JPS6162115A - Water level control method for dam reservoir - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of vibration of gate and water level caused by over control and to realize appropriate level control by refraining the next control until the time when the result of gate opening/closing control affects the change of water level. CONSTITUTION:Firstly, a present water level H(t0) and a present water flow volume Q0(t0) are inputted, and in considering with a previous water level H(t-1) and a target level H, the necessity of gate control is judged. And if it is judged to be necessary, the gate control is executed and the flow volume Q0'(t0) after the control is inputted. Next, the next control time t1 is worked out, and the control is suspended for the time (t1-t). If it is judged that gate control is unnecessary, the control is suspended for the time of sampling cycle. Thus occurrence of vibration of water level and gate caused by over control is avoided and appropriate water level control is realized by refraining the next control until the time when the result of gate opening/closing control is reflected to the change of water level.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はダム貯水池の水位を一定に保持するための水位
制御方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a water level control method for maintaining a constant water level in a dam reservoir.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

近年普及しつつあるダムの自動化・省力化に半い、ダム
のゲート制御をいかに安全かつ正確に行うかは重要な問
題である。How to control dam gates safely and accurately is an important issue in line with the automation and labor-saving measures that have become popular in recent years.

特に、水力発電や利水に備えてダムの水位を高く保つた
り、あるいは洪水に備えてダムの水位を低く保つよ・う
なことが必要である。これを実現するために、予め目標
水位を設定し、一定の周期毎にダムの水位を検出し、こ
の水位の変化勾配、あるいは目標水位との偏差に応じて
ゲートを動作させ、ダムの水位を目標水位に保つような
定水位制御方法が通常用いられている。In particular, it is necessary to keep dam water levels high in preparation for hydroelectric power generation and water utilization, and to keep dam water levels low in preparation for flooding. In order to achieve this, a target water level is set in advance, the water level of the dam is detected at regular intervals, and a gate is operated according to the gradient of change in this water level or the deviation from the target water level, and the water level of the dam is adjusted. A constant water level control method is usually used to maintain the water level at a target level.

ここで、従来の定水位制御方法の一例について説明する
。一般に、現在水位を目標水位まで制御する場合は、第
５図に示すように、各目標水位毎に予め目標水位に対し
上下対称となる所定幅の制御帯域（以下制御バンドとい
う。）１，２．３を決めておき、現在の位置と過去の水
位勾配（図中の矢印）により図に示す様な制御判断を行
う。Here, an example of a conventional constant water level control method will be described. Generally, when controlling the current water level to the target water level, as shown in Fig. 5, control bands (hereinafter referred to as control bands) 1, 2 of a predetermined width that are vertically symmetrical with respect to the target water level are prepared for each target water level. .3 is determined in advance, and the control judgment as shown in the figure is made based on the current position and past water level gradient (arrow in the figure).

第５図において、・印は現在水位、Ｘ印は制御しない場
合、○印は制御を行う場合、■は水位変化が急激な場合
に制御を行うことをそれぞれ示している。In FIG. 5, the * mark indicates the current water level, the X mark indicates when no control is performed, the ○ mark indicates when control is performed, and ■ indicates that control is performed when the water level changes rapidly.

第６図は目標水位に対し、水位が遠ざかる場合の制御量
の決定方法を示す。横軸に時間、縦軸に水位を示し、ｔ
ｏ、ｔｌ、ｔ２は制御サンプリング時間を示す。現在時
刻ｔ１における制御量は次の様に決定する。すなわち流
量の急激な変化がなければｔｌでの水位Ｈｔ、は制御サ
ンプリング時間（ｔ）後にはＨｔｚ　’　　（Ｈｈ’　
＝２Ｈｈ　　Ｈｔ６　）となることに着目し、次回の制
御サンプリング時にはＨｔ　ｘ　’　　（Ｈｔ“＝Ｈｔ
１−Δｈ、）となる様制御量を決定する。つまシ下式で
表わされる。FIG. 6 shows a method for determining the control amount when the water level moves away from the target water level. The horizontal axis shows time, the vertical axis shows water level, and t
o, tl, and t2 indicate control sampling times. The control amount at the current time t1 is determined as follows. In other words, if there is no sudden change in flow rate, the water level Ht at tl becomes Htz'(Hh'
=2Hh Ht6), and at the next control sampling time Ht x'(Ht"=Ht
1-Δh, ) is determined. It is expressed by the tsumushimo formula.

