分析、全线流速统计、全线水深统计。各节制闸基本信息包括：闸门名称、目标水位、设计水位、当前水位、距目标水位、距设计水位、2h涨幅、24h涨幅、24h闸前水位趋势；获得各节制闸24h闸前水位趋势图。可以查询并统计起始时间与截止时间段内全线水体相关信息；支持实时水体数据添加、修改、删除等功能。支持自定义查询统计时间，以列表形式展示全线节制闸名称、安装位置和24小时流速、闸前渠底高程、闸后渠底高程、设计水位、闸前水位、闸后水位、闸前渠道水深、闸后渠道水深、当前水位与设计水位差等信息，各分水口流速、流量及累计流量查询。
2概况
南水北调中线干线全长1432km，沿线设97座分水口，64座节制闸。64座节制闸把渠道分隔为相当于63个串联运行的小型水库，各渠池蓄量2×106m，～10×10sm，之间。输水以明渠自流输水为主、局部采用管涵。沿线暂无调蓄水库，需利用自身调蓄能力，调度控制难度大。国家水行政主管部门负责中线水量统一调度，下达年度水量调度计划。国家防汛抗旱总指挥部负责组织实施水量应急调度。长江水利委员会统筹丹江口水库来水预测、水库蓄水量和本流域水资源情况提出陶岔(中线干线入渠)年度可调水量。受水区各省(直辖市)水行政主管部门根据陶岔可调水量及本省用水情况，提出南水北调中线本省年度用水计划需求；当需水计划小于等于年度可调水量时按需水计划供水。当需水计划大于年度可调水量时，按照年度可调水量分配供水。各省(直辖市)按比例分水准则：以多年平均分水量为依据，各省市分水量执行“丰增枯减”。尽量使受水区各省(直辖市)的分水量不小于基本水量。丹江口水库南水北调中线陶岔渠首逐月优化输水调度，见图l。总干渠渠首闸多年平均调水量为95．0亿m3(其中含河南省刁河灌区6．0亿m，)，受水区各省(直辖市)多年平均分水量及比例。
南水北调中线核心水源区水资源安全评价与调控措施研究
《河南水利与南水北调》2023年第10期南水北调南水北调中线核心水源区水资源安全评价与调控措施研究赵庆（南阳市水土保持监测站，河南南阳473000）摘要：以南水北调中线工程核心水源区为研究区域，通过优化生态足迹法，对研究区水资源安全状况进行了定量评价，探究了主要的影响因子，进而从水量和水质两个方面提出调控措施。
结果表明2006-2020年间，研究区约80.00%的年份淡水资源盈余，现阶段水资源安全形势较好。
水量充沛和水质达标是水源区水资源安全的关键，库区上游的水土保持工程结合库区周边的幸福河湖建设是未来该地区水资源安全的重要调控措施。
关键词：南水北调；水资源安全；幸福河湖；水土保持中图分类号：TV213.4文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）10-0061-02Research on Water Resource Safety Assessment and Regulation Measures for the Core Water Source Area of the Middle Route Project of the South to North Water DiversionProjectZHAO Qing（The Water and Soil Conservation Monitoring Station of Nanyang,Nanyang473000,China）Abstract：Taking the core water source area of the Middle Route Project of the South-to-North Water Diversion as the research area, the ecological footprint method was optimized to quantitatively evaluate the water resource security situation in the research area.The main influencing factors are explored,and regulatory measures are proposed from the aspects of water quantity and water quality.The results indicate that during the period from2006to2020,,about80.00%of the years in the study area had a surplus of freshwater resources,and the current water resource security situation was