河工模型尾门水位控制系统的设计与研究

为了提高河工模型试验自动控制的水平,确保试验过程的精确性,自主开发了尾门水位控制系统。通过研究尾门结构,采用尾门水位的PID调节算法,结合拉格朗日插值方法,实现了尾门水位的自动控制。恒定流和非恒定流试验结果表明:该控制系统保证了尾门水位控制的快速性和稳定性;提高了试验精度,其尾门水位控制重复精度<1 mm;该系统可使河工模型研究试验的可重复性得到提高,且提高了试验效率,节约了试验成本。     

河工模型试验水槽尾门控制系统设计研究

水槽是河工模型试验中不可缺少的设备。为提高试验水槽的自动控制水平,确保试验过程的准确性,通过研究尾门结构,分析尾门水位特性,采用拉格朗日插值运算和PID调节算法对栅板式尾门进行了设计研究,完成了试验水槽尾门控制系统的设计与开发,实现了尾门水位的自动控制,保证了尾门水位控制的快速性和稳定性（尾门水位控制重复误差小于1 mm）。该河工模型试验水槽尾门控制系统已在恒定流和非恒定流等多个河工模型试验中广泛应用。     

河工模型量测与控制技术研究进展

对近年来河工模型量测与控制技术在研究进展进行回顾与评述，并介绍了作者的测控系统及其特点，对此类系统的各个主要组成部分，如流量、流速-水位测控和尾门、口门控制等进行比较归类，并简要介绍了作者最近研究成功的红外线流速传感器、分布式流速采集系统以及工控组态软件在河工模型测控系统中的应用效果。     

模型尾门水位控制方法研究

本文以重庆港河工模型试验中尾门水位控制问题为例,从现代控制理论角度探讨了河工模型微机控制系统中有关建立数学模型、动态参数估计和最小方差调节器的实现方法.经实际应用检验,这些方法理论基础坚实,跟踪控制可靠,精度较高,且实施步骤简单.     

基于PID参数自整定的河工模型尾门控制

设计了尾门自动控制系统,运用水位仪实时采集尾门水位数据,反馈调节电机转速驱动翻板门,实现水位控制。采用PID模型作为电机转速控制器,测试了固定PID参数条件下,系统在平原河流和山区河流河工模型中水位控制效果,山区河流水位最大控制偏差达到1.3 mm,无法满足规范要求。针对该问题运用产生式学习法总结了尾门控制中PID参数调节规则,构建了以水位跟踪偏差、水位涨落速度、涨落预期及跟踪相位为关键要素的知识库,确立了12条控制策略。尾门控制时根据实测数据与知识库规则自主选择对应控制策略,实现PID参数的自整定。工程实践表明,基于PID参数自整定的尾门控制系统水位控制最大偏差为0.5 mm。     

WJZK流量水位自动控制系统在河工模型试验中的应用

介绍了由计算机和PLC组成的WJZK流是水位自动控制系统，并说明了控制系统的构成和用组态软件完成控制，动态实时显示以有进行数据处理的方法。该系统已成功应用于北江新沙洲河段整治工程动床模型试验，北江芦苞黄塘险段河道整治工程动床模型试验中，并取得了令人满意的效果。     

几种新型量测仪器在河工模型试验中的应用

对长江防洪模型中地形测量系统、流速测量系统和泥沙测量系统中利用的URI-Ⅲ三维地形测量系统、UPIV测流系统、光学后向散射仪、激光粒度分析仪等几种新型仪器的原理、组成及其应用情况进行了介绍.新型量测仪器缩短了试验数据提取和分析的时间,但三维地形测量系统难以测量曲率和宽深比变化较大的河工模型,UPIV测流系统不宜应用在过高含沙量和过深的水流中,0BS受模型沙颜色的影响较大、其反演的含沙量不一定能代表河流中测点的含沙量.     

河工模型试验供水供沙系统的自动化控制

介绍了一种采用自动化、智能化改造原来落后的河工模型试验供水供沙系统的成功方案。该方案包括自动供水系统与流量调节控制、尾水水位调节控制、自动加沙控制以及多对象多参量的综合协调控制。该系统实现了模型试验供水供沙全程自动控制,有效提高了试验效率和试验控制的精度。     

基于DPIV的河工模型试验流速数据处理与分析

利用水流运动的基本规律,对DPIV测量结果中的错误信息进行了判别和剔除;以MATLAB为工具,采用流体运动的连续性方程、Kriging方法等对剔除错误信息后的有效数据进行离散数据点的网格插值,可得到全流场以及各个量测断面的流速分布;利用计算水力学理论,进一步探讨了流线、等流速线、涡度和涡线等流场特征参数的计算方法。     

