文摘

Huangchigou分销中心是核心水分布结构Hanjiang-to-Weihe山谷的引水工程。它起着决定性的作用在确保下游水的安全运输、分配合理、减少废弃的浪费水。研究其非定常流水力特性具有关键意义的配方中心大门的打开和关闭规则。瞬时水表面轮廓的形状是一个重要因素非恒定流的水力特性的中心。传统的瞬时水位测量方法的效果并不理想。单机和固定标盘补偿方法提出了一个瞬时水位观察。该方法满足测量精度的要求,降低了观测模型试验的费用。水力模型的非定常流测试在南部Huangchigou水分销中心的主要隧道进行了两种操作条件下当模型流0.0246米³/ s。精确的数据,如波前传播速度和液压振动恢复时间不稳定流动在南部主要的隧道。它有一个重要的研究和参考价值的设计水传输调度和导叶开度和结尾时的规则Huangchigou水分布中心。

1。工程背景

非定常流是一种液压输水过程中的瞬态过程。液压元素的巨大的变化发生在很短的时间内。为了确保安全有效的引水,制定合理的导叶开度有重要意义和结尾时的规则通过分析瞬时水位变化特性和水力振荡时间变化规律。

Hanjiang-to-Weihe流域调水工程,从长江黄河水系,是陕西省cross-basin水转移项目,中国。它由两个主要部分:一个是调水项目(第一阶段),另一个是水传输和分配项目(第二阶段)。

Huangchigou水分布中心,连接中心的转移项目和水传输和分配项目,核心水分布结构。它有决定性作用的安全、快速水分布在整个项目。由于有限的体积池(大约20800米³),two-inlet和two-outlet盖茨,大流量波动(12.5 ~ 70³/ s),控制能力差,需要找到一个合适的控制操作方案。研究结果可以为设计提出合理建议的枢纽布局和关键结构部件的大小。

两个主要供水线路,主要路线南部和北部主要路线,根据线性排列需水对象的分布特征。其中,南部主要路线是一个开放的海峡隧道。南方主要隧道模型的部分有马蹄形状与大小 。过程中的非定常流供水,瞬时水位的形状决定了明渠流动状态的隧道。如何衡量模型的瞬时水位隧道成为一个关键问题。

2。水位测量的研究现状明渠非定常流和水传输控制

目前的主要方法测量水杆包括跟踪水位计法,超声波法,光学方法,等等。创立et al。1)提出了一个方法结合近红外传感器和浮子水位测量的非定常流的实验室。测量范围是2厘米,精度达到1毫米。蜀et al。2)提出了一个水下高精度超声波水位测量方法。实验结果表明,误差小于0.1毫米400毫米范围内。该方法可广泛应用于高精度水位测量在水工物理模型实验。

胡锦涛et al。(3),刘等人。4),和歌曲和伯爵5)在非定常流波传播特性进行了室内实验,沉积物运输能力,流速,漩涡通道模型。但他们都用超声波水位计测量水位。这种方法的缺点都是少量的测量分和更高的成本。

光学测量方法可以测量水位的水位通过摄像头捕捉图像获取规模量化水位信息。该方法具有非接触测量、温度漂移、可追踪的结果,和低系统成本。郭et al。6)开发了一种基于图像处理的水位测量方法和稀疏表示。他们的实验结果表明,该方法具有很强的鲁棒性变化,当地的残疾,异物阻塞,等等。此外,该方法的最大误差小于0.9厘米,显著小于其他图像处理方法基于水位识别方法如帧差分法,图像分割方法,霍夫变换。Zhang et al。7)开发了一个全天候、实时和自动流量测量系统使用一个近红外(NIR)成像摄像机解决低能见度的困难,图像扭曲,在原位水位测量环境噪音标准二色的员工仪表。钟(8)提出了一种方法使用一个摄像头捕获视频包含一个水位表和拦截水位实时图像的视频。灰度转换后,中值滤波,边缘检测,图像包含刻度校准。根据量表读数确定的数量,水位计算结果的后续处理。水位的计算方法的结果,与手动直读的水位表,有一个0.6厘米的准确性。此法适用于水位的远程测量在湖泊、水库、涵洞。任等。9)提出了一种新的算法基于图像处理的自动水杆检测。通过集成技术对形状校正、边缘检测、轮廓跟踪和分析、形态、投影分析,等等,取得了很高的精度和实际应用的方法。类似的方法提出了周和中10]。