relatively good.Abundant water volume and water quality standards are the key to water resource security in the water source area.The soil and water conservation project in the upstream of the reservoir area,combined with the construction of the Happy River and Lake around the reservoir area,is an important regulatory measure for future water resource security in the region.Key words：South to North Water Diversion；water resource security；Happy River and Lake；water and soil conservation1研究概况1.1研究区概况位于汉江与丹江的交汇处的丹江口水库，自1968年建成至今平均入库水量为394.80亿m3，最大总库容量为290.50亿m3，最大水域面积为1022.75km2。
南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案
南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案
李立群;李伟东
【期刊名称】《南水北调与水利科技》
【年(卷),期】2017(015)001
【摘要】南水北调中线沿线设有64座节制闸,为确保金结机电设备运行安全,按照设施设备规范要求各节制闸应在动水条件下进行零开度至全开度检验.中线工程现处于通水初期,沿线各分水口门尚未达到设计流量,如需完成大开度检验,势必需要通过采取一定的调度措施来实现.结合中线工程运行实际,选取典型试点分析大开度检验的可行性;同时在充分考虑目前全线小流量、高水位的运行状态下,比对分析几种特定条件下的运行调度方案,初步研究选取了“控制闸调整局部渠段水位”的调度方案.通过对试点节制闸上下游控制建筑物的运行水力条件进行调整,保持试点节制闸目标过闸流量及其上下游渠段水位的相对稳定,进而实现节制闸大开度检验.【总页数】5页(P204-208)
【作者】李立群;李伟东
【作者单位】南水北调中线干线工程建设管理局,北京100038;南水北调中线干线工程建设管理局河北分局,石家庄050000
【正文语种】中文
【中图分类】TV68
【相关文献】
1.含水率和密度对南水北调中线工程膨胀土强度影响的试验研究 [J], 刘述丽;陈瑾
2.南水北调中线应急调度节制闸预警水位研究 [J], 聂艳华;黄国兵;崔旭
3.南水北调中线工程节制闸大开度检验调度方案 [J], 马佩龙
4.南水北调中线工程节制闸间距研究 [J], 张尚弘;王兴奎;唐立模;张红林
5.南水北调中线某节制闸弧形门小开度振动观测与安全评价 [J], 胡玮;冯晓波;朱锐;陈清;郭永鑫;郭新蕾
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对口协作路径与机制创新:南水北调中线工程水源区与受水区实证研究
对口协作路径与机制创新：南水北调中线工程水源区与受水区实证研究徐燕;任步攀【摘要】伴随着南水北调中线工程顺利完工和圆满调水,为保障调水水质长期稳定达标和促进水源区经济社会可持续发展,国家正式提出了水源区和受水区开展对口协作的战略决策,但该工作启动实施以来,理论研究匮乏滞后,实践探索砥砺前行.通过对口协作概念内涵辨析及现状问题分析,提出把握两个关系、两个方向和两个创新的方法机理,并从生态环境保护、合作交流平台、承接产业转移、两地企业嫁接、人才交流培训、结对帮扶关系方面探讨实施路径的选择,最后从目标、动力、保障、制约方面分析四种运行机制,旨在推动协作双方构建优势互补、互利共赢、合作发展新格局,促进区域协调可持续发展.【期刊名称】《湖北社会科学》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】7页(P45-51)【关键词】南水北调;中线工程;对口协作;创新机制;路径【作者】徐燕;任步攀【作者单位】华中师范大学城市与环境科学学院,湖北武汉 430079;南阳师范学院环境科学与旅游学院,河南南阳 473061;南阳市发展和改革委员会,河南南阳473000【正文语种】中文【中图分类】F127中国地域广袤，幅员辽阔，因历史背景、自然条件、经济环境、气候因素、资源禀赋等因素，出现地区发展不平衡现象，特别是部分自然资源丰富地区经济社会发展落后，而经济社会发达地区往往资源匮乏。