ただし、Ｑｏは現在放流量、ｆ（Ｈ）は水位がＨの時の
ダム総貯留量計算式、ｔは制御サンプリング時間を示す
。However, Qo is the current discharge amount, f(H) is the dam total storage amount calculation formula when the water level is H, and t is the control sampling time.

なお、Δｈｉは制御バンド巾ΔＨｒによシ決定Δｈｉ＝
ｆ（ΔＨｉ）Ｌ、Δｈｉ≦Δｈ２≦Δｈ３・・・・・・
≦Δｈｉとなる。Note that Δhi is determined by the control band width ΔHr.Δhi=
f(ΔHi)L, Δhi≦Δh2≦Δh3...
≦Δhi.

次に第７図に目標水位に対し２水位が近づく場合の制御
量の決定方法を示す。第７図においてＨｌｏ　　Ｈｔｒ
≦Δｈ の時、制御せず、 Ｈｔｏ　　Ｈｔｔ＞Δｈ２ の時住）式により制御量を算出し制御する。Next, FIG. 7 shows a method for determining the control amount when the water level approaches the target water level by two levels. In Figure 7, Hlo Htr
When ≦Δh, no control is performed, and the control amount is calculated by the equation (Tokisumi) where Hto Htt>Δh2, and control is performed.

以上の制御方式を用いたゲート自動制御装置の例を第８
図に示す。水位計４より測定された水位データは加算要
素を介してゲート開度指令装置５により所定の演算が行
われ、その制御指令信号によりゲート駆動モータ２が駆
動制御され、ゲート１が開閉調節される。３はゲート開
度計であり、修正用のものである。An example of an automatic gate control device using the above control method is shown in Section 8.
As shown in the figure. The water level data measured by the water level gauge 4 is subjected to a predetermined calculation by the gate opening command device 5 via an addition element, and the gate drive motor 2 is driven and controlled by the control command signal, and the gate 1 is adjusted to open or close. . 3 is a gate opening degree meter, which is used for correction.

さて、以上述べた従来方式において、ちる時刻１１でゲ
ート制御を行った後、さらに時間ΔＴだけ経過した時刻
ｔ２において水位をサンプリングした時、もしΔＴが湛
水面積に比べ小さ過ぎると、時刻ｔ１で放流量を変化さ
せた結果が水位に反映されないうちに、同じ制御を時刻
ｔ２においても繰り返してしまい、結果として制御量過
大となり、水位及びゲートの振動を起こす危険性がある
。この例を第７図に示す。Now, in the conventional method described above, when the water level is sampled at time t2, which is a further time ΔT after the gate control is performed at drop time 11, if ΔT is too small compared to the flooded area, then at time t1, the water level is sampled. Before the result of changing the discharge amount is reflected in the water level, the same control is repeated at time t2, resulting in an excessive control amount, which may cause vibrations in the water level and the gate. An example of this is shown in FIG.

