管光華，李慧瀅，蘇海旺，桑國(guó)慶

（1.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072；2.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222；3.濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，濟(jì)南 250022）

0 引言

【研究意義】明渠輸水是國(guó)內(nèi)外調(diào)水工程和灌溉工程中被廣泛使用的調(diào)水方式。實(shí)現(xiàn)調(diào)水工程的渠系自動(dòng)化控制，是解決智能化管理、優(yōu)化配水、靈活供水及應(yīng)對(duì)緊急情況的有效措施[1]。渠道的運(yùn)行控制系統(tǒng)是控制器根據(jù)渠道水位、流量等信息，按照一定的控制邏輯操控渠道閘門(mén)，以達(dá)到控制渠池狀態(tài)的目的。渠池響應(yīng)特性研究[2-4]、模型預(yù)測(cè)控制[5-8]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[9-11]等多種方式也逐漸應(yīng)用到明渠輸水系統(tǒng)中。渠道運(yùn)行控制系統(tǒng)的算法主要采用PID 算法[12-14]、MPC 算法等。渠道運(yùn)行方式[15]包括上游常水位、下游常水位、等體積法及控制蓄量法等，其中控制蓄量法最為靈活，能快速響應(yīng)渠道變化，適應(yīng)性較強(qiáng)，因此控制蓄量法的研究十分有意義。【研究進(jìn)展】基于控制蓄量的運(yùn)行方式，多名學(xué)者結(jié)合實(shí)際渠系，對(duì)不同的蓄量控制方式進(jìn)行了研究并取得了一定的成果[16-24]。著名的中亞利桑那調(diào)水工程（CAP）的運(yùn)行方式就是由一般意義上的等體積運(yùn)行方式發(fā)展而來(lái)的控制體積法，數(shù)10年的成功運(yùn)行證明該種方式可以加快渠系的反應(yīng)速度，減小時(shí)滯性[16]。姚雄等[17]初步設(shè)計(jì)了一種基于蓄量適時(shí)控制的多渠段串聯(lián)仿真模型；丁志良對(duì)姚雄的算法進(jìn)行了改進(jìn)[18]，建立了一種基于閘門(mén)調(diào)節(jié)的串聯(lián)渠系多渠池蓄量控制算法仿真模型；崔巍等[19]基于閘前常水位和蓄量控制相聯(lián)合的運(yùn)行方式，對(duì)南水北調(diào)中線穿黃工程關(guān)于控制蓄量運(yùn)行方式進(jìn)行了數(shù)值模擬和研究分析；管光華等[20]將耦合水位差控制應(yīng)用于CAP 工程，驗(yàn)證了其在長(zhǎng)距離渠道中的優(yōu)勢(shì)。崔巍等[12]用蓄量偏差代替水位偏差，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)渠道蓄量以實(shí)現(xiàn)閘前常水位運(yùn)行方式；鐘錁等[21]提出了一種基于渠池蓄量平衡的閘前變目標(biāo)水位算法，實(shí)現(xiàn)了下游常水位和控制蓄量運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，減少了閘門(mén)的回調(diào)。

【切入點(diǎn)】多個(gè)渠池的蓄量相當(dāng)于一個(gè)中小型水庫(kù)的容積，對(duì)于大型渠道系統(tǒng)，其蓄量已超過(guò)大型水庫(kù)的庫(kù)容標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行充分利用可以提高渠道系統(tǒng)調(diào)控的靈活性。對(duì)于渠池蓄量控制已有較多研究，但是現(xiàn)有的研究中多以單個(gè)渠池蓄量為控制對(duì)象，沒(méi)有考慮多個(gè)渠池之間的蓄量調(diào)節(jié)，忽略了單渠池調(diào)節(jié)的容量有限性，并且傳統(tǒng)意義上控制蓄量法的水位支樞點(diǎn)和控制點(diǎn)都在渠道內(nèi)[15]，為日常監(jiān)測(cè)和管理帶來(lái)不便?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此考慮多渠池蓄量較靈活的調(diào)節(jié)能力，以串聯(lián)渠系多渠池的蓄量為控制對(duì)象，以多個(gè)渠池的蓄量平衡為目標(biāo)，提出了一種等下游水深的多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式，既保證渠道各時(shí)刻總蓄量不變，同時(shí)要求各渠池的下游目標(biāo)水深一致。通過(guò)仿真軟件[25]對(duì)南水北調(diào)東線濟(jì)平干渠段渠道建模，進(jìn)行流量增加、減少及周期性變化3 種工況的仿真計(jì)算，并與常規(guī)下游常水位[26]的控制效果進(jìn)行對(duì)比分析。