南水北调中线工程是优化中国水资源配置，解决京津地区水资源短缺，促进经济社会可持续发展的重大战略工程。
为保障调水水质长期稳定达标、实现资源优势互补、促进水源区经济社会可持续发展，国家提出了“对口协作”政策。
依据国务院文件《关于丹江口库区及上游地区对口协作工作方案的批复》（国函[2013]42号），丹江口库区及上游地区，包括湖北省、河南省和陕西省的部分市县为水源区，北京、天津、河北省为受水区，对口协作主要指受水区和水源区在生态环保、产业发展、社会事业等方面开展合作，共同构建南北共建、互利共赢的区域协调发展新格局。
2006-2011大禹奖获奖项目统计表
2011年大禹奖获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部 | 施工导截流软件开发组2010年大禹奖推荐获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部 | 施工导截流软件开发组2009年大禹奖推荐获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组2008年大禹奖获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组2007年度大禹水利科学技术奖获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部 | 施工导截流软件开发组2006年大禹水利科学技术奖获奖项目表施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组施工设计及工程管理部| 施工导截流软件开发组31 大禹奖2006-2010年获奖项目统计施工设计及工程管理部 | 施工导截流软件开发组。
南水北调中线工程设计与重大技术问题研究
南水北调中线工程设计与重大技术问题研究吴德绪;倪晖【摘要】The reasoning, research and design process for South-to-North Water Diversion Project, especially the Middle Route Project is reviewed. The design difficulties during the main canal design are demonstrated, including canal route selection, canal crossing buildings and main canal design. And the study results of canal slope protection measures for expansive soil sec-tion, passing through coal mining area, the shield tunnel crossing Yellow River are presented in detail, at the same time the cor-responding measures are put forward according to the geological condition and equipment condition. The summarization is not only favorable for subsequent canal operation and maintenance, but also provides references for similar projects.%南水北调工程对于缓解北方水资源短缺矛盾，促进经济、社会、资源环境协调发展具有重要意义。
简要回顾了南水北调中线工程的论证、研究、设计历程。
南水北调中线工程与汉江中下游经济发展
南水北调中线工程与汉江中下游经济发展
殷瑞兰
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】1995(000)002
【摘要】南水北调中线工程实施后，从丹江口水库北调１５０亿ｍ＾３水量。
从
而使汉江中下游洪峰削减，水，沙量减少，且更趋均匀，则河床演变向单一，稳定，微弯型发展，河下切减缓，对防洪，引水，航运的影响利大于弊。
南水北调中线工的可行性研究中，考虑了对汉江中下游的补偿工程，国家对这些工程的投资对汉江中下游的经济建设是一笔不小的资金，同时调水后环境得到改善，将促进这一地区的经济更快发展。
【总页数】6页(P8-13)
【作者】殷瑞兰
