一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法技术

一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，基于船闸泄水波运行规律、船闸泄水波数据库、船舶调度规则、船舶发航行驶过程及船闸运行工艺约束条件，建立船闸运行船舶调度复合运算模型；采集船闸上下游实时水位，在当日闸次计划中选取目标闸次，计算目标闸次首级闸门开终时间，代入建立的船闸运行船舶调度复合运算模型，计算目标闸次开始泄水的时间；采集过闸船舶信息，基于船闸上、下游实时水位及计算的目标闸次开始泄水的时间，计算航道最小水深和水深变化过程，推算船舶过闸最佳发航时间、或者船舶下行出闸最佳时间。本发明专利技术在保证船闸高效运行和船舶航行安全的前提下，降低船闸泄水波对船舶过闸不利影响，有效提升航道及船闸通过能力。船闸通过能力。

【技术实现步骤摘要】
一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法


[0001]本专利技术涉及通航调度
，具体涉及一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法。

技术介绍

[0002]对于高水头船闸，船闸下引航道狭而窄，如船闸泄水设施出口布设于航道中，船闸运行过程中闸室水量全部泄于航道，泄水开始后航道内水位过程线形如波浪，有明显高于或低于正常水位的峰谷形态。由于引航道的盲肠边界特性，泄水产生的波在引航道两端往返运动，形成往复流。
[0003]水运在大宗散货长距离运输上比较优势明显，船舶吨位快速增大，船舶吃水越来越大，这些对航道维护水深的提高提出了更加迫切的要求。船闸泄水波周期性的波动，对引航道通航造成影响，如不考虑泄水波发生后，航道通航水深陡然降低，过闸船舶航行安全无法保障。如过于考虑船闸泄水波对通航的不利影响，降低维护水深，航道及船闸通过能力降低，将使枢纽通航需求矛盾更加突出，船舶待闸形势更加严峻。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，该方法通过建立船闸运行船舶调度复合运算模型，在保证船闸高效运行和船舶航行安全的前提下，降低船闸泄水波对船舶过闸不利影响，科学利用船闸引航道水深，有效提升航道及船闸通过能力。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：基于船闸泄水波运行规律、船闸泄水波数据库、船舶调度规则、船舶发航行驶过程及船闸运行工艺约束条件，建立船闸运行船舶调度复合运算模型；
[0008]步骤2：采集船闸上下游实时水位，在当日闸次计划中选取目标闸次，计算目标闸次首级闸门开终时间，代入步骤1建立的船闸运行船舶调度复合运算模型，计算目标闸次开始泄水的时间；
[0009]步骤3：采集过闸船舶船位、船舶航速、装载吃水信息，基于船闸上、下游实时水位及步骤2计算的目标闸次开始泄水的时间，计算航道最小水深和水深变化过程，推算船舶过闸最佳发航时间、或者船舶下行出闸最佳时间。
[0010]还包括步骤4：闸次计划编制完成后，根据船闸上下游水位预测，通过船闸运行船舶调度复合运算模型推算闸次计划中各闸次泄水后船闸下引航道实时水深变化过程，基于船闸运行安全、高效及运行时间可控原则，提前对闸次计划进行适配调整。
[0011]通过船闸下引航道沿程水位感应器监测航道瞬时水位数据，当监测航道实时水深低于船闸运行船舶调度复合运算模型计算航道实时最小水深时，修正船舶过闸调度方案，延缓船舶上行进入引航道或下行出闸时间。
[0012]所述步骤1中，船闸泄水波运行规律包括：
[0013]1)船闸泄水时，泄水波波幅λ与船闸泄水流量Q及引航道实时水深h
s
存在对应关系，泄水波波幅随船闸泄水流量Q的增大而增大，随航道实时水深h
s
的增大而减小；
[0014]2)当船闸联合泄水时，按照波浪叠加抵消原理，当后闸泄水时间与前闸相隔1/4个周期及以上时间时，船闸泄水波减弱；
[0015]3)船闸泄水波波幅λ沿程减小，其中下引航道直线段降幅较小，基于船舶航行安全考虑，视其为不变，进入口门区后迅速减小，至航道交汇处波幅变为0；
[0016]4)船闸泄水波波幅λ随时间衰减，由于其属于重力波，波峰幅值λ
