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申请/专利权人：长江勘测规划设计研究有限责任公司

摘要：本发明涉及大型输水工程设计及运行，尤其是涉及一种大型输水工程突发事故应急调度方法及监控系统。该监控系统包括输水通道、节制事故闸、退水通道、退水闸阀、通道控制线路、通道监测线路。设在输水通道上的监测装置，实时监测通道内监测点的流量和水位信息，并通过输水通道监测线路传输至控制器。设在退水通道上的监测装置，实时监测通道内监测点的水位信息，并通过退水通道监测线路传输至控制器。控制器根据收到的监测信息，根据调度逻辑，形成命令经由输水控制线路，实时操作节制事故闸的关闭过程和速度；经由退水控制线路实时操作退水闸阀开度大小，保障输水通道、退水通道在事故发生时快速控制险情、避免次生破坏。

主权项：1.一种大型输水工程突发事故监控系统，包括输水建筑物、设置在输水建筑物上的输水控制建筑物、设置在输水控制建筑物上游的退水通道和设置在退水通道上的退水控制建筑物，其特征在于：还包括用于控制输水控制建筑物开关速度的输水建筑物控制线路、用于控制退水控制建筑物开度大小的退水通道控制线路、输水建筑物监测线路和退水通道监测线路；所述输水建筑物上设有监测水位的若干输水监测装置，所述若干输水监测装置与控制器连接，形成输水建筑物监测线路；所述退水通道上设有监测水位的若干退水监测装置，所述若干退水监测装置与控制器连接，形成退水通道监测线路；所述输水监测装置布置在输水建筑物的上、下游端及中点，测量时间为一个时间间隔；所述输水建筑物监测线路测量：一个时间间隔内，上游测点前后水位，中游测点前后水位，下游测点前后水位，输水控制建筑物下游紧邻位置的流量；所述退水监测装置布置在退水通道的重点防护对象附近及堤防脆弱位置附近，测量时间为一个时间间隔；所述输水建筑物监测线路测量：一个时间间隔内，重点防护对象附近的退水通道内前后水位，堤防脆弱位置附近的退水通道内前后水位，退水控制建筑物下游紧邻位置的流量；所述输水建筑物控制线路、退水通道控制线路、输水建筑物监测线路和退水通道监测线路均通过控制器控制，所述控制器接受输水建筑物监测线路和退水通道监测线路测量并传递的信息，经过计算或者人工决策，输出流量控制目标通过输水建筑物控制线路和退水通道控制线路，控制输水控制建筑物和退水控制建筑物；大型输水工程突发事故的应急调度方法，包括以下步骤：A、以退水控制建筑物安全泄水流量Q退S为初始值，试算退水流量Q退S；主要通过两个循环C1及C2实现：a、C1循环以退水通道所有监测点水位为变量，若测量水位均不超过其临界值MaxZB2x,则退水流量增大ΔQ退；若超过临界值，则进入循环C2；b、C2循环针对超过MaxZB2x的情况，判断“可能造成田屋淹没”，并提交人工决策，是否可以增大MaxZB2x：若是，则采用增大后的MaxZB2x，再次进行C1循环；若否，则选定退水流量Q退，即保持现有退水控制建筑物的开度，保持现有监测点水位；B、以输水控制建筑物最大关闸速度MaxV关为初始值，试算安全关闸速度V关，主要通过两个循环C3及C4实现：C3循环以输水控制建筑物闸下输水建筑物监测点水位变幅为变量，若测点水位变幅有一个或几个超过其临界值MaxΔZB1x，则判断“可能造成衬砌破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许局部衬砌破坏：若否则输水控制建筑物关闸速度降低ΔV关；若是则采用增大后的MaxΔZB1x再次进行C3循环；当MaxΔZB1x不再允许增大，且测点水位变幅均小于MaxΔZB1x时，进入循环C4。C4循环以输水控制建筑物闸上输水建筑物监测点水位为变量，若测点水位有一个或几个超过其临界值MaxZB1x,则判断“可能造成漫溢或局部结构破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许漫溢或局部结构破坏：若否，则本时间间隔内维持输水控制建筑物开度不变；若是，则采用增大后的MaxZB1x再次进行C4循环；当均不超过，且未达到节制事故闸目标开度，则均可以V关继续关闭闸门直至达到目标开度。