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TV68
【相关文献】
1.南水北调中线工程有利于汉江中下游经济发展 [J], 曾小惠;毛文耀
2.南水北调中线工程对汉江中下游防洪影响及对策分析 [J], 何永煜;李文芳
3.南水北调中线工程汉江中下游襄阳段生态补偿标准探析 [J], 黄丽娟;张中旺;
4.南水北调中线工程汉江中下游襄阳段生态补偿标准探析 [J], 黄丽娟;张中旺
5.南水北调中线工程对汉江中下游水环境的影响与可持续发展研究 [J], 陈姗姗;刘俊新;王国义;李芹
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南水北调中线工程施工控制
南水北调中线工程施工控制南水北调中线工程是我国事关千秋大计的重大水利工程，旨在解决北方地区水资源短缺的问题。
该工程自2002年开始动工以来，经过多年的艰苦奋斗，已经取得了显著的成果。
然而，在施工过程中，我们也面临着一些控制难题，这些难题需要我们全力以赴解决。
首先，南水北调中线工程施工过程中的环境保护是一个必须高度重视的问题。
由于工程涉及多个区域，施工时必须保护好周边生态环境，防止水源受到污染。
为了做到这一点，必须严格控制施工过程中的废水、废气和固体废物排放。
我们可以采用先进的环保技术和设备来处理这些废物，确保其不对周围环境造成损害。
此外，还应加强对施工现场的监督，及时发现和处理任何环境污染问题，确保工程的可持续发展。
其次，南水北调中线工程施工控制中存在的另一个难题是地质条件不稳定。
工程涉及的地区地质条件各不相同，如地壳运动频繁、土壤松软等。
在施工过程中，必须对地质情况进行全面的调查和分析，制定出切实可行的施工方案。
如果地质条件较差，就需要采取适当的加固措施，确保施工过程中的安全性。
例如，可以采用深挖法、地下隧道等工程技术手段，以减少地质灾害的发生。
此外，还应加强地质监测工作，及时发现地质问题并及时采取措施，以保证工程的顺利进行。
另外，施工过程中的社会稳定也是一个需要关注的问题。
南水北调中线工程涉及多个省份，工程建设过程中可能会影响当地的水资源和农田。
为了避免因施工而引发社会动荡，必须加强与当地政府和居民的沟通和协商。
在施工过程中，要充分考虑当地居民的利益，尽量减少对当地生活的影响，提供必要的补偿和安置。
只有做到这些，才能保持社会的稳定，确保南水北调中线工程的顺利进行。
最后，南水北调中线工程的施工控制还需要高度重视质量问题。
作为一项重大工程，工程质量直接关系到水资源调配和水安全。
为了确保工程质量，必须加强对施工过程中的质量监督和检查。
可以采用现代化的施工技术和设备，提高工程质量的可控性。
同时，还需要加强工程施工组织和管理，确保每个施工节点的质量和进度。
2016年度国家科技进步奖推荐项目
2016年度国家科技进步奖推荐项目一、项目名称长距离输水工程水力控制理论与关键技术二、项目简介为了水资源的高效利用和配置，我国修建了一系列输水工程，工程具有规模大、线路长、气候差异显著等特点。
其水力控制属于典型的强非线性、高维、多过程、多相、多流态和多约束的水力系统，安全控制难度和复杂性前所未有，极易出现爆管、结构物破坏、漫堤溃决和冰害等事故，开展长距离输水工程水力控制研究对于保障工程安全和高效运行具有重要的现实意义和科学价值。
本项目以水力学、冰水力学、多相流理论和自动化控制理论为基础，以保障长距离输水工程安全、高效输水为目标，取得了一系列创新性成果。
1、建立了复杂长距离输水系统水力仿真与控制理论方法。
揭示了有压无压转换、急流缓流过渡、水气与冰水多相复杂流动水力瞬变机理和演变规律，建立了基于图论的数值模拟方法和仿真平台。
提出了河、库、渠、涵、闸、泵、阀的沿程、局部水头损失等关键水力参数动态辨识理论和控制参数在线自适应整定方法，揭示了明渠输水系统等容量、常水位和控制蓄量等方法的运行规律，开发了输水工程水力控制系统，奠定了复杂长距离输水系统现代控制理论基础。
2、提出了长距离有压输水系统成套水力控制新技术。
发明了基于多功能调节堰井的低压输水新技术，揭示了分段低压输水系统的水力特性和水力共振原理。
提出了长距离输水系统充水、停泵、检修、不对称输水及串并联等复杂组合下的水力控制技术。
提出了输水工程泵站流量、前池水位的自动调节模型和防止管道液柱分离的控制技术，如新型空气阀调压室、适应水击控制的多喷孔套筒式调流阀等，解决了长距离管道输水系统的安全防护难题。
3、提出了长距离无压输水系统“前馈—反馈—解耦”集散控制技术。
利用扰动波叠加相消机理，提出了改进蓄量补偿前馈控制算法，解决了长距离明渠输水大滞后问题；提出了水位—流量串级反馈控制算法，实现了快速、高效消除未知扰动影响，提高了控制系统的鲁棒性；提出的“改进前馈+串级反馈+解耦”集散控制模式使渠道的响应速度提高3~4 倍。