针对水位运行控制模式在大型水传输通道开放,崔et al。11]研究了恒定水位运行控制方式在盖茨的大规模明渠水传播的背景中主干运河南水北调中线工程的在中国。方等。12]研究了水位变化规律流动变化的水出口主要运河在中间传输通道的南水北调工程。李等人。13]了运河段中间水传输通道的南水北调项目作为一个典型的例子,研究了明渠输水系统水力特性的控制下控制门。Litrico和Fromion14),包蒂斯塔和Clemmens15],Clemmens et al。16)使用前馈控制和存储的方法补偿模拟灌溉渠道的操作调度。上面的研究采用了数值模型模拟的方法,而多点水位测量明渠中的非定常流模型具有重要参考价值的合理性和客观性测试非定常流水位模拟结果。

上述文献的研究结果表明,研究明渠非恒定流是针对液压系统的安全运输和调度。明渠流的实验室实验,旨在研究水力要素的变化规律。在大型水工模型测试中,很少有瞬时水位观测结果和瞬时水表面轮廓。

大规模的(1:15)液压Huangchigou水分销中心的物理试验模型建立了非定常流的水压试验。在非定常流测试,形成开放的通道非定常流南部主要的隧道,但是很难观察同步多个点的瞬时水位。本文提出了单机和固定标盘补偿方法来测量水的瞬时水位分布池和南部主要的隧道,和两个操作条件被认为是。水位变化的特点和规律分析了池和隧道的入口门南部主要隧道是迅速开启和关闭,提供的基础设计和操作规则的水分布中心。

3所示。测量瞬时水位的原理和程序基于单机和固定标盘补偿方法

3.1。测量原理

单一相机从测点太远,导致一个模糊的图像(图中的每个钢统治者1)。要解决这个问题,一个非定常流瞬时水位观测方法提出了基于单机和固定标盘补偿因为清晰可见的水表面轮廓模型中在一定的距离。

3.2。安装固定的规模和照相设备

固定尺度的规格统一为一个红色的聚甲基丙烯酸甲酯板高度为60.0厘米,宽5.0厘米(图2)。佳能5 diii专业数码相机+佳能35 mm f / 2.8镜头被用作一个相机进行全景摄影在测试过程。图2显示了相机和固定的位置之间的关系。采用广角镜头近距离测量方案。

3.3。校准固定底部高程的规模

当秦岭隧道的出口门和南部主要的入口门隧道模型的完全打开,水在流动状态。当出口门的南部秦岭隧道的出口主要隧道模型的关闭,配水池和南部主要隧道模型达到静态水条件。针是用于读取静态水面相对高程的配水游泳池和静态水位来标示 。拍照固定尺度的静水条件下,和测量每个固定规模的高度( )并从水面高度的底部固定量表( )在图像,如图3。

实际的高度从水面到固定的底部可以由以下公式计算。

每个固定规模的相对高程的底部可以获得的 。

打开和关闭门的影响条件下的水位明渠流在南部主要隧道和配水池中可以看到操作条件1和2所示。

应该注意的是,相对高程的水位和底部边缘固定规模采用的相对高程原型,采用模型参数和其他参数。这使得读者更容易理解的设计特征参数模型。

4所示。观察和定性分析的瞬时水位池配水和南方主要在不同的操作条件下隧道模型

4.1。操作条件1

秦岭隧道的流量是0.0246米³/ s,南方隧道入口大门的门散度是7.33厘米。中心在稳定流动状态。图4(一)表明池的水位已经达到564.88米,2 s之前关闭大门。南方主要隧道处于稳定流动状态背后的门,和配水池的水面是平静。我们突然关闭入口大门的南部主要隧道0.329 m / s的速度。在关闭门后2 s,流动状态,如图4 (b)。隧道的水位突然下降和门之间的没有。7,和液压振动是显而易见的,而下游的水位不会改变和水的水位分布池平静。在关闭门后5 s,流动状态如图4 (c)。隧道的水位已经下降。14规模,水波从没有剧烈振荡。10规模。14规模。在85年代后关闭大门,流动状态,如图4 (d)。没有水在南部主要的隧道,和池的水位继续上升,水面平静。