第１１図は時刻ｔと放流量Ｑｏ及び水位Ｈとの関係を示
すグラフである。■の区間では、水位が目標水位Ｈａか
ら大きく外れているため、連続的に放流量を増加させて
いる。■の区間では、目標水位に近づき出したため制御
を中止しているが、■の区間でゲートを開は過ぎたため
、■の区間で再び閉じている。このような操作を繰り返
すことにより、ゲート及び水位の振動が発生し、下流に
対する影響や装置の寿命等の点で好ましくない。FIG. 11 is a graph showing the relationship between time t, discharge amount Qo, and water level H. In section (2), the water level deviates significantly from the target water level Ha, so the discharge amount is continuously increased. In the section (■), the control was stopped because the water level was approaching the target water level, but the gate was too open in the section (■), so it was closed again in the section (■). By repeating such operations, vibrations of the gate and water level occur, which is undesirable in terms of downstream effects and equipment life.

このようなゲートの振動状態が発生する原因は、水面の
さざ波等の微動による誤制御を防ぐため、一般の水位計
の精度は比較的粗い目盛となっており（約ＩＣｒｎ）、
この分の水位の変化があるまで制御計算機は制御を続行
してしまうからである。その結果、過制御となってゲー
トの振動が生ずるのである。The reason why such a gate vibrates is that in order to prevent erroneous control due to small movements such as ripples on the water surface, the accuracy of general water level gauges is relatively coarse scale (approximately ICrn).
This is because the control computer continues the control until the water level changes by this amount. As a result, overcontrol occurs and gate vibration occurs.

逆にΔＴが大き過ぎると流入量が急激に変化している場
合等に制御遅れを生じる危険性がある。On the other hand, if ΔT is too large, there is a risk of a control delay occurring when the inflow rate is changing rapidly.

このように、水位のサンプリング周期ΔＴが不適切であ
ると好ましくないが、流入量、放流量、及びダムの湛水
面積等の諸条件により最適なΔＴは変わるため、一定周
期でゲート制御を行う従来の方法では、ある種度の振動
は避けられない。In this way, it is undesirable if the water level sampling period ΔT is inappropriate, but since the optimal ΔT changes depending on various conditions such as inflow volume, discharge volume, and flooded area of the dam, gate control is performed at a constant cycle. In conventional methods, some degree of vibration is unavoidable.

なお、水面のさざ波等によるゲートの開閉操作のひんば
んな繰返しを防止する例として特公昭４８−４４２３２
号公報に開示されたものがある。In addition, as an example of preventing repeated opening and closing operations of the gate due to ripples on the water surface, etc.,
There is something disclosed in the publication No.

また、ダムへの流入量の時間的変化を検出して水位変化
を予想することによりゲートの開閉制御を行う例として
特公昭４４−２３６９３号公報に開示されたものがちる
。Furthermore, Japanese Patent Publication No. 44-23693 discloses an example of controlling the opening and closing of a gate by detecting temporal changes in the amount of water flowing into a dam and predicting changes in water level.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、水位やゲートの振動を発生させない、
最適な定水位制御方法を提供するにある。The purpose of the present invention is to prevent water level and gate vibration from occurring.
The objective is to provide an optimal constant water level control method.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために、本発明は、ダムのゲートを
開閉することにより、ダム貯水池の水位を一定に保持す
る水位制御方法において、前記ゲートの回置制御による
放水量の制御の結果が前記ダム貯水池の水位変化に反映
される時刻まで次の放水量の増減制御を休止する期間を
設けることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a water level control method for maintaining a constant water level in a dam reservoir by opening and closing a gate of a dam, in which the result of controlling the amount of water released by controlling the rotation of the gate is as follows. This system is characterized by providing a period during which control of the increase or decrease in the amount of water released is suspended until the time when the change in water level in the dam reservoir is reflected.

より具体的には、放水量の増減制御を休止する期間は、
ダム貯水池の各水位における湛水面積と所定放水量の放
流による水位変動分との積により現在水位と目標水位間
の水量を求め、この水量を所定時間での放水流量の変化
分により除して求めた前記現在水位と目標水位間の水量
を放流するに要する時間としたものである。More specifically, the period during which control of increase/decrease in water discharge amount is suspended is as follows:
The amount of water between the current water level and the target water level is calculated by multiplying the flooded area at each water level of the dam reservoir by the water level fluctuation due to the release of a specified amount of water, and then divides this water amount by the change in the amount of water released over a predetermined time. The amount of water between the determined current water level and the target water level is taken as the time required to discharge the water.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に本発明によるダム貯水池の水位制御方法の実施例を
図面に基づいて説明する。Next, an embodiment of the water level control method for a dam reservoir according to the present invention will be described based on the drawings.

