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長距離輸水渠系冰塞冰壩風險防控機制與技術研究 版權信息
- ISBN：9787550931039
- 條形碼：9787550931039 ; 978-7-5509-3103-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
長距離輸水渠系冰塞冰壩風險防控機制與技術研究 內容簡介
基于我國氣候與水資源分布特點，我國如南水北調工程等調水工程在冬季運行也面臨冰塞冰壩風險威脅。調水工程與天然河道不同，調水工程在尺寸上一般較河道小，且其水位流量變化受人為調度計劃控制，在冬季運行過程中，一旦出現調度決策失誤等，極可能為冰塞冰壩形成提供孕災環境。又因為如南水北調中線干線工程等會鄰近或穿越城市或村莊，一般發生漫溢洪水，其造成的生命財產損失也肯定會較同規模的河道洪水大。 南水北調中線干線工程自2014年全線通水以來，每年冬季自安陽河以北渠道均有不同程度的冰情發生。相關研究者曾在局部渠道觀測到了冰塞現象，冰塞體尺寸約厚2.0m（約占設計水深的44%）、長0.8km．造成冰塞體上游渠道水位有一定程度的壅高，并引起了渠系閘門系統的頻繁響應，對工程、水量和沿線居民財產的安全均造成了一定威脅。因此．需要針對調水工程本身特性和冰塞冰壩突發事件特性，研究具有適用性的調水工程冰塞冰壩風險評估與風險防控技術，為調水工程冬季運行減災提供支撐。 《長距離輸水渠系冰塞冰壩風險防控機制與技術研究》屬于國家自然科學基金資助項目“長距離輸水渠系冰塞冰壩風險防控機制與技術（51779196）”部分研究成果。研究以南水北調中線干線工程為背景，內容主要涉及冬季氣溫特性分析、冰塞評估、冰壩風險評估、冰期輸水安全調度等。
長距離輸水渠系冰塞冰壩風險防控機制與技術研究 目錄
前言1
1調水工程冰期輸水相關研究進展5
1．1河（渠）冰水力學研究現狀5
1．2渠系自動化控制研究現狀6
1．3調水工程冰期輸水研究現狀7
2南水北調中線干線工程沿線冬季氣溫特征分析8
2．1數據與研究方法8
2．2各站點冬季氣溫變化特性分析10
2．2．1各站點冬季氣溫變化趨勢分析10
2．2．2各站點冬季氣溫突變分析11
2．3各站點冬季氣溫寒潮同步性分析12
2．3．1各站點典型年劃分12
2．3．2南北地區寒潮同步性分析13
2．4各站點冬季連續低溫天數趨勢分析14
2．5各站點連續*低七日氣溫分析16
2．5．1數據整理原則16
2．5．2整理結果16
2．5．3趨勢分析19
2．6綜合分析20
3南水北調中線干線工程冰情模擬與調度模型建立與檢驗21
3．1控制方程21
3．2模型求解24
3．3模型參數率定24
3．3．1水溫模擬參數率定24
3．3．2平封冰蓋厚度模擬參數率定28
3．4模型檢驗29
4南水北調中線干線工程冰情模擬與調度模型應用與分析34
4．1工程沿線地區冬季短期影響分析34
4．1．1短期氣溫影響效果對比34
4．1．2短期氣溫冰情影響規律預測36
4．2串聯渠系冰塞-水力響應特性分析51
4．2．1模擬工況51
4．2．2模擬結果與分析51
5調水工程冰塞綜合風險評估模型建立59
5．1冰塞綜合風險評估模型框架59
5．2冰塞基本風險因子辨識60
5．2．1準則A-產冰量過大60
5．2．2準則B-流速過大，流冰下潛61
5．2．3準則C-輸冰能力不足61
5．3風險評估計算準則62
5．3．1基于層次分析法的風險評估準則62
5．3．2基于故障樹原理的風險評估準則62
5．4風險評估定級標準63
5．4．1基本風險相關標準63
5．4．2次生風險相關標準64