1 多渠池蓄量平衡算法

多渠池蓄量平衡，即渠道在正常運(yùn)行過(guò)程中的任意時(shí)刻，都能保持相對(duì)穩(wěn)定的蓄水量。其以渠池的蓄量為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)節(jié)各渠池的進(jìn)、出口流量，修正渠池實(shí)際蓄水量與目標(biāo)蓄水量的偏差。此時(shí)目標(biāo)蓄量是根據(jù)某種規(guī)則或需求由控制中心求出，實(shí)際蓄量由水深及斷面尺寸等數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

多渠池蓄量平衡調(diào)節(jié)算法示意如圖1 所示。

這種串聯(lián)渠道的多渠池蓄量平衡等下游水深運(yùn)行方式的核心在于：一是保證任意時(shí)刻渠道總蓄水量相對(duì)穩(wěn)定；二是保證目標(biāo)流量下各個(gè)渠池的閘前目標(biāo)水深相等。另外，為使渠道有較好的魯棒性，該運(yùn)行方式下每小時(shí)調(diào)節(jié)1 次閘門(mén)。這種運(yùn)行方式的關(guān)鍵在于求目標(biāo)流量下的閘前目標(biāo)水深。

控制蓄量運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致上、下游水位的波動(dòng)，為保證渠系能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)行以下約束：①渠系系統(tǒng)的各個(gè)渠段是串聯(lián)的，相鄰渠段通過(guò)節(jié)制閘連接，且節(jié)制閘為各渠段中除分水口外進(jìn)出流量的控制點(diǎn)；②為防止水位降速過(guò)快，導(dǎo)致渠道的襯砌破壞，渠道中水位降速不得超過(guò)允許值，現(xiàn)有文獻(xiàn)中一般采用0.15 m/h 和0.3 m/d[29]；③為防止運(yùn)行過(guò)程中渠系漫頂，渠道中水位不能超過(guò)加大水位。

該算法的具體設(shè)計(jì)見(jiàn)如圖2。

1.1 確定閘前目標(biāo)水深

1.1.1 渠池蓄量和等體積下游水深計(jì)算

首先根據(jù)渠池的過(guò)流斷面水深和斷面尺寸，可求出渠池初始蓄水量V0。其次對(duì)于特定的、流態(tài)為緩流的渠段，在沿程流量和渠池蓄量固定的情況下，渠段的下游水深是定值，故可根據(jù)渠段變化后的流量試算出等體積下的下游水深，根據(jù)恒定流水面線計(jì)算式即可求出等體積運(yùn)行下的水面線，下游水位由下游水深加渠底高程可得。

1.1.2 閘前目標(biāo)水深計(jì)算

根據(jù)已計(jì)算出的等體積下游水深縮小試算范圍，按照二分法試求各個(gè)水深對(duì)應(yīng)的蓄量，當(dāng)蓄量總和與初始總蓄量相同或者差值在某一精度范圍內(nèi)，即可認(rèn)為此時(shí)的水深就是所要求的目標(biāo)水深。

令各渠池等體積計(jì)算后的下游水深為Hd_t(i)，目標(biāo)水深為Hd_T，目標(biāo)蓄量為Vi,t_target，定義水深變量H1、H2、H3：

求目標(biāo)水深為H3時(shí)各渠池的蓄量V(i)，并與初始時(shí)刻的蓄量V0(i)比較：

循環(huán)計(jì)算，直到試算蓄量總和與初始蓄量總和的差的絕對(duì)值在所要求的精度范圍內(nèi)，即：

此時(shí)Hd_t=H3，Vi,t_target=V(i)。其中M為控制精度，當(dāng)M較小時(shí)，即要求的控制精度較高時(shí)，計(jì)算需要的循環(huán)次數(shù)較大，當(dāng)M較大時(shí)，即要求的控制精度較低時(shí)，試算蓄量綜合與初始蓄量總和相差過(guò)大，不能保證各個(gè)渠池閘前目標(biāo)水深是完全一致的，以通過(guò)試算，本渠道模型中M取為100 m3。

1.2 確定閘門(mén)的目標(biāo)流量

該方式下的流量變化可分為2 個(gè)階段：調(diào)整渠池間的蓄量和恢復(fù)渠池的進(jìn)出口流量平衡。若規(guī)定渠道中的渠池按上游至下游方向依次編號(hào)為1、2…i…n，渠首進(jìn)口閘門(mén)流量Q1和沿程各閘門(mén)的過(guò)流流量變化量ΔQi可按式（4）計(jì)算：