まず、本発明による制御原理を説明する。第１図は時刻
ｔと流入量Ｑ　’　＋放流量ＱＯ１及び水位Ｈとの関係
を示すグラフである。時刻ｔ０において放流量Ｑｏ（ｔ
ｏ）を変化させなかったならば、次回のサンプリング時
刻ｔ１における水位はＨ（ｔ＋）であると推定できる。First, the control principle according to the present invention will be explained. FIG. 1 is a graph showing the relationship between time t, inflow amount Q' + outflow amount QO1, and water level H. At time t0, the discharge amount Qo(t
If o) is not changed, the water level at the next sampling time t1 can be estimated to be H(t+).

この値は、時刻ｉｏにおける流入ｉをＱｉ（ｔｏ）、水
位をＨ（ｔｏ）、また水位Ｈ（ｔｏ）における湛水面積
をＡ（Ｈ（ｔｏ）とすると、 ・・・・・・（１） でろる。This value is calculated as follows, where Qi(to) is the inflow i at time io, H(to) is the water level, and A(H(to) is the flooded area at the water level H(to)). ) Deroru.

次に、時刻１．において放流ｆｔｔＱｏ　（ｔｏ　）を
Ｑｏ／　　（ｔｏ　）に変化させたならば、次回の水位
ｕ’（ｔｌ　）であると推定できる。この値は、・・・
・・・（２） となる。Next, time 1. If the discharge fttQo (to) is changed to Qo/(to) in , it can be estimated that the next water level is u'(tl). This value is...
...(2) becomes.

したがって、放流量を変化させることによる水　　　　
　６′位の変動分ΔＨは、（１）式及び（２）式よシ、
・・・・・・（３〕 でおると推定できる。Therefore, water by varying the discharge amount
The variation ΔH at the 6' position is calculated from equations (1) and (2),
It can be estimated that (3).

今、水位を検出する最小単位をΔＨｖｒｂ　ｉ　ｎとす
るとコ（３）式のΔＨをΔＨｒｒＬ　ｉ　ｎと置き換え
ることにより、時刻ｔｏにおけるゲート制御が水位変化
に反映される時刻ｔ１が求まり、 となる。したがって、（４）式の１１が、次回に水位変
化を検出し、制御を行うべき最適な時刻である。Now, assuming that the minimum unit for detecting the water level is ΔHvrb in , by replacing ΔH in equation (3) with ΔHrrL in , the time t1 at which the gate control at time to is reflected in the water level change can be found. Therefore, 11 of equation (4) is the optimal time at which the next water level change should be detected and control should be performed.

なお、ΔＨｍｉｎは水位計によって決まる値であるが通
常は１ｃｒｎである。Note that ΔHmin is a value determined by a water level gauge, and is usually 1 crn.

さらに、時刻１１においてゲート制御を行って、放流量
ｔ”Ｑｏ（ｔｔ）からＱｏ′（ｔｌ　）へ変化させた場
合には、同様にその次に制御すべき時刻ｔ２は、 となるが、時刻１１においてゲ°−ト制御を行わなかっ
た場合には、以後の水位変化検出が遅れないように、通
常のサンプリング周期ΔＴに戻し、ｔｊｉ”ｔｌ　　＋
ΔＴ　　　　　　　　　・・・・・・（６）とする。こ
のサンプリング周期ΔＴは、水位変化の検出が遅れない
ように十分率さな値としておく。、本発明の場合の制御
時刻ｔと放流量ＱＯとの関係の例を第２図に示す。第２
図の■、■はゲート制御を行い、放流量を変化させた時
刻であり、■。Furthermore, when gate control is performed at time 11 to change the discharge amount from t''Qo(tt) to Qo'(tl), the time t2 to be controlled next is similarly, but the time If gate control is not performed in step 11, the sampling period is returned to the normal sampling period ΔT and tji"tl +
ΔT (6). This sampling period ΔT is set to a sufficiently rapid value so that detection of water level changes is not delayed. FIG. 2 shows an example of the relationship between the control time t and the discharge amount QO in the case of the present invention. Second
■ and ■ in the figure are the times when gate control was performed and the discharge amount was changed, and ■.

