南水北調(diào)中線冰情綜合分析平臺研究.pdf

1、南水北調(diào)中線工程冬季輸水時有發(fā)生冰塞、冰壩等冰害的風險。冰期運行安全涉及到工程運行管理的各個環(huán)節(jié)，僅基于人防、物防來保證渠道冬季輸水安全是不夠的，為此中線干線工程計劃布設不少于5000個傳感器和工程設備，監(jiān)測渠道實時狀況。然而，目前缺乏有效利用這些傳感器和工程設備來保證渠道安全的技術(shù)手段，因此本文將工程冬季運行時異常識別與預警、溯源、應急的需求與傳感器等多源信息的利用結(jié)合起來，基于理論分析、數(shù)值模擬、圖像處理等手段，在深入分析冰期輸水主

2、要機理及過程的基礎(chǔ)上，重點研究了冰期輸水深層綜合分析平臺的構(gòu)建。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)分析了工程冰期輸水時存在的風險并對渠道實時冰情綜合分析能力進行了研究。提出了按成因分類的異常模式分類方法，獲得了中線冰期異常模式構(gòu)成:冰花堆積型異常模式、失穩(wěn)-冰塊堆積型異常模式、自然-冰塊堆積型異常模式。綜合前期研究成果，構(gòu)建了異常模式指標體系并確定了各指標閾值。依托于數(shù)值模擬、圖像處理等手段，制定了異常模式識別、預警流程。

3、>　　(2)研究了京石段冰害風險空間分布。提出了改進的指標量化方法，利用模糊評價理論對中線京石段單元渠道及渠段的冰害堆積風險進行了研究，結(jié)果表明:單元渠道的冰害風險可分為5級，西黑山節(jié)制閘-瀑河倒虹吸節(jié)制閘渠段及墳莊河節(jié)制閘-南拒馬節(jié)制閘渠段的相對風險最大。
　　(3)耦合水動力學、冰水力學、熱力學、等理論，構(gòu)建了中線冰情演變數(shù)值模型并對模型進行了驗證。通過建立渠道的氣、水、冰的熱傳導方程、水溫控制方程、非恒定流運動方程、浮冰輸移

4、及冰蓋發(fā)展方程，構(gòu)建了一維冰期輸水模型，結(jié)合南水北調(diào)中線工程，系統(tǒng)模擬了典型年渠道初冰、冰蓋形成、發(fā)展和消融總過程，利用冰期運行日報獲得的實測數(shù)據(jù)對模型進行驗證，驗證結(jié)果表明:模擬結(jié)果與實測結(jié)果吻合的較好，模型的計算精度能夠滿足計算分析與工程應用的要求。
　　(4)研究了中線冰情演變數(shù)值模型實時校正方法。將卡爾曼濾波技術(shù)與模型水溫模擬理論相結(jié)合，以水溫為狀態(tài)向量對南水北調(diào)中線工程典型渠段水溫模擬過程進行了實時校正?；谥芯€工程海量