1.本发明涉及水利技术领域，更具体地说，本发明涉及一种简易闸门量水的率定方法。
背景技术：
2.我国水资源存在时空分布不均的问题，总体表现为南多北少，夏多冬少，随着经济的发展，水资源的矛盾日益突出，为解决水资源空间分布不均的问题，我国修建了许多大型调水工程，这些工程促进了我国水资源的合理配置，加强了地区间的协调发展，产生了巨大的经济效益与社会效益，而对于调水工程的运行管理，闸门调度系统是其核心，调度系统功能的发挥的重要前提是闸门流量
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开度关系的准确性。
3.随自动监测技术的发展，现有技术中常采用实测值反推过闸流量系数，具体为：采用实测闸前水位、实测闸后水位、实测过闸流量推导过闸流量系数，然而，现有监测技术对水位和闸门处流量的测量值往往具有一定的误差，水位测量值误差在10％左右，闸门处流量测量值与闸门处流量实际值之间的偏差大，故率定结果精度不高，用该公式计算出的过闸流量与实测流量存在较大的误差，这使得在调水过程中出现水量损失或输水量不足等问题，严重影响工程的正常调水，而且需要较多次实测才能完成率定工作，使得操作难度较高，不易于工程实现，因此，研究一种新的简易闸门量水的率定方法来解决上述问题具有重要意义。
技术实现要素：
4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种简易闸门量水的率定方法，本发明所要解决的技术问题是：现有监测技术对水位和闸门处流量的测量值往往具有一定的误差，水位测量值误差在10％左右，闸门处流量测量值与闸门处流量实际值之间的偏差大，故率定结果精度不高，用该公式计算出的过闸流量与实测流量存在较大的误差，这使得在调水过程中出现水量损失或输水量不足等问题，严重影响工程的正常调水，而且需要较多次实测才能完成率定工作，使得操作难度较高，不易于工程实现的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种简易闸门量水的率定方法，包括以下步骤：
6.s1、通过安装在闸门进出口的监测仪器，获取闸门的量水数据与与其对应的简易闸门开度及水头差的相关数据，然后根据不同的简易闸门开度、水体流速和水位高度进行不同数据的记录，确定简易闸门的水流过流特性，获取多组次试验工况下的闸门开度、水流速度和水位的数据，并通过历史记录获取简易闸门的历史数据。
7.s2、并根据实测数据，建立流量率定公式，用数学回归分析的方法来率定公式中a、b、c三个参数，确定最终的cap模型，公式如下：
8.9.通过实际测出δz和e，将其带入得到的cap模型，计算出相应的q，将δz和e在一定范围内取值，同样按照cap模型进行计算，计算结果制表，得出δz、e和q关系表。
10.s3、同时获取简易闸门量水建模所需的基本数据和通过cap模型计算得出的δz、e和q关系表，并运行建立的简易闸门量水模型，其中水闸处采用正交网格覆盖，使水闸尺度与网格尺度相差不大，结合简易闸门的流量实测值和水位实测值，利用卡尔曼滤波同化算法对简易闸门量水模型进行校正，得到研究渠道段中各个闸门的实时水位校正值序列。
11.s4、将实时水位校正值序列作为实时分析水位序列，然后确定待率定参数组和取值范围，同时抽样生成多组参数取值序列，然后将简易闸门量水模型输出的运行数据、通过公式的计算结果与实测数据进行对比，若模型运行数据、通过公式的计算结果与实测值相差不大，则把此时的参数作为模型的参数，若计算值与实测值相差较大，则调整参数代入模型和公式重新进行计算，再进行比较，直到多次模型运行的数据通过公式的计算结果与实测值的误差满足一定的范围。
12.作为本发明的进一步方案：所述试验过程要进行大于等于五次的试验。
13.作为本发明的进一步方案：所述每次试验中需要设置不同的水闸开度、水体流速和水位高度。
