南水北调中线干线工程建设管理局 北京市 100038
摘要：南水北调中线工程具有输水线路长、无在线调蓄水库、渠池调蓄能力有限、水力滞后严重等特点，事故工况下，若调控不当，会出现水位迅速上涨，极端情况下有出现漫堤和破坏渠道衬砌的风险。本研究通过Visual Studio平台开发京石段应急调度程序，通过模拟不同应急策略情况下，沿线各渠池水位涨落特性，不仅可为优化应急预案和制定应急调度策略提供科学依据，也可增强运行调度人员的感性认识，为运行调度人员应急调度方案库的建立和快速、科学应对紧急事件提供技术支撑。
关键词：应急调度；模拟；Visual Studio；京石段工程；调蓄
1 引言
南水北调中线京石段渠道南起古运河节制闸，末端为惠南庄泵站，总长228.9km。沿线14道节制闸和1座泵站将渠道分为14个渠池，由于中线总干渠缺少在线水库，调蓄能力有限，惠南庄泵站事故停机时，京石段下游渠段面临着水位迅速上涨，甚至漫堤的危急局面。本文以中线总干渠京石段工程为研究对象（上至古运河节制闸，下至惠南庄泵站前池），建立京石段闸控水力仿真模型，开发京石段应急调度运用系统。该系统能够模拟北京段突发事故停泵以及旁通流道开启条件下的入京流量减少情况下，京石段沿线节制闸、控制闸、分水口、退水闸的启闭操作及其引起的水力响应过程。
2 明渠系统非恒定流控制方程及模型建立
2.1非恒定流控制方程求解及其离散
无侧向入（出）流明渠非恒定流模型的控制方程可以写成：
明渠非恒定流控制方程可以采用差分方法求解[1]，其中，应用最广泛的是普里斯曼隐式差分格式。具体来说是以流程距离为横坐标，时间为纵坐标，根据原始资料情况、计算精度和稳定性的要求，选取空间步长和时间步长，在自变量上构成矩形网格，如图1所示。
式（9）和（10）为离散方程最终形式，离散方程求解采用追赶法，求解过程可分为两步：第一步从上游边界条件起，顺次求解；第二步从下游边界条件出发，由递推表达式（9）和（10）依次递减求得。
2 对象建模与开发语言
建筑物的功能不同，其控制方程也不同。为了提高系统的封装性和可维护性，有必要采用面向对象技术开发京石段应急调度运用系统，即将调度模型分解为多个对象（或组件）。
本系统拟采用C#语言开发，综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。
3 主要参数分析
以京石段节制闸为例，其原始数据的率定结果如图3.1示，从图中可见，放水河节制闸的过闸流量传感器在部分时段内存在系统偏差。结合上、下游节制闸的过程流量测量结果，剔除放水河节制闸不合理的流量测量值，则率定曲线见图3.2，图中可见，剔除不合理观测结果后，率定曲线规律性很好。说明采用无量纲计算公式率定节制闸的过闸流量系数，可帮助我们分析原始数据的合理性，提高流量系数的率定精度。
4 结 论
本研究基于C#语言和Visual Studio平台开发了京石段应急调度运用系统，并利用该系统简要分析了惠南庄泵站事故断电情况下京石段渠道内的水力特性，主要结论如下：
1）过闸流量公式采用无量纲公式，有助于甄别数据的有效性，不仅简化了流量率定过程，也提高了流量的计算精度。
2）渠道输水过程过程中，若节制闸开度不变，则渠道内的水位呈波动变化，变化的周期与渠道的容积有关，渠道容积越大，周期越长，反之，周期越短。
参考文献
[1]李炜。水力计算手册（第二版）[M]。中国水利水电出版社，北京，2006。
[2]穆祥鹏，陈文学，崔巍等。弧形闸门流量计算方法的比较与分析[J]。南水北调与水利科技，2009，10（5）：20-22。
论文作者:高林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/27
标签：流量论文; 方程论文; 泵站论文; 南水北调论文; 渠道论文; 中线论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;