水库调度硕士论文答辩

XX水库自动化监控系统研究石河子大学硕士论文答辩答辩人：指导老师：专业：答辩日期：答辩内容一、研究背景二、研究内容三、技术路线四、论文结构研究背景50年代以来，为促进农牧业生产的发展，新疆曾修建了一大批中、小型水利工程，但为防御洪水灾害的大型水利工程则修建很少。到60年代，新疆铁路、公路及重点工程修建尚少，洪水基本发生在无人烟的山沟或戈壁滩上，故洪灾损失较小。随着新疆经济的发展，尤其是80至90年代经济建设持续发展，则洪水造成的灾害将随之越来越严重，尤其是新疆“96.7”洪灾损失最大，因而引起各级党政领导及各经济部门的高度重视。因此，研究大泉沟水库自动化监控系统，对于有效防治新疆水情灾害具有重要指导意义。研究内容本文以大泉沟水库优化调度及防洪工程为依托，综合运用水文水资源、水利管理、计算机网络技术、数据库技术以及系统工程等多学科知识的基础上，开展水库自动化监控系统问题的研究。详细阐述了水库自动化监控系统的硬件、软件的组成以及功能的实现。同时重点分析了大泉沟水库自动化监控系统的特点，针对该水库自动化监控系统运行中存在的一些的问题，结合讨论影响系统可靠性的因素，开展研究如何提高水库自动化监控系统的可靠性，提出改善系统安全性、可靠性的措施。技术路线论文结构第一章绪论第二章大泉沟水库基本概况第三章水库自动化监控系统设计与研究第四章水库优化调度模型研究第五章自动化监控系统在大泉沟水库中的应用第六章结论与展望1、绪论通常情况下调蓄、灌溉以及分洪任务都是平原水库的主要作用体现，有些甚至还具有水产养殖和旅游功能。本文大泉沟水库与夹河子水库、跃进水库、蘑菇湖水库共同组成玛纳斯河流域水库调度群，一同调节玛纳斯河流域的下野地灌区、莫索湾灌区及沙湾县等地，累计超过200万亩农业灌溉用水。大泉沟水库设计库容4000万m3，灌溉面积约17.16万，年调节水量约1.0亿m3。目前，该流域水库设计防洪标准较低，如果发生严重水情，必将使周边区域人民的生活和生产受到严重影响。因此，进行当地水库自动化监控系统研究具有重要意义。国内外研究进展50年代我国土石坝的原型监测发展起始于上世纪50年代。80年代我国水库监控技术自80年代之后发展迅速，并实现了自动化监控。90年代国内很多大坝都完成了更新改造，新建的土石大坝也拥有功能齐全的监控系统。20世纪初光纤传感器投入到水库监控工作，大大提高了水情监测精度。水库自动化监控研究国内外研究进展40年代常规调度，仅以几条蓄水指示线来指导水库的运行，精度不高。60年代Bellma提出动态规划原理和Howard提出马尔柯夫决策方法，进入单库优化阶段。70年代70年代，水库调度进入实用阶段。我国开始引进优化调度的理论与方法，80年代20世纪80年代中期，我国开始研究库群的优化调度问题。水库调度研究2、大泉沟水库基本概况洪水形成的时间集中在年气温最高的时段上，而且形成突然。这是因为玛纳斯河来水大部分来自天山融雪，而海拔3600m以上为终年积雪，所以如果3000m以上温度达到一定范围的时候冰雪融化加快就有可能造成突发性洪水，如果伴有降水洪水可能性就更大。不仅如此其它原因也可能形成突发性洪水，如昼夜温差太大，引起上游冰坝堵塞，一旦升温到一定程度也可能造成突发性洪水和泥石流灾害等等。流域洪水特性与灾害自然地理及气候概况玛纳斯河流域及下属灌区位于天山北坡经济开发区核心地带，地处准噶尔盆地南缘，地理坐标为东经85°01′—86°32′，北纬43°27′—45°21′。该流域地区远离海洋，气候干燥，属大陆性干旱气候，冬冷夏热，日温差大，光照充足，热量丰富，雨量稀少，蒸发量大。灌区灌溉水源主要是河水和地下水。大泉沟水库水位库容曲线380381382383384385386387388389390051015202530354045库容(百万方)水位（米）库容曲线死水位坝顶高程汛期实测点大泉沟水库设计库容4000万m3，正常蓄水位388.80m，死水位380.50m。