全文数据：一种大型输水工程突发事故应急调度方法及监控系统技术领域[0001]本发明涉及大型输水工程设计及运行，尤其是涉及一种大型输水工程突发事故应急调度方法及监控系统。背景技术[0002]大型输水渠隧工程由有压及无压输水建筑物串联输水通道组成的，是我国山地、丘陵地区的大型输水工程的基本形式。大型输水工程输水流量大，且多有穿越城市、农村等人口密集区，输水干线一旦发生泄水将对沿线人民生命财产安全造成威胁，需要布置事故控制建筑物事故闸或者兼做事故闸的节制闸），研究事故应急调度措施，以应对可能发生的突发事件。[0003]—定条件下，输水工程必须通过沿线退水通道退水，当退水流量过大时，可能对退水通道两侧人民生命财产安全造成威胁；当退水流量过小时，可能造成输水通道内水位或水压力快速增加，造成敞流输水建筑物（明渠、渡槽漫溢、封闭无压输水建筑物无压输水隧洞、暗涵）出现明满流交替，建筑物结构安全受到威胁。[0004]退水通道多为天然河道或沟箐，受整治情况、人居侵占情况以及天然流量变化的影响，允许退水流量多变;另一方面，不同输水建筑物能够承受的水位或压力峰值、变化值也有不同。发明内容[0005]为解决以上问题，本发明提供一种大型输水工程突发事故应急调度方法及监控系统，有效监测输水通道上的水位情况，保障输水安全、减小突发事故威胁。[0006]本发明采用的技术方案是:一种大型输水工程突发事故的应急调度方法，包括以下步骤：[0007]A、以退水闸阀安全泄水流量Qms为初始值，试算退水流量Qm;主要通过两个循环及〇2实现：[0008]aXi循环以退水通道所有监测点水位为变量，若测量水位均不超过其临界值MaxZm，则退水流量增大ΔQfi;若超过临界值，则进入循环C2;[0009]13、：2循环针对超过MaxZB2x的情况，判断“可能造成田屋淹没”，并提交人工决策是否可以增大MaxZB2x:若是，则采用增大后的MaxZB2x，再次进行心循环;若否，则选定退水流量〇1，即保持现有退水闸阀的开度，以期监测点水位不超过临界值MaxZB2x;[0010]B、以节制事故闸设计最大关闸速度MaxV关为初始值，试算安全关闸速度V关，主要通过两个循环C3实现：[0011]C3循环以节制事故闸闸下监测点水位变幅为变量，若测点水位变幅Δ超过其临界值MaxAZBix，则判断“可能造成衬砌破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许局部衬砌破坏:若否则节制事故闸关闸速度降低AV关;若是则采用增大后的MaxAZBb^次进行C3循环；当MaxΔZBlx不再允许增大，且测点水位变幅均小于MaxΔZb1x时，进入循环C4。[0012][0013]C、关闸过程中，同时监测节制事故闸闸上输水通道测点水位，并控制闸门是否暂停关闭，通过C4循环实现：[0014]C4循环以节制事故闸闸上输水通道内监测点水位为变量，若测点水位有一个或几个超过其临界值MaxZBlx，则判断“可能造成漫溢或局部结构破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许漫溢或局部结构破坏:若否，则本时间间隔内维持节制事故闸开度不变;若是，则采用增大后的MaxZB1^次进行C4循环；[0015]当测点水位均不超过，则均可以以V关继续关闭节制事故闸直至达到目标开度。