5．4．3綜合風險定級標準64
6調水工程冰塞綜合風險評估模型應用66
6．1典型渠池選取原則與運行現狀66
6．1．1典型渠池的選取66
6．1．2典型渠池工程特性與運行現狀 66
6．2專家咨詢67
6．2．1專家組成分析67
6．2．2專家綜合咨詢結果67
6．3咨詢結果特征分析68
6．3．1各風險因子可能性與嚴重性的線性關系68
6．3．2各風險因子標準差偏差百分比分析69
6．3．3專家群體特征對調查結果的影響71
6．4典型渠池冰塞基本風險等級分析72
6．4．1基本風險等級評估結果與分析73
6．4．2基本風險因子層次總排序73
6．5確定綜合風險度74
6．6工程運行管理對策76
6．6．1可控因子篩選76
6．6．2風險降低可能性分析76
6．6．3運行管理制度保障78
7調水工程冰壩風險評估模型建立與應用80
7．1研究對象與研究方法80
7．1．1研究對象80
7．1．2研究方法81
7．2冰壩風險評估體系82
7．2．1冰壩風險因子辨識82
7．2．2冰壩風險故障樹83
7．2．3確定*小割集84
7．2．4底事件結構重要度計算84
7．3冰壩風險模糊評估84
7．3．1確定底事件可能性評判語言模糊集84
7．3．2獲取底事件可能性模糊概率85
7．3．3評判自然語言轉化為模糊函數85
7．3．4模糊數轉化為模糊可能性值86
7．3．5FPS轉化為模糊失效概率87
7．3．6冰壩故障樹頂事件概率的計算87
7．4分析討論88
7．4．1主要風險因子分析88
7．4．2降低冰壩風險概率分析88
8調水工程冰塞/壩洪水風險保險應對分析91
8．1三方演化博弈模型91
8．1．1模型假設及參數設置91
8．1．2演化博弈模型構建91
8．2三方利益均衡*優策略92
8．2．1理論求解92
8．2．2*優策略確定93
8．3參數影響仿真分析93
8．3．1保險參數對穩定策略影響93
8．3．2概率參數對穩定策略影響94
8．3．3冰壩洪水風險保險推行建議97
9基于冰塞風險防控的運行方式比選98
9．1基本情況98
9．1．1問題的引出98
9．1．2比選思路與條件99
9．2運行方式水力條件對比99
9．2．1運行方式對封凍形式判定指標影響99
9．2．2運行方式對渠系響應及時性影響100
9．3封凍期運行方式切換分析101
9．3．1穩定狀態對比102
9．3．2水力過程對比102
10總干渠冰期輸水實時調控模式研究104
10．1控制器設計104
10．1．1反饋控制器104
10．1．2尋優控制器104
10．2封凍期調度與分析106
10．2．1控制器水力響應特性對比106
10．2．2控制器閘門群調度過程對比111
參考文獻 112
1調水工程冰期輸水相關研究進展5
1．1河（渠）冰水力學研究現狀5
1．2渠系自動化控制研究現狀6
1．3調水工程冰期輸水研究現狀7
2南水北調中線干線工程沿線冬季氣溫特征分析8
2．1數據與研究方法8
2．2各站點冬季氣溫變化特性分析10
2．2．1各站點冬季氣溫變化趨勢分析10
2．2．2各站點冬季氣溫突變分析11
2．3各站點冬季氣溫寒潮同步性分析12
2．3．1各站點典型年劃分12
2．3．2南北地區寒潮同步性分析13
2．4各站點冬季連續低溫天數趨勢分析14
2．5各站點連續*低七日氣溫分析16
2．5．1數據整理原則16
2．5．2整理結果16
2．5．3趨勢分析19
2．6綜合分析20
3南水北調中線干線工程冰情模擬與調度模型建立與檢驗21
3．1控制方程21
3．2模型求解24
3．3模型參數率定24
3．3．1水溫模擬參數率定24
3．3．2平封冰蓋厚度模擬參數率定28