南水北调中线干渠桥墩壅水计算公式的选择_郭晓晨
多座 桥梁行洪的影响 , 采用阻力修正的方法模拟桥墩的作 用 。 何国建等[ 8] 采用具有自由水面和河床切应力计算的三维数学 模型 分析了桥墩群对河道水流的影响 。 耿运生等[9] 采用平面 二维有限元模型对桥墩上下游一定范围内进行流速和水面线
αi +U j
t
Xαji =0
(1)
式中 :αi — 第 i 相 流体 的体 积百 分比 ;U j — 流 体速 度 ;X j — 空
间坐标 ;t — 时间 。
对于基本相的体积比连 续方程 不用上 式计算 , 而是 通过
令每个控制体积内各相的体积比之和为 1 , 即 :
n
i
∑
=1
αi =1
来计算 。
适合 于存在明显界面的多相流动问题 。 桥墩附近的流场是典
型的三维液 -气两相流 , 在 计算中 采用三 维 V O F 模型 , 计算 自由界面的变化情况 , 研究桥墩壅水的大小[ 11] 。
2 .1 连续方程
通过求解各相 的连 续方 程和 体积 比方 程来 捕捉 相 间液
面 。 对于第相 , 体积比连续方程具有下列形式 :
1 前 言
南水北调中线 工程 从丹 江口 水库 自流 引水 到惠 南 庄泵 站 , 总干 渠长 约 1 200 km , 沿 线有 公路 桥 736 座 , 铁 路桥 25 座 , 排洪槽桥 145 座 。 沿线水流基本属于缓流的情况 , 此时桥 墩引 起上游壅水 , 需要确 定沿线 桥梁雍 水会引 起多大 的累积 水头 损失 , 以便在设计阶段确定渠道的设计水位 , 在运行阶段 评估渠道的过流能力 。 有些专家认为会引起 9～ 10 m 的水头 损失 , 有些专家认为不能简单地用所有桥的水头损失相加 , 全 线桥梁和排洪渡槽引起的水头损失 , 在 陶岔渠首只 有 0.44 m 的水头差[ 1] 。 两者相去甚远 。 即使是 后一种 观点 , 采用 的桥 梁水头损失公式的不同 , 在陶岔 渠首的 累积损 失水头 也会有 很大的差别[ 2] 。
南水北调中线工程输水调度初始控制策略研究
同。 由此 得虚 斜线 的斜 率 ｋ 为
（） ２
＝一 （———— 一 ２Ｉ —－—— ——ｋ—一 ＝
：
１
） Ｑ 一（ ｊ ｊ ｆ。一㈨ （， ． 。 ， ．
／ Ｉ ｕ 【 ｌ ／
（ ６）
反算得
式中，： ｋ 为下 游 段 节 制 闸流 量 变 化 斜 率 ；：为下 游 段 与渠段 分水 口ｆ 流量 过程 之 和变化 斜率 。 － ｉ 据此 ， 渠段 蓄水 体 积 的变 化 应 为 图 ２中 虚 线 与上 游端 节制 闸 的流量 过程线 围成 的面积 ，即
， ｃｌ ／ ￣２
ｋ 过 缓 、： 陡 ， 至 于 上 游 端 节 制 闸 流 量 改 变 需 要 的 。 ｋ过 以
时 间 大大超 过 下游 端节 制 闸流 量 改 变 所 需 的 时 间 。 但 ｋ 受 上游 渠段 水 位 降速 限制 ， 能再 陡 ， ． 不 因此 ， 问题 的 症 结 是下 游端 节 制 闸关 闭 过快 。 理 的 方 法 为减 缓 下 处 游 端 节制 闸 的关 闭速度 ， 即放 缓 ｋ ， Ｔ 令 ＝０， 相应 的
黄 会 勇 ， 子 慧 范 杰 ， 文 耀 吴 泽 宇 刘 ， 毛 ，
（ ． 江 勘 测 规 划设 计 研 究 院 规 划 处 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ； ２ 中 国水 利 水 电科 学 研 究 院 水 资 源 研 究所 ， 京 １０ ３ ） １长 湖 ３ ０ ０ ． 北 ００ ８
摘 要 ： 水 北 调 中 线 工 程 输 水 干 线 由 ６ 个 节制 闸控 制 水 流 。根 据 各 渠 段 内进 出流 量 及 渠 道 内初 末 状 态 体 积 南 １
的 变化 ， 以将 调 度 过 程 中各 渠 道 的 流 量 体 积 变化 归 纳 为 关 闭 充 水 、 闭泄 水 、 启 充 水 、 可 关 开 开启 泄水 ４种 情 况 。
南水北调中线工程输水方式及冰害防治研究
南水北调中线工程输水方式及冰害防治研究
刘之平;陈文学;吴一红
【期刊名称】《中国水利》
【年(卷),期】2008(000)021
【摘要】南水北调中线工程全长1 400多km,大型建筑物数量多,沿线没有一座在线调节水库,沿线气象、水文条件复杂,控制难度大,冰期输水问题尤其突出.针对南水北调中线工程的特点,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,时中线工程的冰期输水能力和冰窖防治技术、榆水模式、极端冰窖条件和防冰措施进行了研究.
