数字化浑河枢纽工程调度与控制系统关键技术研究与设计

摘要

随着沈阳市“浑南大开发”等的相关政策的出台和实施，再加上中央“振兴东北老工业基地”战略决策的执行，作为沈阳市内河和母亲河的浑河，在生态景观、文化旅游、特别是保障人民生命财产安全的防洪减灾等方面，提出了新的要求。课题根据浑河枢纽水工建筑物多，联合调度和控制难度大等特点，开展浑河物理模型与数字模型构建、枢纽工程联合调度与控制等关键技术的研究。其中河道物理模型和数字模型的相似性建模在我省水利系统尚属首次，河道坝群、闸群和船闸的自动联合调度与控制技术在国内水利研究领域处于起步阶段。课题采用工程措施与非工程措施相结合的模式，借助现代信息化高科技手段，以浑河的高效优化管理控制为目标，开展系统相关的关键技术研究，提高经典水利与信息化结合水平，实现浑河流域的现代化管理。
　　浑河枢纽工程调度与控制系统的研究开发与应用，将实现浑河流域枢纽联合调度与控制、水雨情信息查询、洪水预报调度、风险分析、洪水演进模拟、流域虚拟现实、成果展示等方面的自动化与信息化管理，为浑河管理部门提供专业化的信息支持，提高浑河现代化管理水平。
　　本文主要完成了以下几个方面的工作:
　　1、根据浑河沈阳城市段39.19km河道及防洪区现状，研究数字化浑河物理模型的构建原理和建模方法，通过对浑河物理模型的搭建，进行浑河流域地理实验和分析;以此为基础进行浑河物理模型、数字模型的相似性建模，并对洪水模拟的相似度进行评估和试验分析。
　　2、通过流域虚拟现实和洪水预报预警技术研究与应用，开展浑河数字化模型技术研究，对浑河沈阳城市段三维仿真模型进行开发;并以此为平台开展了浑河洪水预报预警模型技术研发，实现了“大伙房-沈阳”区间的洪水预报调度专家支持模型。
　　3、结合浑河上橡胶坝、调节闸、拦河坝、船闸等控制枢纽群，开展枢纽水工建筑物控制和调度技术研究，构建网络综合会商平台进行浑河管理信息系统WEB成果展示;搭建浑河沈阳城市段防洪减灾调度系统平台，开发管理支持信息、浑河物理模型试验成果和浑河工程联合调度方案研究成果的信息支持系统，实现数字化浑河成果展示。
　　本研究成果解决了长期以来困扰城市防洪的一系列关键技术难题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 课题研究目的与意义

1．1．2 国内外研究现状分析

1．1．3 课题的主要创新性研究和应用

1．2 课题主要研究内容

1．3 论文的组织结构

第2章 浑河物理模型构建技术研究

2．1 浑河物理模型试验观测方法

2．1．1 水位流速观测断面划分

2．1．2 物理模型实验

2．2 浑河流域相似建模

2．2．1 相似元原理及确定

2．2．2 物理模型相似建模

2．2．3 数字模型相似建模

2．2．4 洪水模拟相似度评估

2．3 试验成果与分析

2．3．1 河道堤防防洪能力试验

2．3．2 非行洪区防洪能力试验

2．3．3 超标准洪水试验

2．4 本章小结

第3章 浑河数字化模型技术研究

3．1 浑河流域虚拟现实模型技术研究

3．1．1 系统功能

3．1．2 系统界面设计

3．1．3 模型设计与开发

3．1．4 系统数据库

3．2 浑河洪水预报预警模型技术研究

3．2．1 系统功能设计

3．2．2 系统数据流设计

3．2．3 系统界面设计

3．2．4 预报预警方案模型卡发

3．2．5 预报预警模块设计与开发

3．2．6 系统数据库

3．3 本章小结

第4章 浑河枢纽工程联合调度控制运用系统

4．1 浑河枢纽工程控制系统技术研究

4．1．1 枢纽控制系统概述

4．1．2 闸门控制系统技术研究与设计

4．1．3 橡胶坝控制系统研究与设计

4．1．4 视频控制系统

4．2 浑河枢纽工程联合调度控制系统

4．2．1 浑河联合调度方案研究与设计

4．2．2 浑河枢纽联合调度系统研究与设计

4．2．3 浑河枢纽工程联合调度系统技术研究与实现

4．3 浑河联合调度控制系统WEB平台技术研究与卡发

4．3．1 联合调度平台系统功能

4．3．2 联合调度系统界面设计

4．3．3 联合调度系统专业模块设计与开发

4．3．4 联合调度系统数据库

4．4 本章小结

第5章 结论

5．1 论文工作总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