[0016]—种大型输水工程突发事故监控系统，包括输水通道有压及无压输水建筑物串联）、设置在输水通道上的节制事故闸、设置在退水通道上的退水闸阀，其特征在于:还包括用于传输节制事故闸开度命令的输水通道控制线路、用于传输退水闸阀开度命令的退水通道控制线路、用于传输输水通道监测点水位流量信息的输水通道监测线路、用于传输退水通道监测点水位流量信息的退水通道监测线路，控制器根据输水通道监测线路和退水通道监测线路的监测信息形成控制输水通道控制线路和退水通道控制线路的命令调度逻辑。[0017]作为优选，所述输水监测装置布置在每一渠段输水通道被节制事故闸划分为渠段），闸前输水通道的上、下游端及中点附近;间隔一个时间步长测量一次；[0018]所述输水通道监测线路测量:每一时刻（间隔一个时间步长），重点防护对象附近的退水通道测点水位，堤防脆弱位置附近的退水通道测点水位，退水闸阀过流量。[0019]进一步的，所述退水监测装置布置在退水通道的重点防护对象附近及堤防脆弱位置附近，间隔一个时间步长测量一次；[0020]所述输水通道监测线路测量:每一时刻（间隔一个时间步长），重点防护对象附近的退水通道测点水位，堤防脆弱位置附近的退水通道测点水位，退水闸阀过流量。[0021]更进一步的，所述输水通道控制线路、退水通道控制线路、输水通道监测线路和退水通道监测线路均与控制器相连，所述控制器接受输水通道监测线路和退水通道监测线路测量并传递的信息，经过计算或者人工决策，输出流量控制目标，并通过输水通道控制线路和退水通道控制线路，控制节制事故闸和退水闸阀。[0022]本发明取得的有益效果是:通过实时监测退水过程中，退水通道测点水位，可以在兼顾退水通道及周边安全同时，超越设计退水流量退水，以期更快速度退水、减小节制事故闸上游输水通道内壅积水量;通过实时监测输水通道测点水位及降幅，可以在兼顾输水通道（串联的输水建筑物结构安全同时，超越安全关闸速度关闸，以期尽快截断水流下泄、以减小对下游影响。附图说明[0023]图1为本发明的大型输水工程突发事故监控系统的示意图；[0024]图2、图3为每一时刻（间隔一个时间步长应急调度控制命令生成的逻辑流程图。具体实施方式[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。[0026]如图1所示，本发明的一种大型输水工程突发事故监控系统，是针对大型明流输水工程，可以简化为一个明流开敞或封闭）输水通道D即输水建筑物）、一个退水通道E、一个节制事故闸F和一个退水闸阀G。[0027]输水通道D内水位过大一般于节制事故闸F上游最早出现），会导致漫溢或局部结构破坏;输水通道D水位降幅过大最易出现在节制事故闸F后紧邻位置），会造成衬砌破坏。退水通道E退水流量过大退水闸阀G开度过大），会造成退水通道周围田、屋淹没。[0028]本发明的一种大型输水工程突发事故监控系统，包括设置在输水通道D上的节制事故闸F、设置在节制事故闸F上游的退水通道E、设置在退水通道E上的退水闸阀G、用于控制节制事故闸F关闸速度的输水通道控制线路^、用于控制退水闸阀开度大小的退水通道控制线路A2、输水通道监测线路B1和退水通道监测线路B2,[0029]输水通道D上设有监测水位的若干输水监控装置，若干输水监控装置D与控制器连接C，形成输水通道监测线路A1;退水通道E上设有监测水位的若干退水监控装置，若干退水监控装置与控制器C连接，形成退水通道监测线路。[0030]在一实施例中，输水监测装置布置在输水通道D的上、下游端及中点，测量时间为一个时间间隔（本实施例中一个时间间隔为15分钟〜1小时）；输水监测装置布置在渠段上、下游端及中点，通过布置的水位测点，可以测量上游测点ΛΤ时间前后水位：；中游测点ΛΤ时间前后水位.下游测点ΛΤ时间前后水位节制事故闸F下游紧邻位置的流量Qb1。