本文選題：南水北調(diào)中線 + 冰期輸水��； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：南水北調(diào)中線工程冬季輸水時有發(fā)生冰塞、冰壩等冰害的風(fēng)險。冰期運行安全涉及到工程運行管理的各個環(huán)節(jié),僅基于人防、物防來保證渠道冬季輸水安全是不夠的,為此中線干線工程計劃布設(shè)不少于5000個傳感器和工程設(shè)備,監(jiān)測渠道實時狀況。然而,目前缺乏有效利用這些傳感器和工程設(shè)備來保證渠道安全的技術(shù)手段,因此本文將工程冬季運行時異常識別與預(yù)警、溯源、應(yīng)急的需求與傳感器等多源信息的利用結(jié)合起來,基于理論分析、數(shù)值模擬、圖像處理等手段,在深入分析冰期輸水主要機理及過程的基礎(chǔ)上,重點研究了冰期輸水深層綜合分析平臺的構(gòu)建。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)分析了工程冰期輸水時存在的風(fēng)險并對渠道實時冰情綜合分析能力進(jìn)行了研究。提出了按成因分類的異常模式分類方法,獲得了中線冰期異常模式構(gòu)成：冰花堆積型異常模式、失穩(wěn)-冰塊堆積型異常模式、自然-冰塊堆積型異常模式。綜合前期研究成果,構(gòu)建了異常模式指標(biāo)體系并確定了各指標(biāo)閾值。依托于數(shù)值模擬、圖像處理等手段,制定了異常模式識別、預(yù)警流程。(2)研究了京石段冰害風(fēng)險空間分布。提出了改進(jìn)的指標(biāo)量化方法,利用模糊評價理論對中線京石段單元渠道及渠段的冰害堆積風(fēng)險進(jìn)行了研究,結(jié)果表明：單元渠道的冰害風(fēng)險可分為5級,西黑山節(jié)制閘-瀑河倒虹吸節(jié)制閘渠段及墳莊河節(jié)制閘-南拒馬節(jié)制閘渠段的相對風(fēng)險最大。(3)耦合水動力學(xué)、冰水力學(xué)、熱力學(xué)、等理論,構(gòu)建了中線冰情演變數(shù)值模型并對模型進(jìn)行了驗證。通過建立渠道的氣、水、冰的熱傳導(dǎo)方程、水溫控制方程、非恒定流運動方程、浮冰輸移及冰蓋發(fā)展方程,構(gòu)建了一維冰期輸水模型,結(jié)合南水北調(diào)中線工程,系統(tǒng)模擬了典型年渠道初冰、冰蓋形成、發(fā)展和消融總過程,利用冰期運行日報獲得的實測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證,驗證結(jié)果表明：模擬結(jié)果與實測結(jié)果吻合的較好,模型的計算精度能夠滿足計算分析與工程應(yīng)用的要求。(4)研究了中線冰情演變數(shù)值模型實時校正方法。將卡爾曼濾波技術(shù)與模型水溫模擬理論相結(jié)合,以水溫為狀態(tài)向量對南水北調(diào)中線工程典型渠段水溫模擬過程進(jìn)行了實時校正�；谥芯�工程海量視頻圖像數(shù)據(jù),提出了將圖像處理技術(shù)獲取的敏感參數(shù)信息應(yīng)用到模型冰凍模塊實時校正的研究思想。
[Abstract]:There is a risk of ice jam and ice dam in the middle route of South-to-North Water transfer Project in winter. The operation safety of glacial period relates to every link of project operation management, only based on civil air defense and material control to ensure the water conveyance safety of channel in winter is not enough. For this reason, no less than 5,000 sensors and engineering equipment are laid out in the plan of the main line project of the middle route. Monitor channel real-time status. However, there is a lack of effective use of these sensors and engineering equipment to ensure the safety of the channel, so this paper traces the abnormal identification and early warning to the source of the winter operation of the project. The emergency needs are combined with the use of multi-source information such as sensors. Based on theoretical analysis, numerical simulation, image processing and other means, the main mechanism and process of water transportation during the ice age are deeply analyzed. The construction of comprehensive analysis platform for water conveyance in glacial age was studied emphatically. The main research contents and results are as follows: (1) the risk of water conveyance in the engineering ice age is analyzed and the comprehensive analysis ability of real-time ice condition in the channel is studied. An anomaly model classification method based on genetic classification is proposed, and the composition of the anomaly pattern of the mid-line glacial age is obtained: the abnormal pattern of ice flower accumulation, the abnormal model of instability and ice accumulation, and the anomaly model of natural and ice accumulation. Based on the previous research results, the index system of abnormal pattern is constructed and the threshold of each index is determined. Based on the methods of numerical simulation and image processing, abnormal pattern recognition and early warning flow are established to study the spatial distribution of ice hazard risk in Jingshi section. An improved index quantification method is put forward, and the risk of ice hazard accumulation in the channel and canal section of Jingshi section of the middle route is studied by using the fuzzy evaluation theory. The results show that the ice hazard risk of the unit channel can be divided into 5 levels. Coupled hydrodynamics, ice hydraulics, thermodynamics, etc. A numerical model of ice regime evolution in the middle line is constructed and verified. By establishing the heat conduction equation of gas, water and ice, the governing equation of water temperature, the equation of motion of unsteady flow, the equation of floating ice transport and the development equation of ice sheet, a one-dimensional model of water transport in glacial period is constructed, and combined with the mid-route project of South-to-North Water transfer Project, The process of initial ice formation, ice cap formation, development and ablation in typical years is simulated systematically. The model is verified by the measured data obtained from the Ice Age Daily. The results show that the simulation results are in good agreement with the measured results. The accuracy of the model can meet the requirements of calculation analysis and engineering application. Based on the Kalman filter technique and the model water temperature simulation theory, the simulation process of water temperature in typical channel section of South-to-North Water transfer Project is calibrated in real time using water temperature as state vector. Based on the massive video image data of the mid-line engineering, the research idea of applying the sensitive parameter information obtained by the image processing technology to the real-time correction of the model freezing module is put forward.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV68

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本文編號：1817182