峰
小于波谷幅值λ
谷
，λ
峰
、λ
谷
衰减过程线符合阻尼振动曲线，λ
峰
衰减速度小于λ
谷
衰减速度，λ
谷
衰减较快，第二个周期即衰减为第一个周期的一半。
[0017]所述步骤1中，船闸泄水波数据库的建立方法如下：
[0018]S1.1:按照调度运用需求，在船闸上游静水位置布设水位感应器，自动采集船闸上游静水水位Z
上
，在船闸下游静水位置以及下引航道下闸首至引航道口门区沿程布设多组水位感应器，自动采集船闸下游静水水位Z
下
及船闸泄水波第一个周期运行至波峰、波谷时的水位Z
峰
、Z
谷
，且λ
峰
＝Z
峰
‑
Z
下
，λ
谷
＝Z
谷
‑
Z
下
,λ
峰
为船闸泄水波第一个周期的波峰幅值，具体计算方法为λ
峰
＝Z
峰
‑
Z
下
；λ
谷
为船闸泄水波第一个周期的波谷幅值，具体计算方法为λ
谷
＝Z
谷
‑
Z
下
；
[0019]S1.2:根据《船闸输水系统设计规范》(JTJ306
‑
2001)，计算对应情况下船闸最大泄水流量Q
max
，基于长时段船闸实际运行记录积累船闸单泄条件下泄水波运行数据，通过多样本分析，基于船舶安全考虑，修正泄水波运行数据构建船闸泄水波数据库。
[0020]一个完整的多线船闸泄水波数据库A，设其船闸线数为i，包含各线船闸子泄水波数据库A1、A2、A3……
A
i
，每线船闸子泄水波数据库包含n
i
组泄水波运行数据，则船闸子泄水波数据库A
i
表示为多对象的子集合为：
[0021]A
i＝
{A
i
(Z
i1上
、Z
i1下
、Q
maxi1
、λ
i1峰
、λ
i1谷
)，A
i
(Z
i2上
、Q
maxi2
、λ
i2峰
、λ
i2谷
)，A
i
(Z
i3上
、Q
maxi3
、λ
i3峰
、λ
i3谷
)
……
A
i
(Z
ini上
、Z
ini下
、Q
maxini
、λ
ini峰
、λ
ini谷
)}。
[0022]其中：Z
i1上
、Z
i1下
、Q
maxi1
、λ
i1峰
、λ
i1谷
，这5个数据组成船闸子泄水波数据库A
i
单泄条件下的第1组泄水波运行数据，分别表示某一运行闸次时该线船闸上游静水位、下游静水位、船闸泄水时最大泄水流量、该泄水条件下产生船闸泄水波的波峰幅值和波谷幅值；
[0023]Z
i2上
、Q
maxi2
、λ
i2峰
、λ
i2谷
表示船闸子泄水波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：基于船闸泄水波运行规律、船闸泄水波数据库、船舶调度规则、船舶发航行驶过程及船闸运行工艺约束条件，建立船闸运行船舶调度复合运算模型；步骤2：采集船闸上下游实时水位，在当日闸次计划中选取目标闸次，计算目标闸次首级闸门开终时间，代入步骤1建立的船闸运行船舶调度复合运算模型，计算目标闸次开始泄水的时间；步骤3：采集过闸船舶船位、船舶航速、装载吃水信息，基于船闸上、下游实时水位及步骤2计算的目标闸次开始泄水的时间，计算航道最小水深和水深变化过程，推算船舶过闸最佳发航时间、或者船舶下行出闸最佳时间。2.根据权利要求1所述一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于：还包括步骤4：闸次计划编制完成后，根据船闸上下游水位预测，通过船闸运行船舶调度复合运算模型推算闸次计划中各闸次泄水后船闸下引航道实时水深变化过程，提前对闸次计划进行适配调整。3.根据权利要求1所述一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于：所述步骤1中，船闸泄水波运行规律包括：1)船闸泄水时，泄水波波幅λ与船闸泄水流量Q及引航道实时水深h
s
存在对应关系，泄水波波幅随船闸泄水流量Q的增大而增大，随航道实时水深h
s
的增大而减小；2)当船闸联合泄水时，按照波浪叠加抵消原理，当后闸泄水时间与前闸相隔1/4个周期及以上时间时，船闸泄水波减弱；3)船闸泄水波波幅λ沿程减小，其中下引航道直线段降幅较小，基于船舶航行安全考虑，视其为不变，进入口门区后迅速减小，至航道交汇处波幅变为0；4)船闸泄水波波幅λ随时间衰减，由于其属于重力波，波峰幅值λ
峰
小于波谷幅值λ
谷
，λ
峰
、λ
谷
衰减过程线符合阻尼振动曲线，λ