3．4模型檢驗29
4南水北調中線干線工程冰情模擬與調度模型應用與分析34
4．1工程沿線地區冬季短期影響分析34
4．1．1短期氣溫影響效果對比34
4．1．2短期氣溫冰情影響規律預測36
4．2串聯渠系冰塞-水力響應特性分析51
4．2．1模擬工況51
4．2．2模擬結果與分析51
5調水工程冰塞綜合風險評估模型建立59
5．1冰塞綜合風險評估模型框架59
5．2冰塞基本風險因子辨識60
5．2．1準則A-產冰量過大60
5．2．2準則B-流速過大，流冰下潛61
5．2．3準則C-輸冰能力不足61
5．3風險評估計算準則62
5．3．1基于層次分析法的風險評估準則62
5．3．2基于故障樹原理的風險評估準則62
5．4風險評估定級標準63
5．4．1基本風險相關標準63
5．4．2次生風險相關標準64
5．4．3綜合風險定級標準64
6調水工程冰塞綜合風險評估模型應用66
6．1典型渠池選取原則與運行現狀66
6．1．1典型渠池的選取66
6．1．2典型渠池工程特性與運行現狀 66
6．2專家咨詢67
6．2．1專家組成分析67
6．2．2專家綜合咨詢結果67
6．3咨詢結果特征分析68
6．3．1各風險因子可能性與嚴重性的線性關系68
6．3．2各風險因子標準差偏差百分比分析69
6．3．3專家群體特征對調查結果的影響71
6．4典型渠池冰塞基本風險等級分析72
6．4．1基本風險等級評估結果與分析73
6．4．2基本風險因子層次總排序73
6．5確定綜合風險度74
6．6工程運行管理對策76
6．6．1可控因子篩選76
6．6．2風險降低可能性分析76
6．6．3運行管理制度保障78
7調水工程冰壩風險評估模型建立與應用80
7．1研究對象與研究方法80
7．1．1研究對象80
7．1．2研究方法81
7．2冰壩風險評估體系82
7．2．1冰壩風險因子辨識82
7．2．2冰壩風險故障樹83
7．2．3確定*小割集84
7．2．4底事件結構重要度計算84
7．3冰壩風險模糊評估84
7．3．1確定底事件可能性評判語言模糊集84
7．3．2獲取底事件可能性模糊概率85
7．3．3評判自然語言轉化為模糊函數85
7．3．4模糊數轉化為模糊可能性值86
7．3．5FPS轉化為模糊失效概率87
7．3．6冰壩故障樹頂事件概率的計算87
7．4分析討論88
7．4．1主要風險因子分析88
7．4．2降低冰壩風險概率分析88
8調水工程冰塞/壩洪水風險保險應對分析91
8．1三方演化博弈模型91
8．1．1模型假設及參數設置91
8．1．2演化博弈模型構建91
8．2三方利益均衡*優策略92
8．2．1理論求解92
8．2．2*優策略確定93
8．3參數影響仿真分析93
8．3．1保險參數對穩定策略影響93
8．3．2概率參數對穩定策略影響94
8．3．3冰壩洪水風險保險推行建議97
9基于冰塞風險防控的運行方式比選98
9．1基本情況98
9．1．1問題的引出98
9．1．2比選思路與條件99
9．2運行方式水力條件對比99
9．2．1運行方式對封凍形式判定指標影響99
9．2．2運行方式對渠系響應及時性影響100
9．3封凍期運行方式切換分析101
9．3．1穩定狀態對比102
9．3．2水力過程對比102
10總干渠冰期輸水實時調控模式研究104
10．1控制器設計104
10．1．1反饋控制器104
10．1．2尋優控制器104
10．2封凍期調度與分析106
10．2．1控制器水力響應特性對比106
10．2．2控制器閘門群調度過程對比111
參考文獻 112
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