清淤排涝和群闸调控技术（樊宝康）

南京水利科学研究院创新性地应用智能控制与现代优化理论，研究并确定了群闸闸门开启方式及其优化技术，建立了与之对应的清淤排涝和群闸调控技术体系，为沿江水网地区高效清淤排涝及群闸防洪调控提供了决策依据。

沿江水闸是控制城市内陆河网与沿江段水体交换的重要水工建筑物，它的高效运用和科学调度，可以有力地保障沿江地区的防洪除涝，实现水资源的高效利用，促进沿江地区国民经济可持续发展和社会稳定。

河网上水闸调度有不同的调度要求，即使对于同一个调度目标，不同的水闸又存在不同的组合，同一座水闸还存在运行讨问、不同闸孔和不同开启度的组合，而且对于这些不同组合方案尚很难建立一个完整的评价休系。以往河网上水闸的调度主要通过人为控制，这既依赖于相当丰富的调度经验，也很不经济。随着社会经济的发展和技术的进步。实现河网水闸群的自动控制和智能化调度是水利信息化建设的必然趋势，

沿江水网地区清淤排涝及群闸防洪调控关键技术研究是最近几年水利研究的重要课题之一，代表着当前水闸智能调控发展的先进水平。南京水利科学研究院通过几年攻关，在大量实验工作的基础上，开展了现代水利创新项目“江水网地区清淤排涝及群闸防洪调控关键技术研究”，结合人工神经网络和河网水环境数学模型理论方法来构造一种沿江河网水闸群智能调度体系。研究的主要内容包括：河网水闸智能调度辅助决策体系的构建及其实现的关键技术，基于模糊逻辑的水闸防法调度决策技术，基于遗传算法的水闸防洪谰度方案优化技术，典型水动力条件下河床冲淤变化规律分析技术，沿江水网群闸智能调度案例分析与实践等。研究中运用了人工智能理论和河网非恒定流数学模型理论，以长江靖江段河网作为工程实例，通过对沿江水闸群科学、合理的调度来控制内陆河网的水动力条件，实现了沿江水网地区高效清淤排涝及群闸防没调控的目的。

项目组首先基于系统的观点对水闸和河网组成的复杂系统进行概化，将整个水闸河网系统分解成两个子系统：外部环境子系统和河网子系统，控制水闸群构成两个系统相互交接的边界。其次考虑到水闸尽管有多种调度需求(如防汛排涝、预降水位、水质改善、通航、日常引水、日常排水等)，但它们都可以归结为两类调度方式：引水调度和排水调度，但在不同的调度要求下调度目标参数不同。水闸调度的任务就是控制河网系统和外部环境系统的水流流进、流出量，从而达到对内河常水位的控制。这样，水闸智能调度框架由基于神经网络的水闸智能调度模型、河网数学模型和预案库构成，通过河网数学模型对假设的调度方案进行模拟，得到用于水闸调度模型学习的预案库，经过训练的水闸调度模型根据水闸外河边界条件和实时监测的水情水质数据，形成一个水闸初步调度方案，然后经过河网数学模型对调度方案进行模拟，当模拟结果达到期望的目标，这时的调度方案即为可以下达的调度方案。这种调度体系一方面可以保证调度的安全可靠性，另一方面随着调度系统的多次运用，预案库的知识将越来越优，伴随系统学习能力的增强，人工干预的可能性将逐渐减少，从而体现了一种智能化的特征。

该项目成果的主要创新点在于：率先采用现代控制技术、数据库技术及网络技术对靖江河网群闸进行管控一体化实践，成功建立了以网络为基础的靖江群闸现代化管控一体化系统;首次运用河网数学模型和人工神经网络相结合技术，建立了水闸群智能调度决策技术框架体系，确定了水闸神经网络调度模型的输入输出条件，并成功应用；对基于模糊逻辑的水闸防洪调度决策技术进行了研究，提出了应用遗传算法优化水闸防洪调度方案的技术，并对遗传算法进行了改进；结合沿江水网地区河道淤积的特点，提出了适合于水网地区河道清淤的工程方案、技术路线及效果评价体系。

专家认为，该项目研究成果在长江靖江段等河网地区的应用，将提高工程运行管理、防汛治涝及水域宏观调控能力，社会和经济效益显著，具有广阔的应用前景。该成果也适用于大型灌区、水库群库等水利工程和水系水资源管理。

来源：中国水利报