峰
衰减速度小于λ
谷
衰减速度，λ
谷
衰减较快，第二个周期即衰减为第一个周期的一半。4.根据权利要求1所述一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于：所述步骤1中，船闸泄水波数据库的建立方法如下：S1.1:按照调度运用需求，在船闸上游静水位置布设水位感应器，自动采集船闸上游静水水位Z
上
，在船闸下游静水位置以及下引航道下闸首至引航道口门区沿程布设多组水位感应器，自动采集船闸下游静水水位Z
下
及船闸泄水波第一个周期运行至波峰、波谷时的水位Z
峰
、Z
谷
，且λ
峰
＝Z
峰
‑
Z
下
，λ
谷
＝Z
谷
‑
Z
下
,λ
峰
为船闸泄水波第一个周期的波峰幅值，具体计算方法为λ
峰
＝Z
峰
‑
Z
下
；λ
谷
为船闸泄水波第一个周期的波谷幅值，具体计算方法为λ
谷
＝Z
谷
‑
Z
下
；S1.2:根据《船闸输水系统设计规范》(JTJ306
‑
2001)，计算对应情况下船闸最大泄水流量Q
max
，基于长时段船闸实际运行记录积累船闸单泄条件下泄水波运行数据，通过多样本分析，基于船舶安全考虑，修正泄水波运行数据构建船闸泄水波数据库。5.根据权利要求4所述一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于：多线船闸泄水波数据库A，设其船闸线数为i，包含各线船闸子泄水波数据库A1、A2、
A3……
A
i
，每线船闸子泄水波数据库包含n
i
组泄水波运行数据，则船闸子泄水波数据库A
i
表示为多对象的子集合为：A
i
＝{A
i
(Z
i1上
、Z
i1下
、Q
maxi1
、λ
i1峰
、λ
i1谷
)，A
i
(Z
i2上
、Q
maxi2
、λ
i2峰
、λ
i2谷
)，A
i
(Z
i3上
、Q
maxi3
、λ
i3峰
、λ
i3谷
)
……
A
i
(Z
ini上
、Z
ini下
、Q
maxini
、λ
ini峰
、λ
ini谷
)}；其中：Z
i1上
、Z
i1下
、Q
maxi1
、λ
i1峰
、λ
i1谷
，组成船闸子泄水波数据库A
i
单泄条件下的第1组泄水波运行数据，分别表示某一运行闸次时该线船闸上游静水位、下游静水位、船闸泄水时最大泄水流量、该泄水条件下产生船闸泄水波的波峰幅值和波谷幅值；Z
i2上
、Q
maxi2
、λ
i2峰
、λ
i2谷
表示船闸子泄水波数据库A
i
单泄条件下的第2组泄水波运行数据；Z
i3上
、Q
maxi3
、λ
i3峰
、λ
i3谷
表示船闸子泄水波数据库A
i
单泄条件下的第3组泄水波运行数据；Z
ini上
、Z
ini下
、Q
maxini
、λ
ini峰
、λ
ini谷
表示船闸子泄水波数据库A
i
单泄条件下的第i组泄水波运行数据。6.根据权利要求1所述一种降低多线单级船闸泄水波影响的通航调度方法，其特征在于：所述步骤2中，选择目标闸次、计算目标闸次开始泄水最优时间方法如下：设各线船闸闸次运行平均周期为T
i
1、船舶发航驶抵平均周期T
i
2及发航行驶过程中的船舶闸次数P
i
，有P
i
≥T
i2
/T
i1
+1，P
i
取最接近整数；每线船闸滚动依次选择m
i
个尚未执行的闸次，船闸有序运行，则有m
i
≥P
i
+1，即：m
i
≥T
i
2/T
i
1+2，m
i
取最接近整数
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)设当前各线执行闸次首级闸门开终时间t
i0
，则第i线船闸第q个目标闸次的首级闸门开终时间为：设第i线船闸第q个目标闸次泄水开始时间与首级闸门开终时间时间间隔为
△
t
iq
，则第i线船闸第q个目标闸次泄水开始时间t
′
iq
初步确定为：按照泄水先后顺序对各目标闸次进行排序，其闸次顺序号为j，则设目标闸次泄水开始时间按顺序为t
′
j
、当前正在运行闸次按序最后泄水时间为t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓春，余金燕，张勃，齐俊麟，徐云航，邹静，王前，朱晶晶，杨利，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，
类型：发明
国别省市：