设计流量15m3/s，加大流量17m3/s。防洪标准按照《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）SDJ12-78》规定。3、水库自动化监控系统设计与研究建设原则建设目标（1）先进性；（2）实用性；（3）安全可靠性；（4）实时性；（5）通用性（1）实时搜集、整理、保存和提供防洪所必须的水雨情、工情和气象信息。（2）做出较为可靠的洪水预报，并显著提高水库自动化监测系统的准确度。（3）在洪水预报的基础上，根据历史调查经验和资料库，提供智能化的决策支持，制定防洪调度预案。（4）良好的人—机接口，实现人机对话的生成和管理。3、水库自动化监控系统设计与研究应用需求分析功能需求分析（1）数据深加工；（2）预报预测；（3）调度决策（1）数据深加工及存储先进、可靠；（2）信息检索的内容丰富，表达直观、可视化程度高；（3）自动化监测满足规范规定的精度；（4）提供多种调度预案供领导决策参考。水库自动化监测系统总体结构应用软件视频监控大坝安全监测闸门自动控制水情监测闸门自动控制箱水位计视频服务器摄像机大坝监测MCU通讯网络渗压监测闸门启闭机综合数据库系统设备管理数据查询统计数据实时显示数据测控服务数据通讯模块调度中心玛管处水库优化调度结构数据库管理子系统信息采集子系统河流来水气象信息渠系信息水库水位地下水埋深土墒情监测灌溉制度数据传输灌溉管理历史信息及实时查询水文、气象历史信息查询系统地理信息子系统水资源预报子系统河流水文预报水库水文预报报地下水预报灌溉预报子系统作物需水量预报灌溉预报灌溉制度模拟土壤墒情预报水库实时调度子系统水库优化调度泵站优化调度渠系优化调度实时调度方案工程评价系统灌溉调度评价系统实时调度决策结果保存大坝安全监测设备平面布置调度中心闸房坝体测压放水渠水位水库水位视频监控坝体测压坝体测压坝体测压视频监控视频监控视频监控(不传输)上游水位坝基测压坝基测压公安4、水库优化调度模型研究水库防洪调度基本原理和方法水库防洪是指利用水库工程进行存、蓄洪水，以实现短期内削减河道洪峰值的目的，从而对洪水过程产生一定程度上的影响，以实现防洪目标。动力平衡方程式：水量平衡方程式：由于其复杂性，通常难以得出精确的分析解。因此，在一般的水库调洪计算中，都是采用简化了的近似解法，忽略动力平衡方程将水库水面视为水平就把偏微分方程写成有限差的水量平衡方程。水库调洪计算方法由于其复杂性水库调洪计算方法有：试算法、数值解法、半图解法、简化三角形法等。目前常用的有试算法和数值解法。（1）试算法试算法概念清楚，适用面较广，尤其是当计算时段不固定时，更具有其灵活性。（2）龙格—库塔数值解法龙格—库塔数值解法无需作图和试算，适用于多泄流设备、变泄流方式、变计算时段等复杂情况下的调洪计算。计算速度快，计算精度较高，存在一定的截断误差。在实际应用中，采用龙格—库塔数值解法与试算法相结合的方法，即以龙格—库塔数值解法的计算结果作为试算法的初值，然后以试算法的计算结果作为本时段的终值。水库防洪调度方案当入库流量小于下泄流量时，应保证水库正常蓄水位，开启溢洪道闸门进行水库下泄，下泄量等于入库流量。当入库流量大于下泄流量时，应使水库回落到正常蓄水位，这时要大面积开启溢洪道闸门。当水位处于正常蓄水位时，如果下泄量大于入库量，则应该适当关闭溢洪道的闸门，保证水库的正常蓄水位。水库调洪原则如下：（1）在设计洪水过程中，水库最高蓄水位不能大于设计洪水位，洪水过后，其蓄水位不能小于正常蓄水位，应适当减少弃水，同时应削减洪峰流量，减少溢洪道最大泄水量。（2）在水库防洪调度时，应把实测水位和调洪计算求得的水位进行比较，若水位偏差大于0.10m以上，则应对调洪方案进行校正，重新制定调洪方案。（3）如果水情预报的后续时间内仍有雨量，且累计雨量≥5.0mm时，应立即执行第二次水情预报。