[0031]监测线路出向控制器C输入输水通道退水流量测量值Qb1，各测点水位的时间系列值，其中X代表测点位置，t代表测量时刻。在投资充裕时，可进一步加密测点、增加测量频率以增加实测数据量（可用于提高控制器计算精度）。[0032]在一实施例中，退水监测装置布置在退水通道E的重点防护对象附近及堤防脆弱位置附近，测量时间为一个时间间隔本实施例中一个时间间隔为15分钟〜1小时）。退水通道监测线路出连接并传输退水监测装置的监测值至控制器C，退水通道监测对象，包括但不限于重点防护对象附近的退水通道内ΛΤ时间前后水位；退水通道堤防脆弱位置附近的通道内ΛΤ时间前后水位；退水闸阀G下游紧邻位置的流量QB2。[0033]监测线路出向控制器C输入退水通道退水流量测量值QB2,各测点水位的时间系列值：，其中X代表测点位置，t代表测量时刻。在投资充裕时，可进一步加密测点、增加测量频率以增加实测数据量（可用于提高控制器计算精度）。[0034]在一实施例中，控制器C采用电脑或者手机app，输水通道控制线路A1、退水通道控制线路如、输水通道监测线路B1和退水通道监测线路B2均通过控制器C控制，控制器C接受输水通道监测线路B1和退水通道监测线路B2测量并传递的信息，经过计算或者人工决策，输出流量控制目标通过输水通道控制线路A1和退水通道控制线路A2，控制节制事故闸F和退水闸阀G。[0035]如图2-3所示，一种大型输水工程突发事故的应急调度方法，包括以下步骤：[0036]A、以退水闸阀安全泄水流量Qis为初始值，试算退水流量fti，主要通过两个循环及实现C1在保证退水通道水位不超限条件下，通过试算增大退水流量;C2当出现水位超限时，提交控制人员决策是否可增大水位限制;）：[0037]aXi循环以退水通道所有监测点水位为变量，若测量水位均不超过其临界值MaxZB2X,则退水流量增大ΔQt;若超过临界值，则进入循环C2;[0038]13、：2循环针对超过MaxZB2x的情况，判断“可能造成田屋淹没”，并提交人工决策，是否可以增大MaxZB2x:若是，则采用增大后的MaxZB2x，再次进行循环;若否，则选定退水流量〇1，保持现有退水闸阀开度，保持现有监测点水位；[0039]B、以节制事故闸最大关闸速度MaxV关为初始值，试算安全关闸速度V关，主要通过两个循环C3及C4实现C3在保证节制事故闸下输水通道不出现衬砌破坏或有限衬砌破坏条件下，确定最大关闸速度;C4在保证节制事故闸上输水通道不出现敞流段满溢或封闭段水压力过大条件下，关闭闸门至目标开度）：[0040]C3循环以节制事故闸闸下输水通道监测点水位变幅为变量，若测点水位变幅有一个或几个超过其临界值MaxAZb1x，则判断“可能造成衬砌破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许局部衬砌破坏:若否则节制事故闸关闸速度降低AV关;若是则采用增大后的Max△Zb1^次进行C3循环；[0041]当MaxAZb1x不再允许增大，且测点水位变幅均小于时，进入循环C4;[0042]C、节制事故闸关闸过程中，同时监测节制事故闸闸上输水通道测点水位，并控制节制事故闸闸门是否暂停关闭，通过C4循环实现：[0043]C4循环以节制事故闸闸上输水通道内监测点水位.为变量，若测点水位有一个或几个超过其临界值MaxZBlx，则判断“可能造成漫溢或局部结构破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许漫溢或局部结构破坏:若否，则本时间间隔内维持节制事故闸开度不变;若是，则采用增大后的MaxZB1^次进行C4循环；[0044]当测点水位均不超过，则均可以以V关继续关闭节制事故闸直至达到目标开度。[0045]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

