JP3765964B2

JP3765964B2 - Reservoir operation method based on discharge function

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Publication number: JP3765964B2
Application number: JP2000176717A
Authority: JP
Inventors: 瑞穂今村
Original assignee: CTI Engineering Co Ltd
Current assignee: CTI Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP2001355222A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超安定型の放流関数に基づいて利水専用ダムとしての貯水池の放流操作を行う貯水池操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダムは、洪水調節用ダムと利水専用ダムとに大別することができる。
【０００３】
そして、洪水調節用ダムでは、洪水に備えて確保された容量（貯溜可能な空き容量）を活用して、下流河道の流量を低減させるように放流量をコントロールするようにしている。
【０００４】
また、利水専用ダムにおいても、発電や農用・水道用に使用するのに必要な貯水量を確保して、これを活用することが主目的であるが、洪水時においては、ダムを設置したことにより、下流河道の洪水流量が増加しないように、一定の方針を定めて、これにより放流量をコントロールする必要がある。
【０００５】
そして、これらのダムの貯水池から放流量を決定する方法は、自然調節方式や定開度方式等のゲートの開閉操作を伴わない方式を除いては、主に、貯水池への流入量を基本情報として放流量が決定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように貯水池への流入量を基本情報として放流量を決定する方法では、貯水池への流入量の把握誤差が大きいために、決定した放流量の誤差も大きくなり、正確な放流量の制御が行えないという不具合がある。
【０００７】
すなわち、流入量は、貯水池からの放流量と単位時間内の貯水量の変化との合算量として求められるものであり、単位時間内の貯水量の変化は、貯水池の水位の変化とあらかじめ貯水池毎に作成した貯水量(V)と水位（標高：H）の関係式（Ｈ−Ｖカーブ）から求められる。
【０００８】
この際、貯水池の水位の観測値は、貯水量の変化のみならず、風や地震による波の発生、ゲート開閉操作時にゲートから受ける反作用の変化による波の発生、また、発電用のプロペラから受ける反作用による波の発生等にも支配されている。
【０００９】
また、これら貯水量の変化要素以外の水位の構成要素は、流入量計算においては誤差の要因となる。
【００１０】
然るに、流入量計算における計算誤差は、貯水池の面積と水位観測誤差との積に比例するものであり、一般的に貯水池の面積が大きいことから、水位の観測誤差が僅かなものであっても、この水位の観測誤差が流入量の把握誤差に大きく影響して、結果的に放流量の誤差を大きくすることから、放流量を安定化させた貯水池操作を行うことが非常に困難となっているのが実状である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、利水専用ダムとしての貯水池に設けたゲートを開放させて貯水を放流させる放流時操作として、事前放流操作、遅らせ操作、及び、事後放流操作の内の少なくとも一つの操作を行う貯水池操作方法であって、前記貯水池から放流を開始する計画値である貯水量ｖ ₀ 、遅らせ操作を開始する計画値である貯水量ｖ ₁ 、遅らせ操作を開始したときの計画値である目標放流量ｑ ₁ 、遅らせ操作による計画洪水を行う計画値である貯水量ｖ ₂ 及び遅らせ操作による計画洪水を行ったときの計画値である目標放流量ｑ ₂ を予め読み込んでおき、前記貯水池の水位に基づいてその貯水量Ｖを繰り返し算出するとともに、その貯水量Ｖと前記貯水量ｖ ₀ 、ｖ ₁ とを比較し、前記貯水量Ｖが前記貯水量ｖ ₀ 以上であって且つ前記貯水量ｖ ₁ よりも小さいと判定された場合には、下記の放流関数の式（４）に基づいた放流量Ｑ₀が得られるように前記ゲートを開放操作することにより事前放流操作を行い、前記貯水量Ｖが前記貯水量ｖ ₁ 以上であると判定された場合には、下記の放流関数の式（５）に基づいた放流量Ｑ₀が得られるように前記ゲートを開放操作することにより遅らせ操作を行い、貯水の放流開始から終了までの一連のゲート開閉操作を、貯水池の水位を基本情報として決定することを特徴とする放流関数に基づく貯水池操作方法を提供するものである。