式中：ΔQn為最下游閘門(mén)n的過(guò)流流量變化量；Qout(i)為渠池i的分水口流量；Qdown為渠池最下游的出口流量；ΔVi為渠池i的蓄量差。

為避免蓄量的過(guò)度調(diào)整，快速調(diào)節(jié)蓄量至目標(biāo)蓄量，對(duì)蓄量差乘權(quán)重系數(shù)θ，即：

以濟(jì)平干渠渠道為仿真渠段，充分考慮系統(tǒng)性能與系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間，θ≈0.538 最優(yōu)。

1.3 計(jì)算閘門(mén)開(kāi)度

閘門(mén)開(kāi)度可通過(guò)過(guò)流公式反算得到。文中采用亞利桑那調(diào)水工程（CAP）過(guò)流公式：

式中：yu為閘門(mén)上游（m）；yd為下游水深（m）；Au為閘前過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；μ為流量系數(shù)，數(shù)值根據(jù)水流狀態(tài)的不同會(huì)有一定的變化，需通過(guò)水力試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確定。美國(guó)ASCE 協(xié)會(huì)于2002年成立了專門(mén)的渠道閘門(mén)流量量測(cè)委員會(huì)，專門(mén)就閘門(mén)測(cè)流及其率定方面的問(wèn)題開(kāi)展研究[27]。

2 結(jié)果與分析

2.1 工程背景

南水北調(diào)東線濟(jì)平干渠段，是向膠東輸水的首段渠道。濟(jì)平干渠共有1 座渠首引水閘、3 座節(jié)制閘，可將渠道分成4 個(gè)渠池（圖3，圖中Qu為渠池入池流量，Qd為渠池出池流量），渠道具體參數(shù)見(jiàn)表1。該渠道是從東平湖取水，計(jì)算時(shí)近似認(rèn)為引水閘的動(dòng)作不影響閘前水深，以此作為渠系的上游邊界條件；渠道末端接入小清河，以下游流量需求作為下游邊界條件。

圖3 濟(jì)平干渠渠道建模示意Fig.3 Jiping main channel modeling diagram

表1 濟(jì)平干渠各渠段整體參數(shù)Table 1 Overall parameter table of each canal section of Jipingmain canal

2.2 多渠池蓄量平衡算法仿真驗(yàn)證

2.2.1θ合理性驗(yàn)證

對(duì)渠池2 做以下工況設(shè)計(jì)：初始末端流量30 m3/s，南大沙河分水口流量在6～8 h 內(nèi)由1 m3/s 增到設(shè)計(jì)流量3 m3/s，時(shí)間步長(zhǎng)1 h，仿真時(shí)間24 h，初始閘前水深為設(shè)計(jì)水深3 m。

1）考慮下游流量變化，不考慮蓄量疊加

流量變化從下游向上游計(jì)算，但不考慮t1時(shí)刻的流量變化引起t1+1時(shí)刻的蓄量變化。計(jì)算式為式（1）和式（2）。渠池下游水深變化見(jiàn)圖4（a）。

2）同時(shí)考慮下游流量變化和蓄量疊加

流量變化也從下游向上游計(jì)算，但考慮t1和t1+1時(shí)刻間的蓄量疊加，主要變化是對(duì)蓄量差乘了權(quán)重系數(shù)。計(jì)算式為式（1）、式（2）和式（3）。θ取值為0.538。渠池下游水深變化見(jiàn)圖4（b）。

圖4 渠池下游水深變化過(guò)程Fig.4 Change process of water depth in the downstream of channel pool

通過(guò)添加權(quán)重系數(shù)，使得渠道分水時(shí)刻的前一個(gè)小時(shí)的流量變化所引起的該時(shí)刻的蓄量變化也被考慮進(jìn)去了，由圖4 可知，系統(tǒng)的超調(diào)量有所降低，渠池的振蕩情況有所減弱，且能快速調(diào)整渠池蓄量，表明權(quán)重系數(shù)的加入能夠使得渠道系統(tǒng)性能變好。特別說(shuō)明，本文之后的仿真過(guò)程中均考慮權(quán)重系數(shù)。