4.2。操作条件2

秦岭隧道的流量是0.0246米³/ s,南部主要隧道的入口门完全关闭,而配水池的水位上升到565.88米和南方主要隧道没有流。图5(一个)表明,配水池的水位已经达到565.88米,2 s开门之前。池的水位是平静。我们突然打开南方主要隧道的入口门1.538米/秒的速度。在开门后1 s,流动状态,如图5 (b)。池的水位南部主要的隧道入口门附近的明显下降,和水位的波动是显而易见的。水波的前面到达。8规模。图5 (c)是4 s的全景开门后。配水池的水位持续下降,水面波动比较大。水南部主要的波前之间的隧道已经达到了没有。14,没有。8规模,水面波动很大。图5 (d)显示了全景视图在300年代后开门。配水池中的水位显著下降,基本上相当于在南部主要隧道。流经南部主要隧道通过秦岭隧道是一样的。Huangchigou水分销中心达到稳定流动状态。

5。定量分析的瞬时水位池配水和南方主要在不同的操作条件下隧道模型

5.1。在操作条件下1

每个测点的瞬时水位图所示6。后突然关闭南部主要隧道的入口大门,门背后的水位下降。门背后的水面的波动很大,和水面的波动是小离门在南部主要的隧道。配水池中的水位慢慢上升。

瞬时水面概要文件在不同的时间如图7。可以看出,当入口门散度是7.33厘米,南部的水位主要隧道几乎是在相同的高度。入口门快速关闭后,池的水位迅速上涨开始,逐步上升缓慢,最后,通过侧水箱。波前传播速度在南方主要隧道是2.217 m / s。20年代后关闭的大门,配水池中的水位达到565 m,和回水开始进入边舱回水通道。后85.0秒,水在南部主要隧道消失了。

5.2。在操作条件下2

每个测点的瞬时水位图所示8。后突然打开入口门南部主要的隧道,入口门背后的水位节节上升。入口门附近的水面的波动在南部主要隧道大,和水面的波动是小离入口门。池中的水位缓慢下降。

瞬时水面概要文件在不同的时间如图9。快速打开入口的门后,可以看出,池的水位不断下降,和每个测点的水位在南部主要隧道从上游到下游节节上升。在4.0秒后打开门,水波前到达。14规模,水波模型中的传播速度是2.494米/秒。在开门后11.8秒,流在南部主要隧道到达quasiconstant流状态。水面振荡显然是小,但池的水位仍很高。池的水位经历了一个迅速衰落的过程,然后缓慢下降变得逐渐稳定。在开门后300.0秒,池的水位基本上是一致的,在南部主要的隧道,和流达到稳定流动状态。

表1是统计表Huangchigou水水力特征参数的分布中心。可以看出,在操作条件下,边舱的中心在20年代开始撤回水入口门后的南方主要隧道关闭。操作条件下,在300年代进口导叶开度后,配水池中的水和南方主要隧道到达恒流状态,而非定常流过渡已完成。波上升的速度略大于下降的波。模型试验的结果有重要参考价值的大门的打开和关闭规则Huangchigou水分布中心。

6。结论

针对非定常流的多点瞬时水位测量,提出了单机和固定标盘补偿方法。该方法应用于Huangchigou明渠流动水分布中心,和非定常流的瞬时水表面轮廓在任何时间。(1)在这篇文章中,一个瞬时水电平测量方法基于单机和固定标盘提出了非定常流的补偿方法。此法适用于水工模型实验由透明材料制成。(2)与原型闸门开启高度和结尾时的速度相比,本文结尾时的速度对应的突然事故,也就是说,门口突然下降。非常高的闸门开启高度速度模型。与原型的门打开速度的能力,这种可能性不存在,但它有一个良好的效果正确明渠非恒定流的数值模型。(3)在操作条件下,当配水池中的水位达到654.88米,南部主要隧道的入口门突然关闭。水波的速度在南部主要隧道是2.217 m / s。20.0秒后,配水池的水位上升到665.00米,和边舱开始撤回水。后85.0秒,水在南部主要隧道消失了。(4)操作条件下2,当水分配池的水位达到665.88米,南部主要隧道的入口门突然打开。水波在南部主要隧道的速度是2.494米/秒。11.8秒后,大部分的水力振荡现象在南部主要隧道消失了。300.0秒后,池配水和南方主要隧道达到稳定流动状态。

珍贵的数据如水波的速度和水力振荡的恢复时间是在这个实验中获得的。研究研究有重要的参考价值和设计的水传输调度和导叶开度和结尾时的规则Huangchigou水分布中心。

数据可用性

所需的原始/处理数据复制这些发现也不能在这个时候作为数据共享一个正在进行的研究的一部分。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由陕西省自然科学基础研究项目(2019 jlz-16)和中国国家自然科学基金(52208289)。