Ｑ ₀ ＝ｑ ₁ （Ｖ−ｖ ₀ ） ² ／（ｖ ₁ −ｖ ₀ ） ² （４）
Ｑ ₀ ＝｛（ｑ ₂ −ｑ ₁ ）（Ｖ−ｖ ₁ ）／（ｖ ₂ −ｖ ₁ ）｝＋ｑ ₁ （５）
但し、ｖ ₀ ＜ｖ ₁ ＜ｖ ₂ である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
すなわち、本発明に係る放流関数に基づく貯水池操作システムは、流入量計算過程を省略し、貯水池の水位から直接放流量を決定し、この決定した放流量に基づいて、貯水池の一部を形成する洪水調節用ダムや利水専用ダムに設けたゲートを開放操作（開度調節操作）するようにしたシステムである。
ここで、放流操作を流入量と放流量との関係において、さらに一般化して整理すると、次の四つの放流機能の組み合わせとして整理することができる。
【００２１】
▲１▼流入量に対して放流量が追いついていく操作（以下「追いつき操作」という）。
かかる「追いつき操作」として、「事前放流操作」と「異常洪水時操作」とがある。
【００２２】
▲２▼流入量に対して放流量が一定時間遅れる操作（以下「遅らせ操作」という）。
かかる「遅らせ操作」は、これを延長して利水専用ダムにおける「事後放流操作」にも適用することができる。
【００２３】
▲３▼流入量に対して放流量が離れていく操作（以下「調節操作」という）。
かかる「調節操作」として、「洪水調節操作」と洪水調節用ダムにおける「事後放流操作」とがある。
【００２４】
▲４▼流入量と放流量が同じで水位を一定に保つ操作（以下「定水位制御操作」という）。
【００２５】
これらの機能は、放流量を決定する際に用いる放流関数における貯水量Ｖの次数を調整することによって、実現することができる。
【００２６】
すなわち、追いつき操作は、貯水量Ｖの２次式、遅らせ操作は、貯水量Ｖの１次式、調節操作は、貯水量Ｖの１／２次式によって実現することができる。
【００２７】
また、定水位制御操作は、流入量と放流量を同じにすると言う意味から見れば流入量に放流量を限りなく近づける事に類似しており、近似的に貯水量Ｖの２次式で実施することができる。
【００２８】
しかしながら、厳密な定水位制御を実施するためにはこの部分だけについて別途の方策を講ずる必要がある。
【００２９】
そして、本発明に係る放流関数は、解析上都合の良い貯水量Ｖの関数に統一して表現している。なお、放流量と貯水量の関係は、あらかじめ貯水池毎に貯水量Ｖと水位（標高）Ｈの関係式（Ｈ−Ｖカーブ）を作成しておけば、放流量と水位の関係に置き換えることができる。
【００３０】
例えば、図１に示すように、始点（０，０）、終点（ｖ，ｑ）の２つの点を通る、放流量Q_oと貯水量Ｖとの関係を、貯水量Ｖの１／２次式、１次式、２次式として示した。なお、Ｖの１／２次式と２次式は始点（０，０）をグラフの頂点となるようにしている。
【００３１】
そして、これらを放流関数として、時間Ｔ＝０で、０から始まり、時間の変化に対して直線的に変化する場合の流入量Q_iに適用して、これに水の連続式を考慮して、放流量Q_oの時間変化を計算した結果を図２に示す。
【００３２】
その結果、計算された放流量Q_oは、貯水量Ｖの１／２次式による場合は、流入量に対して一定率であり、また、貯水量Ｖの１次式の場合は、流入量を平行移動（流入量に対して一定時間の遅れ）した線に漸近し、また、貯水量Ｖの２次式の場合は、流入量に対して放流量が追いついていく、というそれぞれの特性を有していることが解析的にまた数値計算的に判った。
【００３３】
そこで、これらのそれぞれ異なる放流関数の水理特性を効果的に活用して、洪水調節をシステム的に行うことができるようにした。
【００３４】
すなわち、洪水調節用ダムにおいては、まず、放流開始時点では、ダムからの放流による下流河道の水位上昇は緩やかでなければならないが、その後は、できるだけ早く流入量に放流量が追いついていく必要性がある。このような観点から、貯水量Ｖの２次式の特性を活用した放流関数を採用するのが適当である。
【００３５】
次に、洪水調節については、ある流入量に対して、一定の率の放流を達成する必要性がある。このような場合は、貯水量Ｖの１／２次式の特性を活用した放流関数を採用するのが適当である。
【００３６】
さらに、二山以上の洪水に対しても、継続的に、ある一定の調節効果が得られるように配慮する必要性があるが、そのようなケースも考慮して、事後放流操作も洪水調節操作の延長上で（２）式で考えるのが望ましい。
【００３７】
そして、異常洪水時操作は、洪水調節状態から放流量の増加による下流河道の急激な水位上昇を回避しながら、流入量に放流量を近づけていく操作であるから、貯水量Ｖの２次式の特性を活用した放流関数を採用するのが適当である。
【００３８】
なお、異常洪水時操作に続く事後放流操作（ｖ_m≦Ｖ＜ｖ₂）も異常洪水時操作の延長上で（３）式で考えるのが望ましい。