2.2.2 多種工況設(shè)置

在工程的實(shí)際應(yīng)用中，用戶的用水需求是靈活多變的，所以在本次仿真中，以需水流量的增大、減小以及周期性變化來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)工況。根據(jù)渠道沿程分水口流量的變化，主要分為以下3 種工況：

工況一：需水流量增加。初始玉清湖水庫(kù)分水口流量3 m3/s，上盆王分水口流量1.2 m3/s；5 h 開(kāi)始變化，最終玉清湖水庫(kù)分水口5 m3/s，上盆王分水口為設(shè)計(jì)流量2.4 m3/s，變化時(shí)間為1 h。

工況二：需水流量減少。初始玉清湖水庫(kù)分水口流量5 m3/s，南大沙河分水口流量2 m3/s；5 h 時(shí)開(kāi)始變化，最終玉清湖水庫(kù)分水口3 m3/s，南大沙河分水口1 m3/s。變化時(shí)間均為1 h。

工況三：需水流量周期性變化。玉清湖水庫(kù)分水口分出的流量是向玉清湖水庫(kù)補(bǔ)給，考慮到玉清湖水庫(kù)的水量調(diào)節(jié)情況，設(shè)置的流量變化工況為：玉清湖水庫(kù)分水口初始流量6 m3/s，2 h 時(shí)開(kāi)始變化，先在2 h內(nèi)增至設(shè)計(jì)流量9 m3/s，維持4 h 不變后又在2 h 內(nèi)減小為3 m3/s，同樣保持4 h 不變后在2 h 內(nèi)恢復(fù)至初始狀態(tài)6 m3/s。

各工況的末端出流均為設(shè)計(jì)流量的40%，即20m3/s；各渠池起始下游水深均為設(shè)計(jì)水深3.0 m，初始條件均為下游常水位運(yùn)行下流量未發(fā)生改變的恒定流狀態(tài)，時(shí)間步長(zhǎng)均為1 h，未考慮閘門(mén)死區(qū)、水位死區(qū)以及閘門(mén)控制精度的影響；為充分分析等下游水深的多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式的特點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行常規(guī)下游常水位仿真分析。本文采取管光華等[28]提出的無(wú)量綱性能指標(biāo)來(lái)反映渠道運(yùn)行控制效果，無(wú)量綱性能指標(biāo)包括了最大絕對(duì)誤差（MAE）、無(wú)量綱化水位誤差平方積分（NISE）、無(wú)量綱化絕對(duì)流量變化積分（NIAQ）、無(wú)量綱化絕對(duì)閘門(mén)開(kāi)度積分（NIAW）以及渠池穩(wěn)定時(shí)間（ST）。

2.2.3 多種工況仿真分析

分別應(yīng)用等下游水深多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式和常規(guī)下游常水位運(yùn)行方式，對(duì)濟(jì)平干渠針對(duì)不同工況進(jìn)行仿真計(jì)算。經(jīng)整理后各控制性能指標(biāo)如圖5 所示，其中x軸用i-j描述，i為工況，j為方法（1 表示多渠池蓄量平衡模式，2 表示常規(guī)下游常水位），如1-2 表示工況一下的常規(guī)下游常水位運(yùn)行。因渠池2渠段最長(zhǎng)，問(wèn)題最突出，可選為典型渠池分析，經(jīng)整理，其統(tǒng)計(jì)性能指標(biāo)如表2 所示。

圖5 各工況各方法下不同渠池的無(wú)量綱性能指標(biāo)Fig.5 Dimensionless performance indexes of different channels and pools under different working conditions and methods

表2 不同運(yùn)行方式不同工況下渠池2 的無(wú)量綱性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics table of dimensionless performance indexes of channel pool 2 under different operation modes and working conditions

1）各工況下即使渠池2 有明顯的水位滯后，多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式依然顯著優(yōu)于常規(guī)的下游常水位運(yùn)行；2 種控制模型下水位指標(biāo)MAE和NISE都較小，說(shuō)明對(duì)水位的控制效果較好；在渠池1、渠池2中，多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式下的輔助指標(biāo)NIAQ和NIAW優(yōu)于常規(guī)的下游常水位運(yùn)行，但在渠池3、渠池4 中下游常水位運(yùn)行方式稍優(yōu)于多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式，這是因?yàn)榍? 的流量變化接近首端，下游水深并未改變，使得在下游常水位運(yùn)行下渠池4 水位基本不變化，而多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式同時(shí)調(diào)整所有渠池，且閘門(mén)3 處的流量變幅相對(duì)更大。

