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输水工程水力学反问题研究

刘瀚和  
【摘要】: 修建输水工程是解决水资源供需矛盾的最有效、最直接的手段。随着科技的发展,人们不满足于对工程系统的预测,还希望通过各种手段实现对系统的主动的识别与控制。解决这些问题即是求解水力学反问题。安全、可靠及灵活是输水系统完成既定运行功能的三大要求。为了满足这些要求,必须有效地识别系统、合理地设计与控制系统,这正是水力学反问题研究的强大动力和重要意义所在。 本文以某长距离输水工程为研究对象,以水力学理论为基础,就系统辨识反问题进行了研究。对该工程的无压段进行糙率识别,对其有压段的水击波速进行识别、并就管道渗漏检测作初步研究。本文的主要成果可以概括成如下几个方面: 1.用最优化方法对无压段糙率系数进行识别。首先建立无压段输水仿真模型,以实测的末端水位和通过流量为输入参数,通过模型计算首端水位值,当计算水位值与实测水位值最接近时的糙率即为该工程的糙率,理论上此方法的精度可达到要求。 2.对有压段的水击波速进行识别。基于瞬变流理论,采用FORTRAN语言建立了工程某段的瞬变流模型,将计算结果作为水击波速识别的特征参数。建立了具有一个隐含层的三层LMBP神经网络,测出水位最大值和流量即能识别出该段的水击波速值。识别值与理论值最大相对误差仅为0.66%,满足要求。 3.采用基于瞬变流的模式识别法对管道渗漏进行检测。首先结合该工程建立其中一段管道的渗漏水力瞬变模型,分析其水力特性。并将该模型曲线用于模式识别法中,进行渗漏检测。 以上研究结果可以为该输水工程将来的运行管理提供技术依据,有较广泛的推广应用价值。


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