科技与人才
Technology and Talent

复杂河网水力调控关键技术与实践

我国平原河网地区人口密集、经济发达。随着城镇化进程的加快,河网受人类活动的影响逐渐加大,洪涝灾害、水资源紧缺和水生态环境恶化等水问题十分突出,严重制约了区域社会经济的可持续发展。水力调控作为保障河流安全的一种经济有效的非工程措施,可利用天然水位差和闸坝泵工程快速改变天然来水来沙过程和河道水动力条件,从而降低洪涝灾害损失、提高水资源利用率、改善河道水质。然而,水力调控涉及复杂河网水动力过程和闸坝泵工程群动态联合调控等复杂因素,水力调控十分困难,特别是需满足防洪、排涝、供水、通航、生态环境保护等的多目标水力调控更加困难,还没有成熟的理论和技术可借鉴。因此,研究和发展复杂河网水动力模拟理论方法、构建多目标闸坝泵工程群协同水力调控技术体系,已成为区域水资源综合利用和保障河流安全的亟待解决的关键技术难题。

课题针对流域内广泛分布的河道、湖泊、行蓄洪区、圩区及水利工程等多要素多尺度耦合的难题,建立了水动力特征时间尺度通用计算公式、一二维双向反馈算法和嵌套域尺度选择及其敏感性评价方法,开发了流域尺度通用河网水动力数学模型,建立了基于遗传算法的多参数智能反演方法和复杂河网水流状态校正模式,发展了复杂河网的水动力模拟理论方法。主要研究内容包括:流域尺度通用河网水动力数学模型、复杂河网水力智能调控方法和调控模式、水闸运行优化技术、复杂河网水力调控决策支持系统。取得的主要成果:开发了水动力模型、水力智能调控模型协同耦合的复杂河网水力调控决策支持系统,为淮河流域防洪除涝、水资源配置、水环境生态保护等提供了技术保障。

成果的先进性及创新点:

1)针对多边界-多目标-多工程间非线性影响难题,将流域水动力模型与智能方法相结合,揭示了多边界、多工程作用下的河网水动力过程,构建了多目标平衡模式以及多工程分级调控预案库,创建了具有先验知识和智能化等特征的复杂河网水力智能调控方法和多种调控模式。

2)提出了通用闸泵调控运行模拟算法,实现了流域水动力模型和多目标水力调控模型之间的通信互馈,发明了卧倒门闸下射流清淤装置和悬挂式水力自控系列闸门等水闸运行优化技术,为复杂河网水力调控开拓了新思路。

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