2）正常情況下多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式的各時(shí)刻渠道總蓄量是相對(duì)恒定的，在渠首只反映流量變化的量，而下游常水位運(yùn)行時(shí)還須反映各渠池蓄量的改變量，一定程度上增加了對(duì)渠首的調(diào)蓄壓力，降低了運(yùn)行的靈活性。

3）多渠池蓄量平衡算法的下游目標(biāo)水深變化與流量變化相反，且下游水深的變幅相對(duì)較大，需重點(diǎn)控制。渠池2 下游水深的滯后性導(dǎo)致了渠池3 的閘門(mén)調(diào)節(jié)明顯增多（NIAW增大），為使各渠池性能指標(biāo)更優(yōu)，有必要針對(duì)渠池2 做進(jìn)一步的研究。

2.3 針對(duì)特長(zhǎng)渠池的算法優(yōu)化研究

為比較影響，現(xiàn)考慮特大流量變化，即多渠池蓄量平衡算法在濟(jì)平干渠渠道上的計(jì)算極限（下游目標(biāo)水深與初始水深的差值接近0.3 m）。具體工況設(shè)計(jì)如下：初始僅有玉清湖水庫(kù)分水口流量3 m3/s，約為設(shè)計(jì)流量的33%；5 h 開(kāi)始變化，最終玉清湖水庫(kù)分水口6 m3/s，約為設(shè)計(jì)流量的67%；賈莊分水口和南大沙河分水口均為設(shè)計(jì)流量的50%，分別為1.7m3/s 和1.5 m3/s，變化時(shí)間3 h。

2.3.1 調(diào)節(jié)時(shí)間與調(diào)節(jié)量改變分析

渠池2 的水深變化滯后，可能是因?yàn)榍?、渠池4 的蓄量變化集中在閘門(mén)3 處反映，導(dǎo)致相對(duì)較大的流量變幅，現(xiàn)對(duì)閘門(mén)的目標(biāo)流量變化量的計(jì)算式調(diào)整為：

仿真結(jié)果如圖6 所示，隨m的增大蓄量的變幅開(kāi)始減小，渠池2 下游水深的超調(diào)開(kāi)始減小，但變化的滯后性并沒(méi)有改變，穩(wěn)定時(shí)的時(shí)間并沒(méi)有變，相反渠池3、渠池4 的穩(wěn)定時(shí)間成倍延長(zhǎng)了。

2.3.2 節(jié)制閘增加效果分析

考慮到濟(jì)平干渠各渠池長(zhǎng)度差異較大（上游至下游長(zhǎng)度比值為5∶9∶2.5∶1），渠池2 長(zhǎng)度超過(guò)45km，故作以下2 種變化：

1）變化1：將渠池2 分為2 個(gè)子渠池，在東風(fēng)干渠倒虹吸處添加節(jié)制閘（從上游至下游長(zhǎng)度比為5∶4.4∶4.9∶2.5∶1），整個(gè)渠段由原來(lái)的4 個(gè)渠池變?yōu)? 個(gè)渠池。

2）變化2：將渠池1 分為2 個(gè)子渠池，渠池2分為4 個(gè)子渠池。在渠池1 的浪溪河倒虹吸處、渠池2 的安灤河倒虹吸、東風(fēng)干渠倒虹吸、司莊進(jìn)洪閘處分別添加閘門(mén)（從上游至下游長(zhǎng)度比為2∶2.9∶2.4∶1.9∶2.8∶2∶2.5∶1），整個(gè)渠段由原來(lái)的4 個(gè)渠池變?yōu)? 個(gè)渠池。

仿真結(jié)果見(jiàn)圖6，選取各變化下原渠池2 的最不佳指標(biāo)結(jié)果匯總見(jiàn)表3。

表3 原渠池2 最不佳性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics table of the worst performance indexesof the original channel pool 2

1）同種工況下，減少渠池長(zhǎng)度后，各渠池的蓄量改變量明顯減少，未改變渠池?cái)?shù)前蓄量最大變化為7.28 萬(wàn)m3，變化1 中將渠池2 劃為2 個(gè)渠池后蓄量最大變化驟降為3.03 萬(wàn)m3，變化2 中變?yōu)? 個(gè)渠池后蓄量最大變化僅為1.58 萬(wàn)m3，隨渠池長(zhǎng)度的減小，各渠池的蓄量變化更為均勻，閘門(mén)處的流量變幅更小，下游水深變化的滯后性顯著改善。

