中国水科院水力学研究所

水力控制研究室

研究室简介

    水力控制研究室是一个新建的综合型的研究室，主要从事调水工程规划设计、运行水力控制的计算机仿真及数字工程，电站和泵站的水力过渡过程，水电站的旋流消能，以及河冰工程。

   研究室现有工程技术人员9人，包括教授级高级工程师3人，其中获博士学位（后）2人，获硕士学位4人。研究室具有培养博士后、博士和硕士研究生的资格，今年计划招收博士/博士后研究生各1人。

    研究室的发展目标是培养一流的科研人才，建设具有国际先进水平的多功能调水工程水力控制模型实验台，为21世纪我国大规模的调水工程建设提供科技咨询。

    近年来，研究室先后完成了“山西省万家寨引黄工程全系统运行计算机仿真”、“天津院《南水北调中线工程涵管输水方案规划报告》优化研究”、“香港Mang Kung Wo泵站及管道水击分析”、“高桥电站调压井涌波试验及系统过渡过程计算”、“水电站长输水道管流汽泡动力特性研究”、“河道中冰塞的数值模拟”、“溪洛渡水电站导流洞改建竖井式非常泄洪洞模型试验”、等国家、省部级重点科研项目及工程项目。目前正在独立进行中央财政资助重大项目“南水北调中线工程水力控制计算机数字三维实时仿真系统的开发”和项目“南水北调中线工程北京段、天津段管涵输水方案的优化及可靠性研究”的研究。

 研究领域与业务范围

    研究领域包括：管道系统的水力瞬变(水击)；明渠系统的非恒定流；调水工程的水力控制及运行的计算机数字三维仿真；水电工程的旋流消能；河冰工程的理论及应用研究。

业务范围包括：

• 调水工程水力控制的物理模型试验，全系统运行的计算机数字三维仿真及数字工程；

• 水电站、核电站、抽水泵站的水力瞬变过渡过程的计算及模型试验；

• 水电工程旋流消能工的模型试验；

• 长距离输油、输水系统的泄漏检测；

• 梯级泵站的优化运行；

• 冬季河流冰凌（包括冰盖、冰塞）过程的数组模拟及冰凌灾害的防治。

 室主任情况简介

    杨开林，1955年3月出生，四川西充人。1988获博士学位,现任中国水利水电科学研究院水力控制研究室主任，教授级高工，博士生导师。

    长期从事水力瞬变、河冰动力学、调水工程水力控制及数字三维仿真理论及应用研究。负责完成了3项国家自然科学(重点)基金项目，1项国家“八.五”科技攻关项目。负责完成了山西省万家寨引黄入晋工程运行的计算机仿真研究(国内首次)，广东省东江－深圳供水改造工程水力过渡过程研究，以及国内（包括香港）的一些大型水电站、核电站、泵站的过渡过程研究。成果获得院一等奖4次，部三等奖2次。出版专著《电站与泵站中的水力瞬变及调节》（独著）。已发表论文41多篇，主要论文有：《关于“数字南水北调工程”的设想》、《南水北调中线工程水力控制实时数字三维视景仿真》、《应当重视调水工程运行的计算机仿真研究》、《调水工程设计新思想的探索》、《河道冰塞的模拟》、《水电站长输水道管流气泡动力特性研究》、《引黄入晋工程变速泵控制前池水位的调节模型》等。

 正在进行的研究项目

• 南水北调中线工程水力控制计算机数字三维实时仿真系统的开发（中央财政资助重大项目）

• 南水北调中线工程北京段输水方案的优化及可靠性研究；

• 南水北调中线工程天津段管涵输水方案水力过渡过程计算研究；

• 公伯峡水电站导流洞新型水平漩流消能工模型试验研究

• 内蒙古河道冰凌预报数学模型研究。

 近期完成的重大项目

• 山西省万家寨引黄工程全系统运行计算机仿真(国内首创，获得院科技进步一等奖)

• 天津院《南水北调中线工程涵管输水方案规划报告》优化研究

• 沙牌水电站导流洞改建旋流式竖井溢洪道水工试验研究(国内首创，获得院科技进步一等奖)

• 调水工程不恒定流等容量控制理论与试验(国家自然科学基金项目)

• 溪洛渡水电站导流洞改建竖井式非常泄洪洞模型试验

• 香港Mang Kung Wo泵站及管道水击分析

• 高桥电站调压井涌波试验及系统过渡过程计算(获得水利部科技进步三等奖)

• 水电站长输水道管流汽泡动力特性研究(国家自然科学基金项目，获得获得院科技进步一等奖)

• 热力管网瞬变泄漏检测理论的研究(国家自然科学基金项目，获得原电力部科技进步三等奖)

• 河道中冰塞的数值模拟(国家自然科学基金重点项目)

• 导流隧洞体型系统规划数学模型的研究(国家“八五”科技攻关项目)

水力控制仿真试验室建设目标与功能

    研究室的发展目标是成为国内水力控制基础理论研究和工程应用实践的排头兵，水力控制仿真动态实验台的建设目标是：先进，实用，总体达到目前的国际先进水平，部分达到国际领先水平。

• 一套装备具有双向供水能力、长距离有压管道（或无压渠道）连接系统、以计算机控制系统为主的控制量测中心所构成的水力瞬变控制试验装置。

• 水力控制系统的仿真数值模型即软件包和数据库和设计仿真平台，通过屏幕显示出动画曲线和监控数据。

• 结合国家重点建设项目，配合设计单位进行水力瞬变控制仿真研究，优化设计布置方案，缩短设计研究周期，为上级部门进行宏观决策提供技术支撑。

水力控制仿真试验室建设规模与技术指标

    实验台的规划方案是，根据我国目前大型输水工程一般采用有压管道结合无压涵管（隧洞）的特点，研究开发一套广泛适用的输水系统水力控制模型仿真试验装置，包括：

• 全长约200m左右的有压管道与无压渠道；

• 管路上设两级泵站，每级泵站有1台变速泵和1台定速泵组成，配套建立变速电机、闸阀、调压罐的自动控制装置；

• 管道和渠道上设置两座自动调节闸（阀）和分水闸（阀）；

• 泵站设进口前池，在压力管道上设置调压塔（调压罐）和通气阀，以及模拟泄漏检测的可调大小的孔口；上下游设可调节水位的水箱；

• 自动检测装置，包括超声波流量计、压力传感器、水位传感器、转速传感器、位移传感器、微机数据自动采集仪等；建立无线遥控系统和专用微机控制室。

• 全部设备安装在多功能试验室内，面积由试验室统一规划安排。

调水工程水力控制计算机数字三维仿真系统

    1、地理信息系统软件：ARC/INFO9.0

    2、数字三维视景系统组成