Способ водораспределения на участках канала Советский патент 1989 года по МПК E02B13/00 

Изобретение относится к управлению водораспределением на участках оросительного канала и может быть применено при функцион фовании системы централизованного контроля и управления водораспределением на канале с помощью управляющей вычислительной машины.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования путем максимального использования резервов всех участков канала.

Способ включает операции прогнозирования и перераспределения резервов

участков канала на основе измерений расходов перетекающей через участки и потребляемой каждым участком воды. На каждом участке определяют возмущение расхода /uq,/ включая и скорость изменения резерва участка, и, начиная с конца канала, последовательно выделяют группы участков, суммарное возмущение которых &q,

и;

aq, не более заданной мапой

11 пТ I

величины guq j « , т.е. близко к ну4;

со

3150

лю (n - номер последнего участка в i-й группе). В промежуточных пере- гор«1живаю1дих сооружениях каждой такой группы расходы корректируются од- новременно для восстановления баланса в участках; если /uq, / ,то измеряют резервы в участках этой группы и время срабатывания резерва (tgp) путем деления суммарного резер- на группы па суммарное возмущение в ней, которое,сравнивают с временем добегания (tддg ) расхода от водоисточника до последнего участка этой группы, в котором знак возмущения совпадает со знаком суммарного возмущения группы.

Расходы D перегораживающих сооружениях группы регулируются сначала одновременно, с целью использования резервов, а с момента - tl последовательно, начиная с первого сооружения по мере добегания расхода, чля переброски измененного расхода между головным водозаборным сооруже- ийем и последним участком группы, в котором знак возмущения совпадает со знаком cy I lapпoгo возмущения группы.

Кроме того, при регул1фовании рас- ходов перегора гсивающих и водовыпускных сооружений в управляющей вычисли- тпльпой нашинс путем заблагг временн; - го расчета динамики уровня воды в участках определяются необходимые положр.ния затворов, соответствующие данным расходам, и спускаются команды на исполнительные механизмы для перзмещения затворов.

На фиг.1 приведена схема системы упрапления оросительпьм каналом, реализующей предлагаеьый способ; на фиг. 2 - г рафпк, поясняющий предлага- емьй способ.

Система управления водораспреде- лением на участксчх 1 канала с перегораживающими сооруясениями (ПС) 2 и во- дoвыпycкпы И сооружениями 3 включает насоЬные станции 4 подкачки, затворы 5, датчики 6 уровня, а также датчи- ки 7 расхода, датчики 8 положения затворов, исполнительные механизмы 9 и управляющую ЭВМ 10. Выход ЭВМ 10 связан с исполнительными механизмами 9 для управления расходами через пе- регораживаки1ие сооружения 2 и с водовыпускными сооружениями 3 для регу- лирования потребляемых через них расходов.

Способ осуществляется следующим образом.

При возникновении изменений расхода потребителей на участках определяются возмущения (изменения расходов) q,... uq на каждом участке и суммарное возмущение всех участков м

bq uq J.

J l

В таблице приведен конкретный пример реализации способа.

Суммируя возмущения, начиная с конца канала, видим, что участки 7 и 8 имеют суммарное нулевое возмущение, а все остальные участки организуют группу с суммарным возмущением группы q 1,4 м /с, поэтому далее необходимо вычислить свободные емкости этой группы. Общий резерв сосъ

тавляет V &V 17416 м . Зна J

время добегания от начала канала до начала каждого участка, определяем далее общее время срабатывания резервов:

Ц U..O с.

Г UV

qПоскольку время срабатьтания больше премени добегания, то определяют необходимые изменения расходов через перегораживающие сооружения в начале участков.

Для группы 7 и 8 участков, для которых суммарное возмущение близко к нулю, по формуле Лр„, О,

Qj qi, + Qjvl ,

j П; - 1, n ; - 2, ..., П;, + 1,

откуда

UQg 0,0 Лрт &qfl + &Qe -0,3 + 0,0 -0,3 MVc, а для группы участков 1-6, где вычислены резервы изменения расходов,

UQ. « О, UQJ iq ;, - sign(&q ,)x

. г X --f- + &Qj,, ,

Ccf.

откуда

&Qg 0,0 мз /с; uqg - (-1) x

.|J..,g, .-0,5 -|f5-.0.0.

-1,45. Аналогично

iQz -0,412; UQ -0,775; AQ| -1,654; iQ2 -2,561; AQ2 0,OMVc.

51

В этих форгчулах верхний индекс в изменениях расходов означает этап (момент времени) регулирования расхода, а нижний - номер перегораживающего сооружения в конце участка (нижний индекс О означает сооружение в начале 1-го участка, а 8 - сооружение в конце 8-го участка (на сброс).

Условие bQg 0,0 является контрольной величиной для правильности расчета. Регулирование расхода в группе, где используется изменение расхода головного водозаборного сооружения, производится так: в момент

Р

- hJo АоБ

изменяется расход

головного водозаборного сооружения

на величину AQ Л q,

Aq;

потом последовательно в моменты t « t + расходы перегораживающих сооружений изменяются на величины:

UQ , &Q., - &qj, j 1, ...,Jo-i

Отсюда для группы участков с первого по шестой:

чО

ддз

-1,4 MVc; Лр: - uq, -1,4 - (+2,4) -3,8 м /с.

Аналогично

UQ -2,0; bQ -1,0; AQ -0,5; AQ j -0,5; AQ 0,0 м /с.