2）隨渠池長(zhǎng)度的減小，所有性能均成倍提升：整體穩(wěn)定時(shí)間大幅度減少，從4 個(gè)渠池的18 h 初穩(wěn)定到5 個(gè)渠池的11 h 初，再到8 個(gè)渠池的9 h 初；水位性能指標(biāo)MAE和NISE也顯著降低，對(duì)水位的控制效果更好；NIAQ值也顯著下降，原始渠道的最大值為14.721×10-3，變?yōu)? 個(gè)渠池后減小到13.610×10-3，而8 個(gè)渠池時(shí)僅為11.632×10-3。

3）同工況下原始渠道的目標(biāo)水深為2.70 m，變?yōu)? 個(gè)渠池后目標(biāo)水深增為2.82 m，8 個(gè)渠池后目標(biāo)水深達(dá)到2.93 m，水位變幅的減小使渠池可接受的流量變化范圍更大。

圖6 各變化下各渠池下游水深變化過(guò)程Fig.6 Change process of water depth downstream of each channel pool under each change

3 討論

在現(xiàn)有運(yùn)行方式中控制蓄量法靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)[17]，但是國(guó)內(nèi)外關(guān)于蓄量控制方面的研究相對(duì)較少，且多以單個(gè)渠池的蓄量為控制對(duì)象，沒(méi)有考慮到相鄰渠池間蓄量變化的相互補(bǔ)充能力，調(diào)蓄容量較為有限[12,19,21]。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上從直接法的角度出發(fā)，以多渠池的蓄量為控制對(duì)象，充分考慮相鄰渠池間的蓄量補(bǔ)充作用，對(duì)串聯(lián)渠道的多渠池蓄量平衡運(yùn)行方式進(jìn)行了探索研究，證實(shí)了多渠池蓄量調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)。

1）本研究中設(shè)定的各渠池的下游目標(biāo)水深是近乎完全相等的，但是在仿真中發(fā)現(xiàn)，僅調(diào)節(jié)渠池1、渠池2 要比調(diào)節(jié)整個(gè)渠道的效果優(yōu)，而降低各渠池的蓄量變化量能有效提升控制性能。以渠池蓄量變化量小為優(yōu)化目標(biāo)來(lái)優(yōu)化下游目標(biāo)水深，可在今后進(jìn)一步探討。

2）濟(jì)平干渠有多處進(jìn)洪閘，若遇緊急情況，可由多渠池蓄量平衡模式過(guò)渡到下游常水位運(yùn)行，增大渠池蓄水量，緩解洪水壓力，故以后可就不同運(yùn)行策略的多種運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換做進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

1）提出了一種串聯(lián)渠系多渠池蓄量平衡控制模式，此控制模式考慮了相鄰渠池間的蓄量補(bǔ)充，具有保證渠道各時(shí)刻總蓄量不變的同時(shí)使各渠池的下游目標(biāo)水深一致的特點(diǎn)，其原理具有簡(jiǎn)單、快速、魯棒性好、水位變幅小等優(yōu)點(diǎn)，適用于我國(guó)灌區(qū)的渠系運(yùn)行調(diào)度及輸配水工程的運(yùn)行管理。

2）多渠池蓄量平衡算法可以使渠池快速恢復(fù)穩(wěn)定；減少渠首水庫(kù)的調(diào)蓄壓力；各無(wú)量綱性能指標(biāo)整體較優(yōu)；該種運(yùn)行方式下目標(biāo)水深變化方向與流量變化方向相反，下游水深變幅相對(duì)較大，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)注意水位降幅。

3）根據(jù)蓄量變化計(jì)算閘門(mén)目標(biāo)流量變化時(shí)，對(duì)蓄量差乘以一定權(quán)重系數(shù)能有效降低流量超調(diào)，減少穩(wěn)定時(shí)間。

4）針對(duì)含有特長(zhǎng)渠池的渠道系統(tǒng)，本文應(yīng)用了改善各渠池長(zhǎng)度差異性的方法，將原渠池2 分為2 個(gè)子渠池后下游水深變化的滯后性顯著改善，渠道的整體穩(wěn)定時(shí)間大幅度減?。桓鳠o(wú)量綱性能指標(biāo)均不同程度的提高；下游實(shí)際水深和目標(biāo)水深的差值減小，使渠道能適應(yīng)更大的流量范圍；若進(jìn)一步縮小渠池間長(zhǎng)度的差異性，所有指標(biāo)均又顯著提升，下游水深變幅亦相對(duì)減小。