14.作为本发明的进一步方案：所述s2内的公式中，δz代表上下游水头差值，e代表闸门开度，q代表过闸流量。
15.作为本发明的进一步方案：所述s1中需要通过历史记录获取简易闸门近几年的历史记录数据。
16.作为本发明的进一步方案：所述s4中多次模型运行的数据、通过公式的计算结果与实测值的误差需要保持在1％内。
17.作为本发明的进一步方案：所述s1中简易闸门的量水测量方法为：采用流速仪测定配水口断面流速，根据渠道流速的大小选用大、中、小三种型号流速仪，大型金属旋杯式流速仪适用于较大流速的渠道断面测速，小型的塑料旋杯式流速仪适用于小型渠道，流速在0.5米/秒以下的情况测流。
18.作为本发明的进一步方案：所述s1的测量过程中应根据最大水深及常水深变幅确定率定目标水位，根据有关规范，至少应测定最大水深hmax的75％范围过流工况，但结合灌区的过流调节能力，很难达到需要的水位数量，实际中，可根据最大水深及常水深变幅，设置目标水位。
19.本发明的有益效果在于：本发明通过部分根据实测数据，建立流量率定公式，用数学回归分析的方法来率定公式中a、b、c三个参数，确定最终的cap模型，然后通过实际测出δz和e，将其带入得到的cap模型，计算出相应的q，将δz和e在一定范围内取值，同样按照cap模型进行计算，计算结果制表，得出δz、e和q关系表，并将其与实测数据共同作为基本数据进行模型的建立，使得模型在建立的过程中无需实测较多数据，降低了操作难度，且由于计算得到的闸门过闸流量具有较高的精度，并且本发明方法随着实测数据的增加，率定得到的参数会更加准确，用本发明方法模型求得的流量也会更加准确，本发明模型较为简单，易于工程实现。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1：
22.一种简易闸门量水的率定方法，包括以下步骤：
23.s1、通过安装在闸门进出口的监测仪器，获取闸门的量水数据与与其对应的简易闸门开度及水头差的相关数据，然后根据不同的简易闸门开度、水体流速和水位高度进行不同数据的记录，确定简易闸门的水流过流特性，获取多组次试验工况下的闸门开度、水流速度和水位的数据，并通过历史记录获取简易闸门的历史数据。
24.s2、并根据实测数据，建立流量率定公式，用数学回归分析的方法来率定公式中a、b、c三个参数，确定最终的cap模型，公式如下：
[0025][0026]
通过实际测出δz和e，将其带入得到的cap模型，计算出相应的q，将δz和e在一定范围内取值，同样按照cap模型进行计算，计算结果制表，得出δz、e和q关系表。
[0027]
s3、同时获取简易闸门量水建模所需的基本数据和通过cap模型计算得出的δz、e和q关系表，并运行建立的简易闸门量水模型，其中水闸处采用正交网格覆盖，使水闸尺度与网格尺度相差不大，结合简易闸门的流量实测值和水位实测值，利用卡尔曼滤波同化算法对简易闸门量水模型进行校正，得到研究渠道段中各个闸门的实时水位校正值序列。
[0028]
s4、将实时水位校正值序列作为实时分析水位序列，然后确定待率定参数组和取值范围，同时抽样生成多组参数取值序列，然后将简易闸门量水模型输出的运行数据、通过公式的计算结果与实测数据进行对比，若模型运行数据、通过公式的计算结果与实测值相差不大，则把此时的参数作为模型的参数，若计算值与实测值相差较大，则调整参数代入模型和公式重新进行计算，再进行比较，直到多次模型运行的数据通过公式的计算结果与实测值的误差满足一定的范围。
[0029]
试验过程要进行大于等于五次的试验。
[0030]
每次试验中需要设置不同的水闸开度、水体流速和水位高度。
[0031]
s2内的公式中，δz代表上下游水头差值，e代表闸门开度，q代表过闸流量。
[0032]
s1中需要通过历史记录获取简易闸门近几年的历史记录数据。
[0033]
s4中多次模型运行的数据、通过公式的计算结果与实测值的误差需要保持在1％内。