南水北调穿黄模型检测与控制自动化系统

 为了提高河工模型检测与控制自动化水平，采用机电式自动跟踪水位计及自行设计的异形板结构掺沙阀门，自适应PID算法和独特的控制流程，以每级流量时间为基础，设计出了一个集流量、掺砂、水位检测与控制为一体的全自动控制系统。系统水位控制精度达到0.1mm，能在7min左右使水位达到稳定。应用于南水北调穿黄河工模型后，各项指标均满足系统设计要求。     

基于GA-Elman的河流水位预测方法研究

河流水位的变化过程是一个复杂的非线性过程,传统的神经网络预测存在误差较大、收敛速度慢、稳定性差等问题。为了实现对河流水位的有效预测,提出基于遗传算法(GA)优化Elman神经网络的河流水位预测模型。将GA与Elman网络进行有效结合,解决了单一Elman网络存在的不足。选取永定河的监测站点水文数据对河流水位进行预测与检验,并分别将其与Elman网络与BP网络预测结果进行对比。对比结果表明:GA-Elman水位预测模型的收敛速度快、精度高,可根据预测结果实现对水库、拦河闸合理调用,实现对河流水资源的有效配置,以满足灌溉、发电、防洪等工作的需求。     

不同整治工程条件下赣江尾闾河网水流特性试验研究

赣江尾闾为冲积性多级分汊型河道,分为西河、东河。西河在裘家洲头,分西支和北支;东河在杨子洲头,分中支和南支。近年来人类各类活动使得赣江尾闾水文情势发生根本变化,对下游水资源利用、水生态环境等带来一系列影响。为了研究赣江尾闾综合整治工程对河段水流特性的影响,采用物理模型试验,重点分析了赣江尾闾河道在不同整治方案下的洪水位、分流比、流速分布等对河网河势的影响。试验结果表明:赣江尾闾北支控堵整治方案对各支沿程洪水位、分流比、流速分布影响较大;而南支疏浚、四支建闸的影响较小,南支疏浚后对工程河段内流速分布的影响主要在于主流线向左岸偏移,而对断面最大流速的影响较小。试验成果对优化整治工程方案具有重要参考作用。     

坡体位移对库水位变化响应的模型试验研究

根据三峡水库的运行情况,以三峡库区某一滑坡为原型,用模型试验的方法模拟了滑坡体各部分的位移对水库水位变化的响应情况。试验采用位移传感器和非接触式光学测量法两套位移测量系统来监测滑坡体的位移。分析了滑坡体在库水位影响下的位移特征,并得出了滑坡体在库水位变化过程中位移发展的一般规律,试验发现大部分的位移发生在水库水位上升阶段和消落阶段,水位稳定在135m和175m的过程中滑坡体的位移变化不明显。     

河工模型供水系统变频节能改造能效分析

详细分析了河工模型试验供水系统调节阀模式和变频调节模式2种流量控制方式的能耗情况。结果表明,传统调节阀模式能源利用效率低,造成较大的电能浪费和设备的磨损,而采用变频流量调节技术,直接根据流量的大小控制水泵转速, 最大限度节省了供水过程的能耗,平均节能效率高达69%以上,对于能耗较大的河工模型试验供水系统来说,变频调节的节能效益十分显著,具有借鉴和应用推广的价值。     

气介式超声波水位计在不同河流中的应用

气介式超声波水位计是一种非接触式水位遥测设备,通过对该设备在新疆不同河流中的应用情况对比分析和总结,得出以下结论：气介式超声波水位计在平原性河流中适用性较好;在具有陡涨陡落性质的山区性河流中使用时,水位数据精度较高,稳定性较好;在起伏度较大河流中使用,采集的数据误差较大。最后提出在具体使用过程中的注意事项。     

复式节制闸在联接段7#隧洞弃水控制中的应用

万家寨引黄工程联接段上段43.5km为有压管道输水，而长13.5km的7#隧洞为明流输水，当7#隧洞下游呼延水处理厂发生紧急事故时，有很大一部分弃水会排泄，为了减少弃水损失，本文介绍了7#隧洞出口的复式节制闸的调蓄弃水量的设计方案。     

浅谈山区型河流水位计的选型

阐述了山区型河流对水位计的特殊要求,并结合山区型河流的特性,对常见的水位计进行了多方面的分析比较,从而得出山区型河流水位计的选型。