【总页数】3页(P60-62)
【作者】刘之平;陈文学;吴一红
【作者单位】中国水利水电科学研究院,100038,北京;中国水利水电科学研究院,100038,北京;中国水利水电科学研究院,100038,北京
【正文语种】中文
【中图分类】TV135.3
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5.南水北调中线工程与农行经营层次提升--关于策应南水北调中线工程的金融对策研究 [J], 中国农业银行湖北省丹江口市支行课题组
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南水北调中线工程技术研究
南水北调中线工程技术研究
钮新强;文丹;吴德绪
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2005(036)007
【摘要】南水北调中线工程是我国水资源优化配置的一项基础性工程,涉及的技术问题多而复杂.主要介绍工程规划设计阶段研究的若干重点技术问题,包括:水资源优化配置、中线水源和输水总体方案比选、中线的控制运行方式技术、丹江口大坝加高新老混凝土结合技术、穿黄工程盾构技术等若干关键工程技术.
【总页数】3页(P6-8)
【作者】钮新强;文丹;吴德绪
【作者单位】长江水利委员会,设计院,湖北武汉,430010;长江水利委员会,设计院,湖北武汉,430010;长江水利委员会,设计院,湖北武汉,430010
【正文语种】中文
【中图分类】TV68
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4.南水北调中线工程与农行经营层次提升--关于策应南水北调中线工程的金融对策研究 [J], 中国农业银行湖北省丹江口市支行课题组
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南水北调中线工程管理研究综述（1992—2001年）
南水北调中线工程管理研究综述（1992—2001年）
涂善超
【期刊名称】《长江志季刊》
【年(卷),期】2002(000)002
【总页数】4页(P34-37)
【作者】涂善超
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TV68
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南水北调线上的三一红
南水北调线上的三一红
陈叶
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】在河南省淅川县九重镇,通向内邓高速跨南水北调大桥工程的道路上,铺起了一条施工便道,这里正在施工的项目——南水北调中线工程一期淅川2标段,作为南水北调线上的重点工程,由于面临工期紧、渠道深基坎开挖风险大、膨胀土施工质量控制难度大等难点,受到了各方的高度重视。
【总页数】2页(P48-49)
【作者】陈叶
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】U239.5
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中国水利水电科学研究院
2中线工程运行特点
明渠自流输水为主，流速仅1m/s左右，输水滞后时间长 由陶岔渠首自流至北京需2周左右
无调蓄水库，需利用自身调蓄能力，控制难度大 相当于60个串联运行的小型水库，各渠池蓄量2×106— 10×106m3之间
沿线节制闸、分水口、退水闸众多，控制规则复杂
中国水利水电科学研究院
中国水利水电科学研究院
课题研究内容
“十一五”国家科技支撑计划重大项目 “南水北调工程 若干关键技术研究与应用”设立课题四：中线工程输水能 力与冰害防治技术研究