■は■、■においてゲート制御を行った時、（４）式に
基づいて計算した制御時刻である。一方、第３図は第２
図と同様の条件における従来方式の例である。第３図で
は■、■、■、■、■、　１０の時刻における制御が、
サンプリング周期が短か過ぎるため生じる無駄な制御で
ある。このように、本発明の場合、ゲート制御を行った
結果が水位変化量に反映させるまでの間は次回の制御を
行なわない。■ is the control time calculated based on equation (4) when gate control is performed in ■ and ■. On the other hand, Figure 3 shows the second
This is an example of a conventional method under the same conditions as in the figure. In Figure 3, the control at time ■, ■, ■, ■, ■, 10 is as follows.
This is a wasteful control that occurs because the sampling period is too short. As described above, in the case of the present invention, the next control is not performed until the result of the gate control is reflected in the amount of water level change.

このため、無駄な制御を省き、ゲートや水位の振動を防
ぐことが可能である。すなわち、（４）式で示される時
刻１１の間は制御を行なわないということは、ゲート開
度指令装置５〜７（第８図）においてゲート制御信号を
出されないということであり、水位検出の遅れに基づく
過制御を抑制すること全意味する。それゆえ、ゲートの
開閉を必要以上に繰り返すことがなく、振動を防止でき
るものである。Therefore, it is possible to eliminate unnecessary control and prevent vibrations of the gate and water level. In other words, not performing control during time 11 shown by equation (4) means that gate control signals are not output in the gate opening command devices 5 to 7 (Fig. 8), and the water level detection is not performed. This means suppressing overcontrol based on delays. Therefore, the opening and closing of the gate is not repeated more than necessary, and vibration can be prevented.

第１１図は本発明の実施例を示す流れ図である。FIG. 11 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.

ステップ８において、現在水位Ｈ（ｔｏ）と現在放流量
ＱＯ（ｔｏ）を入力し、ステップ９において、前回水位
Ｈ（ｔ−１）や目標水位ＨＯを加味して、ゲート制御が
必要か否かを判断する。判断の方法は従来方式（第５図
〜第９図）と同じでよい。判断の結果、ゲート制御が必
要ならば、ステップ１０で制御を実行し、ステップ１１
で制御後の放流量Ｑｏ’（ｔｏ）を入力する。さらにス
テップ１２で（４）式によシ次回の制御時刻ｔ１を求め
、１３で時間（ｔｓ　　　ｔ）だけ待ち、ステップ８の
処理に戻る。一方、ステップ９の判断の結果、ゲート制
御が不要ならば、サンプリング周期を通常の値ΔＴとす
るために、ステップ１４でΔＴだけ待ち、ステップ８の
処理に戻る。In step 8, the current water level H (to) and current discharge amount QO (to) are input, and in step 9, the previous water level H (t-1) and target water level HO are taken into consideration to determine whether gate control is necessary. to judge. The determination method may be the same as the conventional method (FIGS. 5 to 9). As a result of the judgment, if gate control is necessary, control is executed in step 10, and step 11 is performed.
Input the controlled discharge amount Qo'(to). Further, in step 12, the next control time t1 is determined using equation (4), and in 13, the process waits for a time (ts t), and returns to the process of step 8. On the other hand, as a result of the determination in step 9, if gate control is not required, the process waits for ΔT in step 14 in order to set the sampling period to the normal value ΔT, and returns to the processing in step 8.

