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南水北调工程是缓解我国北方地区,尤其是黄淮海流域水资源短缺的战略性工程,规划为东、中、西三线,总长4350km,跨长江、黄河、淮河、海河四大流域,形成“四横三纵”宏大水网。南水北调中线干线工程自丹江口水库引水,向河南、河北、北京、天津供水,全长1432km,一期工程年均调水量95亿m3。2014年12月12日,南水北调中线全线通水,截至2017年5月底,累计输水量超过74亿m3,沿线受益人口超过5300万,南水北调中线工程巨大综合效益正在逐步彰显。科学的输水调度是保障安全平稳供水的基础,然而中线工程线路长,分水口门多,运行工况复杂,且沿线无调蓄水水库,调度技术难度大,特别是通水以来随着分水口门启用数量的增加,分水流量越来越大,对调度人员的输水调度技术提出了越来越高的要求。因此,对中线输水调度管理和技术研究具有重大意义。本文在分析国内外长距离输水调度研究的基础上,深入总结中线通水以来遇到的调度问题,针对中线输水损失、过闸流量、调度计划模型等问题,建立了输水调度框架体系,改进了输水调度策略,建立了应急调度响应机制,并应用于实践中,主要取得如下成果: (1)系统分析了典型渠段水量损失率大小。以南水北调中线干线和京石段的明渠为典型渠段,利用京石段工程多次应急通水期间的实际水情数据,分析工程在正常输水期、冰期、汛期不同阶段的水量损失率规律,并针对不同的输水阶段建立输水流量大小与损失率的回归关系。 (2)借助现代人工智能方法,建立了针对中线干线闸站的过闸流量模型。根据实测水情数据,利用人工祌经网络、遗传程序设计智能方法建立水位、开度与流量系数关系模型,再通过流量系数计算过闸流量,提高了计算的精度和泛化能力。 (3)建立了南水北调中线输水调度工作管理框架体系。建立了年度计划、月度方案、实时调度三层模式的输水调度机制:在年度水量调度计划的基础上,每月根据沿线用水户具体的需求制订月水量调度方案,按照细化后的用水计划,并根据总干渠实时水位、流量等水情实施调度。 (4)结合工程运行实践,完善了中线输水调度模型。在总结分析国内外长距离输水调度模型的基础上,建立了中线前馈结合反馈的调度控制模型,在此基础上,结合全线通水以来的调度实际,综合考虑渠道上下游水情、水位降幅约束、目标水位控制的鲁棒性等因素,对当前的实时输水调度策略进行改进,提出了以水量平衡为基础,综合考虑流量变化、水位变幅的实时调度策略。 (5)建立了中线干线突发事件应急调度策略。对中线干线工程的运行风险进行了研究,分析提出了可能导致中线干线应急调度的突发事件类型,根据事件的后果影响及紧迫程度进行了分级,并针对典型类型的突发事件提出应急调度的应对策略。