研究南水北调中线工程输水稳定性和可靠性、运 行模式、水力控制模式、冰期输水能力、冰期输水 模式及冰害防治措施。研究输水渠道设计超高的规 范。开发集成水力计算、水力控制数学模型的电子 （数字）渠道仿真系统。
提出水位-流量串级反馈 控制方式
流量 主控制器 水位 水位过滤器 闸 后 水 位 开度传感器 闸门1
改善： 1）通过增加对过闸流 量的控制，显著改善系 统的反馈控制效果； 2）可以基本消除上游 控制动作对下游渠池的 影响。
闸 前 水 位
副控制器闸门启闭机 Nhomakorabea水位传感器
YT Q
闸门2
流量控制方式
q
水位－流量串级控制算法
①、②保证冰盖形成， 冰花不下潜
冰盖不超过渠道衬砌高度、渡槽的侧墙顶、暗渠或隧洞 的洞顶等限制高程，并考虑保留一定的裕量
水位壅高对闸门的过流能力的影响
③、④保证渠道水位 壅高满足输水要求
中国水利水电科学研究院
根据控制指标可求得不同闸前水位，不同冰盖糙率下的渠道 输水能力。
不同渠池过流能力与设计过流量的比值（%）
中国水利水电科学研究院
4.2控制策略：
前馈控制（粗调）+反馈控制（微调）+解耦（协调）
分水口计划 前馈控制(主动蓄量补偿)
“粗调”，它根据预测和实测的 分水口流量，考虑时间滞后影响， 制定闸门前馈控制流量 “微调”，用于消除任何已知和 未知扰动影响，保障闸前常水位 目标的实现
Q
解耦(解耦器) 反馈控制（串级控制） Q 解耦(解耦器)
如何促进冰盖的形成？ 冰盖下的最大输水能力是多少？ 如何保证水位的稳定， 并保证用户的用水需求？ 变闸前水位的实现问题 为了提高冰盖下输水能力， 往往需要抬高闸前水位运行，该如 何实现？
坟庄河渠段冰盖下输水
中国水利水电科学研究院
4 闸前常水位实现研究
4.1闸前常水位运行方式
随流量变化 水面线旋转
闸前目标水位随时间变化过程
中国水利水电科学研究院
6 冰期输水运行控制研究
6.1冰期输水能力研究
冰盖的绝热作用可以避免水体内冰花的生成，冰盖下输水 是中线工程的理想输水方式。 冰盖的存在使得渠道的流动阻力较封冻前成倍增加，致使 渠道过流能力减小。
K. Ohashi等研究表明封冻河道的过流能力减少29%；引黄 济津观测发现结冰初期输水能力降至35%，封冻4-5日后恢 复至73%；京密引水渠观测表明冰盖下的过流能力减小约 32%。
丹江口
61个节制闸，88个分水 口，51座退水闸
中国水利水电科学研究院
课题立项需求
缓解我国北方水资源严重短缺、优 化水资源配臵、改善生态环境的重 大战略性基础设施。 关系我国经济、社会和生态协调发 展的重大工程 一系列没有解决或者没有工程实例 的技术难关需通过科学研究解决 输水干渠距离长、控制节点多、影 响因素多、输水要求高，水力控制 难度大。
中国水利水电科学研究院
中国水利水电科学研究院
冰盖的糙率分析
原型观测结果可知，河道内的初始冰盖糙率一般为0.03~0.05， 冬末的冰盖糙率一般为0.01~0.02；人工渠道内的初始冰盖糙 率一般为0.01~0.03，冬末的冰盖糙率在0.01左右。 综上，冰期输水能力的控制指标可取为： 渠道的初始佛汝德数不超过0.08 渠道内的水流速度不超过0.6m/s
2
t
3
时间
(b)拟定的渠池入流流量过程
编制闸门操作计划
蓄量补偿流程图
上游供水时间 蓄量补偿法原理
中国水利水电科学研究院
前馈控制时间研究
GO 闸门 GO 闸门
Q a.闸门开度增大
Q b.闸门开度减小
闸门开度变化与水波的形成
G1
渠堤
闸前目标水位
G2
△Q
控制正负波在此 处相消
△q
利用波叠加相消的原理减小水位的波动幅值。
衬砌顶 设计流量水面线 支枢点
控制其水 位恒定
零流量水面线
Q
YT
闸前常水位运行方式示意图
特点：闸前水位相对恒定，水面线绕末端支枢点旋转
中国水利水电科学研究院
优势：1）渠道衬砌量小，造价低；2）有利于分水口的稳 定运行。
缺点：1）控制和稳定时间在各种运行方式中最长。2）容 易造成下游弃水或供水不足；3）管理要求高，需要有完 善的需水计划。
中国水利水电科学研究院
解耦控制算法研究