权利要求：1.一种大型输水工程突发事故的应急调度方法，包括以下步骤：A、以退水闸或退水阀安全泄水流量Qas为初始值，试算退水流量Qrn;主要通过两个循环及：2实现：aAi循环以退水通道所有监测点水位为变量，若测量水位均不超过其临界值MaxZB2X,则退水流量增大ΔQt;若超过临界值，则进入循环C2;b、Cdj|环针对超过MaxZB2x的情况，判断“可能造成田屋淹没”，并提交人工决策是否可以增大MaxZB2x:若是，则采用增大后的MaxZB2x，再次进行循环;若否，则选定退水流量〇1，即保持现有退水闸或退水阀的开度，以期监测点水位不超过临界值MaxZB2x;B、以节制闸或事故闸设计最大关闸速度MaxV关为初始值，试算安全关闸速度V关，主要通过两个循环C3实现：C3循环以节制事故闸闸下监测点水位变幅i为变量，若测点水位变幅超过其临界值MaxΔΖΒ1χ，则判断“可能造成衬砌破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许局部衬砌破坏:若否则节制闸或事故闸关闸速度降低ΔV关;若是则采用增大后的Max△Zb1x再次进行C3循环；当MaxΔZb1x不再允许增大，且测点水位变幅！均小于MaxΔ2此时，进入循环C4〇C、关闸过程中，同时监测节制闸或事故闸闸上输水通道测点水位，并控制闸门是否暂停关闭，通过C4循环实现：C4循环以节制闸或事故闸闸上输水通道内监测点水位为变量，若测点水位有一个或几个超过其临界值MaxZBix，则判断“可能造成漫溢或局部结构破坏”，并提交人工决策，判断是否可以允许漫溢或局部结构破坏:若否，则本时间间隔内维持节制闸或事故闸开度不变;若是，则采用增大后的1^1再次进行C4循环；当测点水位均不超过，则均可以以V关继续关闭节制闸或事故闸直至达到目标开度。2.—种大型输水工程突发事故监控系统，包括输水通道、设置在输水通道上的节制闸或事故闸、设置在节制闸或事故闸上游的退水通道和设置在退水通道上的退水闸或退水阀，其特征在于:还包括用于传输节制闸或事故闸开度命令的输水通道控制线路、用于传输退水闸或退水阀开度命令的退水通道控制线路、用于传输输水通道监测点水位流量信息的输水通道监测线路和用于传输退水通道监测点水位流量信息的退水通道监测线路，控制器根据输水通道监测线路和退水通道监测线路的监测信息形成控制输水通道控制线路和退水通道控制线路的命令调度逻辑。3.根据权利要求2所述的大型输水工程突发事故监控系统，其特征在于:输水监测装置布置在每一渠段节制闸或事故闸闸前输水通道的上、下游端及中点附近；间隔一个时间步长测量一次。所述输水通道监测线路测量:每一渠段一个时间步长的上游端测点水位、中点附近测点水位、下游端测点水位、节制闸或事故闸过流量。4.根据权利要求2或3所述的大型输水工程突发事故监控系统，其特征在于：退水监测装置布置在退水通道的重点防护对象附近及堤防脆弱位置附近，每隔一个时间步长测量一次；所述输水通道监测线路测量:一个时间步长，重点防护对象附近的退水通道测点水位，堤防脆弱位置附近的退水通道测点水位，退水闸或退水阀过流量。5.根据权利要求4所述的大型输水工程突发事故监控系统，其特征在于:所述输水通道控制线路、退水通道控制线路、输水通道监测线路和退水通道监测线路均与控制器相连，所述控制器接受输水通道监测线路和退水通道监测线路测量并传递的信息，经过计算或者人工决策，输出流量控制目标，并通过输水通道控制线路和退水通道控制线路，控制节制闸或事故闸，以及退水闸或退水阀。

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