关于水电站泄水闸门优化控制分析

张祥飞 余保文

摘 要：水电站泄水闸门在工程建设中具有非常重要的作用，关系着人们的生产与生活，为了更好地使水电站泄水闸门工作运行，需要对其进行优化控制，本文首先对水电站大坝泄水闸门进行预测实时优化控制，然后再从闸门自身的性能分析与结构等分析，达到水电站泄水闸门的优化控制。

关键词：水电站;泄水闸门;优化控例

水电站的泄水闸门及建筑物是水电站的重要建筑设施，不仅能够起到防洪作用、泄水闸门还关系着泄水建筑物的安全性，因此国家对水库泄水闸门都非常重视，每年定期都会进行检查，预测水电站泄水闸门工作状况，分析水电站泄水闸门自身的结构性能，对水电站泄水闸门进行安全检测与鉴定是进行优化控制的两个具体措施。

1 大坝泄水预测实时优化控制

水电站泄水闸门短时间内的泄水情况需要非常精确的预测，这个精确的预测有利于水电站泄水闸门的后续运行，预测时，需要考虑到以下几方面的情况与内容：水文、水力及环境系统等的数据资料，从这些数据资料中分析出当时河流的物理特性与状况。收集来自河流的一些水文资料，如河水位、含盐量等。为了更好地进行实时监测与预测，这里应该借助先进的信息网络技术与数字化技术，使用嵌入水力模型及水质模型，进行数据同化程序，根据实时监测到的数据来进一步预测系统更新的数据资料，采用基于预定义的非时变增益程更新程序，能够保证将河流的水力、水质状况表现出来。这里更多采用了数学函数及数学模型的知识，根据河流状况，假设需要3个增益函数，增益函数的数值与幅值能够很好地反映比较数值的可信度，如果测量到的幅值与标准值相符，就认定为测量是一种比较理想与完美的状况，如果测量幅值越小，那么表明测量重视程度达不到模型的预测值[1]。函数的分布与具体范围在一定程度上反映了相应测量位置处的预测错误及与附近网格点处的错误，这个项目的增益函数幅值可以设置成1。

上面的这些数据的同化程序能够用在预测过程中，这个过程中不需要考虑有无可以测量的数据可以使用，从而更新河系的状态。数据丢失在程序更新过程中是很容易也是很经常发生的事情，程序对这些并不是非常敏感。预测时的系统状态一旦被认知与了解后，这时可以将仿真优化的流程用在最佳的泄水时段。这个预测过程使用了多种不同的数据与技术，这些不同的数据与技术都能够集成用在一个数据管理与预测模拟的流程中去。

2 水电站泄水闸门安全检测与鉴定

2.1 闸门外观及巡视检查

对水电站泄水闸门的安全检测与鉴定，应该首先从闸门的外观巡视与检查做起，巡视与检查内容有：检测闸门的外观;检测闸门止水外观;然后就是闸门锁定装置的可靠性与操作便利性等;充水阀外观状态的完整性与否及闸门门槽外观等也是检测的内容。

2.2 检测闸门腐蚀度

閘门的具体腐蚀部位及分布范围、腐蚀的深度、尺寸及密度等都需要检测;闸门上严重腐蚀面积在闸门及机构件表面积中所占比例是需要重点检测的;另外，腐蚀构件腐蚀剩余部位截面尺寸等进行检测。

2.3 检测材料

水电站泄水工程建设过程中，材料也是非常重要的，工程管理中的相关单位出具的材料出厂牌号证明及质量证明等文件，应该证明水电站钢闸门及启闭机所使用的材料及性能应该符合设计图样要求，因此不再需要检测材料牌号;如果不清楚或者是对主要材料牌号有疑问时，应该检测材质来确定材料牌号[2]。

2.4 分析结构有限元

闸门构建需要遵循一定的数学数据及模型，这里主要分析水电站泄水闸门的结构有限元，这里的分析需要按照《水利水电工程钢闸门设计规范》及一些安全评估技术，采用“结构三维空间有限元数学计算模型”来构建闸门，在这个数学模型下，复核计算闸门各个主要结构的部件如主梁、面板及次梁等，闸门结构的刚度也是需要校核。分析闸门有限元结构时使用的软件是Solidworks有限元分析软件，在相应的数学计算模型中开展结构静态有限元计算，对闸门的结构强度及刚度要仔细分析。这里需要将整扇闸门作为对象，构建计算模型，闸门的结构离散成板壳单元与梁单元构成的弹性结构，计算出节点总数及单元总数。

2.5 检测无损探伤

闸门内部可能因为某些原因出现裂缝或探伤，采用DL/T5018规定的一、二类焊缝，借助超声波工具探测水工钢闸门主要受力的焊缝中的内部缺陷。

进行闸门焊缝时应该遵守以下标准：闸门焊缝依据一类焊缝进行≥20%，二类焊缝应该按照≥10%的抽探比例进行，如果检查到裂纹，应该适当地延长探伤长度至焊缝的全长。

3 结语

为了使水电站更好地运行，水电站泄水闸门应该进行优化控制，使水电站更好更安全地运行，降低发生事故的概率，让水电工程造福于人民，提高工程建设质量及效率，提高人民的生活质量。水电站泄水闸门优化控制工作，需要从以下两个方面做起：实施预测实时优化控制、对水电站泄水闸门进行安全检测与鉴定，做好预测防范及安全检测工作，优化水电站泄水闸门工作。

参考文献：

[1]杨敏慧，赵一平，高承众，等.刘家峡水电站溢洪道工作闸门的安全检测与鉴定[J].甘肃水利水电技术，2012，48（11）：56-58.

[2]张广江.基于水电站工程中闸门设计[J].黑龙江水利科技，2014（12）：47-50.