渠池间的相互耦合是降低节制闸控制效果的主要原因之一， 严重时会使渠池失稳。
上游方向解耦：设计了专门的上游方向解耦器
中国水利水电科学研究院
上游方向解耦
KD △QG2
反馈控制器
上游方向解耦
KD △QG3 反馈控制器
流量控制器 △G1 流量控制器 △G2
YT1
G
反馈控制（串级控制） Q 反馈控制(串级控制)
“协调”，用于降低或消除渠池 间控制作用的相互影响，加快整 个渠道的过渡过程
Y
G
Y
G Y
控制系统框图
中国水利水电科学研究院
前馈控制(主动流量补偿)算法研究
闸前常水位控制时间较长的根本原因 实现该运行方式所需的蓄量变化，与用户需求引起的蓄量 变化的趋势刚好相反。
尽量减少闸门操作次数
中国水利水电科学研究院
3关键水力控制问题
1、闸前常水位运行问题——该运行方式具有响应慢、恢复特性
较差的缺点，如何缩短渠道的水力过渡时间？
2、大时间滞后问题
——平均流速1m/s左右，从陶岔渠首自流到
岗头节制闸 西黑山节制闸
团城湖需要2周左右；水流波速约7m/s，传播也需要2天左右；如何保 证“适时”、“适量”地供水？ 陶岔渠首
Q1流量水面线 衬砌顶
C B
Qt流量水面线
YT
A
Q0流量水面线
变闸前水位运行实现方式
中国水利水电科学研究院
5.3闸前常水位、变闸前水位联合运行控制算法
前馈控制算法 由实现闸前常水位运行的前馈控制算法和实现控制蓄量 法的蓄量补偿算法结合构成
联合运行前馈控制算法
中国水利水电科学研究院
反馈控制算法 采用水位-流量串级控制算法（综合解耦算法） 闸前目标水位随时间动态变化
主动蓄量补偿可以显著改善渠道的控制效果
中国水利水电科学研究院
主动蓄量补偿法
流量
运行约束条件
c
△q q0 q1
沿线分水口计划
d
a
b
下游用水时间
时间
t
估算前馈控制时间
预测蓄量变化值
2
提前从上游 补偿的蓄量
流量
(a) 分水口流量过程
C
△Q1 Q0 △V
Q1
N
D
确定前馈控制流量过程
M
A
B
△τ1
t
0
t
1
t
△QG4
反馈控制器
闸门1
闸门2
渠池1 渠池2
流量控制器 △G3
YT2
闸门3
YT3
渠池3
闸门4
q1 q2
q3
渠道解耦控制示意图
中国水利水电科学研究院
5变闸前水位运行控制研究
应用需求
穿黄工程由于不同流量情况下水头损失差异较大，不 同流量时节制闸前需采用不同的水位； 冬季输水期间，安阳以北渠段需要逐步抬高闸前水位， 为冰盖下输水创造条件，而冰期输水结束时，又需要将 闸前水位降低至正常值； 设计流量和加大流量工况下，节制闸闸前水位不同， 两工况之间转换时，需要改变闸前水位。
渠池名称
白马河~ 泜河渡槽 午河渡槽~ 潴龙河 蒲阳河~ 岗头 坟庄河~ 河北末 其他 渠池
0.04<冰盖初始糙率≤0.05 闸前控制水位采 用设计值 闸前控制水位采 用加大值 闸前控制水位采 用加大值以上 0.5m 24 29 23 27 12 16 23 24 30 35
36
31
22
33
39
闸前控制水位采 用加大值以上 1.0m
中国水利水电科学研究院
5.1穿黄工程变闸前水深运行研究
中国水利水电科学研究院
若闸前常水位运行，流量由设计流量变为0时，隧洞入口 水位降7m左右的变化，影响工程的安全运行。
节制闸 上游隧洞入口
中国水利水电科学研究院
问题：如何确定不同流量下的闸前控制水位 方法：根据流量－渠池蓄量关系式确定。 方法一： 假定流量与渠池蓄量呈线性关系，由渠池的蓄量 反推闸前目标水位。 方法二：类比法，设相邻节制闸的开启面积一致，根据恒 定渐变流理论推求闸前水位。 两种方法得出的结果基本相同。
“十一五”科技支撑项目“南水北调工程若干关键技术研究与应用”
课题四“中线工程输水能力与冰害防治技术研究”（2006BAB04A12）
南水北调中线工程运行控制 方式研究
吴一红 中国水利水电科学研究院 2010.9
“十一五”科技支撑项目“南水北调工程若干关键技术研究与应用” 课题四“中线工程输水能力与冰害防治技术研究”（2006BAB04A12）