[0034]
s1中简易闸门的量水测量方法为：采用流速仪测定配水口断面流速，根据渠道流速的大小选用大、中、小三种型号流速仪，大型金属旋杯式流速仪适用于较大流速的渠道断面测速，小型的塑料旋杯式流速仪适用于小型渠道，流速在0.5米/秒以下的情况测流。
[0035]
s1的测量过程中应根据最大水深及常水深变幅确定率定目标水位，根据有关规范，至少应测定最大水深hmax的75％范围过流工况，但结合灌区的过流调节能力，很难达到需要的水位数量，实际中，可根据最大水深及常水深变幅，设置目标水位。
[0036]
实施例2：
[0037]
s1、通过安装在闸门进出口的监测仪器，获取闸门的量水数据与与其对应的简易闸门开度及水头差的相关数据，然后根据不同的简易闸门开度、水体流速和水位高度进行不同数据的记录，确定简易闸门的水流过流特性，获取多组次试验工况下的闸门开度、水流速度和水位的数据，并通过历史记录获取简易闸门的历史数据。
[0038]
s2、同时获取简易闸门量水建模所需的基本数据，并运行建立的简易闸门量水模型，其中水闸处采用正交网格覆盖，使水闸尺度与网格尺度相差不大，结合简易闸门的流量实测值和水位实测值，利用卡尔曼滤波同化算法对简易闸门量水模型进行校正，得到研究渠道段中各个闸门的实时水位校正值序列。
[0039]
s3、将实时水位校正值序列作为实时分析水位序列，然后确定待率定参数组和取值范围，同时抽样生成多组参数取值序列，然后将简易闸门量水模型输出的运行数据与实测数据进行对比，若模型运行数据与实测值相差不大，则把此时的参数作为模型的参数，若计算值与实测值相差较大，则调整参数代入模型和公式重新进行计算，再进行比较，直到多次模型运行的数据与实测值的误差满足一定的范围。
[0040]
试验过程要进行大于等于五次的试验。
[0041]
每次试验中需要设置不同的水闸开度、水体流速和水位高度。
[0042]
s1中需要通过历史记录获取简易闸门近几年的历史记录数据。
[0043]
s4中多次模型运行的数据、通过公式的计算结果与实测值的误差需要保持在1％内。
[0044]
s1中简易闸门的量水测量方法为：采用流速仪测定配水口断面流速，根据渠道流速的大小选用大、中、小三种型号流速仪，大型金属旋杯式流速仪适用于较大流速的渠道断面测速，小型的塑料旋杯式流速仪适用于小型渠道，流速在0.5米/秒以下的情况测流。
[0045]
s1的测量过程中应根据最大水深及常水深变幅确定率定目标水位，根据有关规范，至少应测定最大水深hmax的75％范围过流工况，但结合灌区的过流调节能力，很难达到需要的水位数量，实际中，可根据最大水深及常水深变幅，设置目标水位。
[0046]
综上：实施例1中通过根据部分实测数据，建立流量率定公式，用数学回归分析的方法来率定公式中a、b、c三个参数，确定最终的cap模型，然后通过实际测出δz和e，将其带入得到的cap模型，计算出相应的q，将δz和e在一定范围内取值，同样按照cap模型进行计算，计算结果制表，得出δz、e和q关系表，并将其与实测数据共同作为基本数据进行模型的建立，使得模型在建立的过程中无需实测较多数据，降低了操作难度，且由于计算得到的闸门过闸流量具有较高的精度，并且本发明方法随着实测数据的增加，率定得到的参数会更加准确，用本发明方法模型求得的流量也会更加准确，本发明模型较为简单，易于工程实现，而实施例2中只是通过获取简易闸门量水建模所需的基本数据，并运行建立的简易闸门量水模型，从而需要较多实测数据作为建模的基本数据，使得操作难度较高，不易于工程实现，但随着实测数据的增加，率定得到的参数会更加准确，用本发明方法模型求得的流量也会更加准确。
[0047]
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当
理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。