После этого для всех промежуточных сооружений групп с нулевыми возмущениями:

QI QJ - Qi + AQJ,

j Jo + 1, ..., n,

для группы, использующей собственные резервы и изменение расхода головног водозаборного сооружения:

- до момента t: (изменения голов

ного водозабора)

QJ Q Q + iQ2 j 1, ,

Jo - 1.

- после t

QJ QJ Q ц- AQ3 j 1, ..., j. - 1.

Из этих формул изменения расходов для 7 и 8 участков:50

Q, Q + AQ7 0,5 + (-0,3) 0,2 м /с,

а для группы участков 1-6 расходы для использования резервов составят:

Qi Qe - 1,0 MVc; q Qs + 1,8 + (-0,453) 1,347 M /C.

Аналогично

Q - 2,488, Q , 3,225; Q 6,346; Q2 - 10,939; Q 14,000м/ч.

11

д

j

0

5

0

о

5

5

0

5

Положения затворов a вычисляются на основе необходимого расхода Q; и уровня воды в канале перед (h) и за сооружением (h)

aj- Qi/((U.(h - hp ),

j 1, ..., n, где /t( - козффициент расхода через

сооружение, b - ширина отверстия сооружения.

После изменения расхода в начале канала расходы для пер дачи изменения расхода головного водозаборного сооружения равны I

Q e Qe AQJ - 14,0 + (-1,4) - 12,6 м /с.

Аналогично

Q3 9,7 м /с; Q ., 6,0 м /с; Q3 3,0 м /с; Q3 - 2,4 м /с; Q - 1,3 м /с.

Моменты установления последних расходов:

t; t;p + 12440 - 5290 - 7150 с 1 ч 59 мин.

Аналогично

tl 2 ч 8 мин; t - 2 ч 45 мин; t 3 ч 00 мин;

t 3 ч 16 мин; tj 3 ч 27 мин; t 7 ч 00 мин.

С учетом начала расчета

t;, 8,59; t; 9,08; t - 9,45; t; 10,00; t 10,16; t 10,27.

Применение предлагаемого способа позволит управлять каналом при любых допустимых изменениях режимов водо- потребления. Кроме того, становится возможным регулирование расхода воды в перегораживающих и водовыпускных сооружениях без применения локалыпзгх систем авторегулирования.

Формула изобретения

Способ водораспределения на участках канала, включающий ступенчатую подачу расхода воды в начало канала и изменение расходов в участки канала путем управления затворами перегораживающих сооружений в начале каждого участка, отличающий- с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования путем максимального использования резервов всех участков канала, при возникновении изменения расхода воды потребителями на любом участке канала последовательно определяют, начиная с конца канала к его началу, группу участков.

суммарное изменение расходов потребителей на которых не превышает допустимого изменения расхода, и внутри группы изменение расхода устраняют регулированием положения затворов на входах в эти участки, а при включении в группу и первого участка канала измеряют уровни на участках канала, определяют суммарный резерв всех участков и скорость его изменения, после чего определяют время выработки суммарного резерва и сравнивают его со временем добегания фрон

та подачи воды от начала канала до первого из участков, на котором знак изменения расхода совпадает со знаком суммарного изменения расхода на всем канале, и изменяют величину подачи воды немедленно, если время до- бегания больше времени вьфаботки суммарного резерва, или с вьщержкой времени, равной разнице времени выработки суммарного резерва и времени добегания фронта подачи воды, если время добегания меньше времени выработки суммарного резерва.

Изобретение относится к сельскому хозяйству к области управления водораспределением на участках оросительного канала и может применяться при наличии управляющей вычислительной машины. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования путем максимального использования резервов всех участков канала. Способ предполагает компенсирование возмущений участков с противоположными знаками путем выделения групп взаимокомпенсирующих участков, начиная с конца канала к его каналу, а затем путем последовательного корректирования расходов перегораживающих сооружений передачу изменения расхода от головного водозаборного сооружения к тем участкам, возмущение расхода которых имеет тот же знак что и суммарное возмущение расхода по каналу. При этом производится централизованное управление затворами перегораживающих и водовыпускных сооружений без применения локальных систем авторегулирования. Способ включает операции: измерение расходов воды, определение возмущений участков, определение резервов участков, определение регулирующих расходов перегораживающих сооружений, управление затворами перегораживающих и водовыпускных сооружений. 2 ил, 1 табл.

Показатели

: :i:Li LLi ii.iizi

6168 1510 3408 1160 Количество потребителей 3 А 3 1 1221 Расход воды в начале участка (начапьны О,

м /с14,0 13,5 8,0 4,0 2,9 1,8 1,0 0,5

Возмущение«

участков, м /с +2,4 -1,8 -1,0 -0,5 0,0 -0,5 +0,3 -0,3 Резервы, м 2013 11103 1510 1704 506 580 Время добегания расхода, с О 561 2772 3636 4582 5290 - Время срабатывания.резерва, с

Расходы воды в

начале участка,

для использования резервов, м /с14,0 10,94 6,35 3,23 2,49 1,35 1,0 0,2

Расходы воды в начале участка для передачи изменения

ГВС/М с 12,6 9,7 6,0 3,0 2,4 1,3 1,0 0,2 Время установления последних расходов, ч мин 8.59 9.08 9.45 10.0 10.16 10.27 7.00 7.00

Участки

.iizi

-1,4 17416

5290

+0,3 -0,3 -

1,0 0,2

12440 Устанавливаютсясразу после расчетов (в 7.00- 7.05)

.M

ifl- й9 U8 Q7

а«Нг

(15- (Ч- 0 0.1

гл

.

20 50 W so 60 70 go 90 Фил.1

Z

tf

n . .ri n Ui-г- -t j LJ

WO