゛〔発明の効果〕 以上述べた如く、本発明によれば、ゲート開閉制御の結
果が水位変化に反映される時刻まで、次の制御、時刻ま
で制御を停止するので、過制御による水位やゲートの振
動の発生を防止できる最適な水位制御が可能となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the control is stopped until the time when the result of the gate opening/closing control is reflected in the water level change, and the control is stopped until the next control or time. This enables optimal water level control that can prevent the occurrence of vibrations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明による水位ｆｔＴＩＪ　御方法において
休止期間の設定方法を示すグー）７図、ＷＪｚ図は本発
明における制御時刻ｔと放流量Ｑおよび水位との関係を
示す７２７図、第３図は第２図との対比において従来の
制御方法による放流量の変化を示すグラブ図、第４図は
本発明による制御方法の処理手順を示すフローチャート
、第５図は、従来の制来の制御装置の例を示すブロック
図、第９図は従来の制御手順の例を示すブロック図、第
１０図は従来の目標流量計算の計算手順を示すフローチ
ャート、第１１図は時刻と放流量および水位の関係を示
すグラフ図である。 １・・・ダム、２・・・ゲート駆動モーター、３・・・
ゲート開度計、４・・・水位計、５，６．７・・・ゲー
ト圀度指。 令装置、１２・・・最適制御時刻の算出ステップ、１３
・・・待ち時間ステップ、１４・・・待ち時間ステツー
　　　　グ。Figure 1 shows the method of setting the pause period in the water level ftTIJ control method according to the present invention. is a graph diagram showing the change in discharge amount due to the conventional control method in comparison with FIG. 2, FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the control method according to the present invention, and FIG. Fig. 9 is a block diagram showing an example of a conventional control procedure, Fig. 10 is a flowchart showing a conventional calculation procedure for target flow rate calculation, and Fig. 11 is a relationship between time, discharge amount, and water level. FIG. 1...Dam, 2...Gate drive motor, 3...
Gate opening degree meter, 4... Water level gauge, 5, 6.7... Gate opening degree finger. control device, 12...optimum control time calculation step, 13
...Waiting time step, 14...Waiting time step.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、ダムのゲートを開閉することにより、ダム貯水池の
水位を一定に保持する水位制御方法において、前記ゲー
ト開度制御による放水量の制御の結果が前記ダム貯水池
の水位変化に反映される時刻まで次の放水量の増減制御
を休止する期間を設けることを特徴とするダム貯水池の
水位制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の水位制御方法において
、前記放水量の増減制御を休止する期間は、ダム貯水池
の各水位における湛水面積と所定放水量の放流による水
位変動分との積により現在水位と目標水位間の水量を求
め、この水量を所定時間での放水流量の変化分により除
して求めた前記現在水位と目標水位間の水量を放流する
に要する時間であることを特徴とするダム貯水池の水位
制御方法。[Claims] 1. In a water level control method for maintaining a constant water level in a dam reservoir by opening and closing a gate of a dam, the result of controlling the amount of water discharged by controlling the gate opening degree is a change in the water level in the dam reservoir. A water level control method for a dam reservoir, characterized by providing a period during which control of increase/decrease in the amount of water discharged is suspended until the time when the next water discharge amount is reflected. 2. In the water level control method according to claim 1, the period during which the water discharge amount increase/decrease control is suspended is determined by the product of the flooded area at each water level of the dam reservoir and the water level fluctuation due to the discharge of a predetermined water discharge amount. The time required to discharge the amount of water between the current water level and the target water level, which is obtained by calculating the amount of water between the current water level and the target water level, and dividing this amount by the change in the amount of water discharged over a predetermined time. water level control method for dam reservoirs.