一种大型输水工程突发事故监控系统技术方案

本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种大型输水工程突发事故监控系统
本专利技术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监控系统。
技术介绍
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。一定条件下，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。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。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种大型输水工程突发事故监控系统，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。本专利技术采用的技术方案是：一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。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；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。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；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。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。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/阀安全泄水流量Q退S为初始值，试算退水流量Q退；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，即保持现有退水闸/阀的开度，以期监测点水位不超过临界值MaxZB2x；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：C3循环以节制/事故闸闸下监测点水位变幅Δ为变量，若测点水位变幅Δ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：若否则节制/事故闸关闸速度降低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Δ均小于MaxΔBZ1x时，进入循环C4。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：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节制/事故闸开度不变；若是，则采用增大后的MaxZB1x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/事故闸直至达到目标开度。本专利技术取得的有益效果是：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。附图说明图1为本专利技术的大型输水工程突发事故监控系统的示意图；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。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，本专利技术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。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。本专利技术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A1、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，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。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△T时间前后水位及中游测点△T时间前后水位及下游测点△T时间前后水位及节制/事故闸F下游紧邻位置的流量QB1。监测线路B1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)。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B2连接并传输退水监测装置的监测值至控制器C，退水通道监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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。

【技术特征摘要】
1.一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。2.根据权利要求1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...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫弈博，胡向阳，黄会勇，曹正浩，张娜，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42