水量调度系统在南水北调工程中的应用

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  摘要:南水北调工程就是把长江流域丰富的水资源抽调一部分送到华北和西北地区,从而改变中国南涝北旱和北方地区地下水资源严重匮乏局面的重大战略性工程。这一项工程集合了供水、防洪、发电和改善生态环境等等多个目标,是一个跨流域、跨省区的大型水资源开发利用工程。这项工程将会解决广阔北方地区的缺水问题,建设与水资源相关的基础设施,很大地促进了各个地区的经济发展。本文首先介绍了南水北调工程水量调度系统运行管理的基本情况,然后结合南水北调工程的实际,分析了调水工程水量调度系统的应用,尝试提出水量调度工程中存在的的技术问题,提高系统的可靠性和稳定性。
  关键词:南水北调工程;水量调度系统;
  中图分类号:TV文献标识码: A
  引言:
  对于南水北调工程的调度运行管理是一个非常复杂的任务,涉及了多个流域、多个地区、多个城市、多个目标,其中,水量调度系统毫无疑问是整个调度运行管理中的重中之重。只有充分掌握了水源区和受水区的历史、环境,现在和未来的来水、需水的趋势,即时的预报消息的获取,以及前期调度的反馈报告作为辅证,相关研究学者、专家的专业意见等等,才能充分地掌握实时调度运行管理信息。除此以外,及时的科学合理的调度决策还要相应地考虑调水的行为会对相关城市、环境及生态会有怎样的影响等等。随着水量调度系统的逐步建设完善,结合着先进的测报、预报,以及通信和监控手段,促进了水资源在宏观上实现优化组合、优化决策,促进了经济效益和社会效益。
  一、水量调度系统总述
  在南水北调的自动化调度与运行管理决策支持系统中,包括了许多应用系统,比如说水量调度系统、远程闸站监控系统、安全监测系统、水质监测系统、视频监测系统、三维可视化与大屏投放系统等等。作为应用系统的核心,水量调度系统对调水工程的水量调度业务有着强大的支持力。该系统的功能简述为以下:能够快速地处理水源地、调水工程和受水区出现的各类调水业务信息;可以通过计算生成科学有效的水量调度指令;针对出现的各类险情,能够给出应急调度方案;可以通过实时监测,对调度方案的实施情况进行监控,水量调度过程中对调度方案进行实时、迅速、准确地修正;为调度决策提供技术上的支持;提供调度管理各项工作所需要的信息服务及相关分析计算手段等功能。建立水量调度系统,在防洪、抗旱等等对社会人民性命攸关的方面提供了很大的保障,并与许多其他系统一起,比如说电力系统、通信系统,共同完成各项基础功能。
  由于南水北调工程的调蓄能力有限,还有用水户分散、控制节点多、沿线气候差异大等等各种问题,为了提高输水效率,必须对沿线所有节点进行集中控制和管理。围绕着水量调度的业务流程,加入水量调度系统参数数据库的设计,还有各模型之间的数据接口开发、核心模型集成等等,建立完善水量调度系统,是非常有必要的。
  二、南水北调工程的水量调度系统论述
  南水北调工程水量调度系统的建设配合了工程建设,运用了数学模型、虚拟仿真、自动控制、地理信息系统等技术手段,依托着基础设施的建设,实现了信息收集网络的数字化,运行调度方案的程序化,应急方案的具体化,水量调度实时变化的可视化,最终达到自动化调度运行,完成调水任务的目的。
  三、水量调度系统的系统功能与业务流程
  水量调度系统的功能很繁杂,是南水北调各级管理机构对调度运行进行运行管理的主要手段。各级管理人员依靠本系统提供的数字集成平台和虚拟环境,处理和解决,以及决策水调方案等等各种问题。除此以外,还有水量调度日常业务的处理、年内分配方案的编制、实时调度指令的生成、应急调度方案的生成、水量统计与水费计算和方案评价等6个子系统。
  其中,水量调度日常业务处理子系统是整个水量调度业务处理系统的业务逻辑集成和用户应用接口层, 作为水量调度基础数据的管理中心和各类动态数据的汇集管理中心, 它是水量调度工作人员的基本业务平台,是水量调度相关应用系统的门户系统。
  其他子系统也在水量调度系统中有重要的作用。年内方案编制子系统是南水北调工程水量调度管理从宏观控制到微观调度的过渡层;实时调度指令生成子系统是南水北调工程的水量调度微观优化管理的方案实施層;应急方案生成子系统是其它应用系统在水量调度业务处理系统的集中表现系统;实时调度指令生成子系统和应急调度方案生成子系统是水量调度业务处理系统与闸站监控系统的接口界 面;水量统计与水费计算子系统是保证南水北调工程长期运行、形成水利建设投资良性循环、用经济杠杆促进水资源科学调配的有效管理手段;方案评价子系统是南水北调工程水量调度管理方案优化比选的决策工具和管理效果分析平台。
  水量调度系统业务流程复杂,涉及到多个部门、多种调控。南水北调工程采取统一调度、集中控制的管理模式,对各个分水口的水量分配方案,各节制闸、分水口、退水闸的闸门控制指令,都是由南水北调中线干线建管局调度中心统一制定,然后下发至各现地站执行。当遇到紧急事故工况时,自动启用应急工况处理功能,生成应急调度方案。
  总结:
  南水北调工程为北方地区的经济发展提供了保障,改善的水资源条件相当一部分促进了潜在的生产力发展,优化了产业结构,促进了经济结构的战略性调整。北方经济进入稳步增长,内需扩大,促进社会的和谐发展,对国内的GDP有极大的提升。通过南水北调工程水量调度业务系统的建设,可实现对全线调水运行进行集中调度、管理和维护,实现在正常和各种故障条件下全线调水量的统一分配、调度、管理的各项功能,满足了现代化企业行政办公业务处理需求,实现完整、规范和集成化的事务处理和数据处理,促进行政办公管理工作规范化、标准化、程序化和科学化。
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