第二次预报过程，应该根据第一次得出的下泄量进行调洪演算，当实测水位≤设计洪水位时，仍按原方案进行水量下泄，当溢洪道下泄水量等于调洪量时应该关闭闸门，当实测水位＞设计洪水位时，则需立即重新制定调洪方案，然后进行调洪计算。水库灌溉调度本文将水库灌溉调度的整个过程与灌区作物生长的各个阶段作为整体来考虑，使各阶段的水库调度过程达到整体的效益最大化，以确定水库最优的调度决策方案，所以我们以灌区获得最大经济效益为目标进行水库灌溉优化调度。如果要建立一个以效益最优为目标的综合保证率模型，首先要知道不同作物在研究区生产环境下需水量与产量之间的联系，因此本文运用1968年Jensen提出的模型：imiinimETETyy1式中：y为作物在供水不足时的产量；ym是作物在各个阶段中供水充足的最高的产量；ETi是作物在第i阶段中供水不足的实际消耗水量；ETim代表作物i时期需水满足时的最大耗水量；n代表作物生育期不同阶段；φi代表i时期对水的敏感指标。水库灌溉调度灌区的实际需水量计算表达式为：khkkkijhNjKkijhijhijhihATmfQ11式中：ihQ为第h灌区作物i的所需水的流量；kijhA为第h灌区第k支渠第i作物种植的面积；kijhm是h灌区k渠i作物j次定灌水量；同上，kijh是相应的田间水利用系数；kijhT是相应的天数；hk代表h灌区k渠；f是折算系数。式中ihQ为时间函数，即(t)，则：ihQtQtQniihh1式中：tQh为第h灌区的所需水的函数；灌区对水库的需水信息为：ttQtQhs/通过计算在一段时间内灌区需水的累积量，则得h灌区i作物在这段时间内的灌水量与时间的映射。5、自动化监控系统在大泉沟水库中的应用用户界面设计用户界面（UserInterface）或用户接口，是一个应用程序最重要的部分，它是最直接的现实世界。对用户而言，界面就是应用程序，他们感觉不到幕后正在执行的代码。不论花多少时间和精力来编制和优化代码，应用程序的可用性依然依赖于界面，界面设计的好坏已成为系统开发成败的关键。大泉沟水库自动化监控系统的功能界面由信息管理、水情监测、水库调度和系统维护管理四部分组成。5、自动化监控系统在大泉沟水库中的应用信息管理信息管理系统是在WebGIS技术的基础上运用VS.NET开发，采取图形处理的技术。实现了空间查询，使查询更直观、迅速并且还具有修改图形、增加或改变站点的功能，方便了用户，提高了效率。5、自动化监控系统在大泉沟水库中的应用水情监测系统集成于总的系统，在功能上又呈现独立性，使用方便运算速度快可以方便的添加或修改预报方案。系统具有通用性、强壮性、可移植性。水库调度系统为水库的科学调度，提供了四种调度模式供用户选择，分别常规经验调度、优化调度、预报预泄调度、交互调度。5、自动化监控系统在大泉沟水库中的应用调度方案评价与管理对一次洪水调度方案的客观评价对以后的洪水调度中起到借鉴作用。在洪水调度软件包中设计调度方案评价功能，并和洪水调度方案管理功能构成一个相应的模块。5、自动化监控系统在大泉沟水库中的应用系统维护管理包括用户权限管理、数据库系统维护和数据维护三部分，用户权限管理是数据库系统安全的保证，这一模块包括数据库服务器端和客户端的权限设定和管理两部分内容。数据维护主要有数据插入、修改、删除等功能。Web数据库的实现要解决的问题是在NTServer下的IIS上配置Web信息服务器，在数据库后端用SQLServer创建网络数据库，利用开发工具将Web与网络数据库进行连接，从而实现Web数据库。问题的核心是如何实现Web与数据库的连接。具体步骤：（1）创建WorkSpace。利用WebProjectWizard来建立一个本地的项目文件，它在建立时将提示指向Web服务器中的一个现有Web。（2）创建Web页面。建立支撑Web整个文件系统的静态HTML页面。（3）加入数据连接，对数据库进行操作。关键技术系统数据库系统开发所使用的关键技术主要有COM+技术、WebGIS技术、ADO.NET技术。COM+是由COM（组件对象模型）发展而来的，它是基于COM,DC