【００３９】
また、利水専用ダムにおいては、中心となる操作は遅らせ操作であるから、貯水量Ｖの１次式の特性を活用した放流関数を採用するのが適当である。
【００４０】
そして、事後放流操作は、洪水調節用ダムの場合と同様に、二山以上の洪水に対処するために、中心となる遅らせ操作の延長上で考える。
【００４１】
以上の条件で、それぞれ洪水調節方式を決定する場合には、図１に示すように、貯水量Ｖ（水位Ｈに換算可能）と放流量Q_oとの座標軸において、計画的に貯水量と放流量の関係として定められた、放流関数の始点及び終点を通るような、それぞれ１／２次式・１次式・２次式の放流関数を当てはめればよい。
【００４２】
その結果できあがった放流関数システムが図３及び図４であり、これらの放流関数を適用して、任意の流入量に対する放流量を決定することができ、その結果を、図５及び図６に示す。
【００４３】
なお、２次関数については、始点と終点のみでは無数の２次関数が存在し、一義的に決定することができないので、２次関数の頂点（ｖ_p，ｑ_p）をどの様に設定するかという立場からの条件を付加し、こうすることにより当該放流関数への移行時点（ｖ_m，ｑ_m）の放流の水理特性（放流量の増加による下流河道の水位上昇速度）の条件を設定することが可能である。
【００４４】
従って、本発明に係る貯水池操作システムを採用した場合には、水位により直接放流量を決定することにより、ダムからの放流による下流河道の水位の上昇速度をコントロールすることが可能となる。
【００４５】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
〔洪水調節用ダムの場合〕
貯水池に設けたゲートを開放させて貯水を放流させる放流時操作として、事前放流操作、洪水調節操作、異常洪水時操作、及び、事後放流操作の内の少なくとも一つの操作を行う貯水池操作システムであって、貯水の放流開始から終了までの一連のゲート開閉操作を、貯水池の水位を基本情報として決定するようにしている。
【００４７】
▲１▼事前放流操作は、下記の放流関数の式（１）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００４８】
▲２▼洪水調節操作は、下記の放流関数の式（２）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００４９】
▲３▼異常洪水時操作は、下記の放流関数の式（３）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００５０】
▲４▼事後放流操作は、貯水池の状況により（２）式（ｖ₁≦Ｖ＜ｖ_m）又は（３）式（ｖ_m≦Ｖ＜ｖ₂）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００５１】
【数５】

【００５２】
Q_ｏ：放流量（ｍ^３／ｓ）
Q_ｉ：貯水池への流入量（ｍ^３／ｓ）
V：貯水量（ｍ^３）
（ｖ_０，０）：放流開始時の状況
（ｖ_１，ｑ_１）：洪水調節開始時の状況
（ｖ_２，ｑ_２）：計画洪水波形を調節したときの状況
（ｖ_３，ｑ_３）：異常洪水時の最大予想流入時の状況（最高水位時）
（ｖ_ｍ，ｑ_ｍ）：計画的洪水調節から異常洪水時操作に移行する際の状況
（ｖ_ｐ，ｑ_ｐ）：異常洪水時放流関数の数学的頂点の座標
【００５３】
図５は、洪水調節用ダムについて、洪水の始まりから終わりまでの貯水池への流入量と放流量の時間変化を示したものであり、放流時操作として、▲１▼事前放流操作と▲２▼定水位制御操作と▲３▼洪水調節操作と▲４▼異常洪水時操作と▲５▼事後放流操作を適宜行うようにしている。
【００５４】
ここで、▲１▼事前放流操作は、ダムからの放流による下流河道の水位上昇に留意しつつ、しかも、できる限り早く放流量を流入量に近づけていく操作である。
【００５５】
▲２▼定水位制御操作は、流入量に対して放流量が等しくなった（近づいた）段階で、この状態を継続させることにより、水位を（ほぼ）一定に保持する操作である。
【００５６】
▲３▼洪水調節操作は、洪水流入量の一部を貯水しつつ、放流量を低減させる操作である。
【００５７】
▲４▼異常洪水時操作は、貯水位が計画（あらかじめ設定）した最高水位を超える恐れがあるときに、洪水調節計画よりも多くの放流を行い、ダムからの洪水の越流を回避する操作である。
【００５８】
▲５▼事後放流操作は、洪水調節または異常洪水時操作により上昇した水位を低下させつつ、流入量に放流量を近づけて、定水位制御に移行する条件を整える操作である。
【００５９】
以上に述べてきたように、洪水調節用ダムでは、図３に示すような放流関数（Ｖ−Ｑ_o関数）によって、放流量を決定することができる。
【００６０】
さらに、図３に示すように、放流開始時点や洪水調節操作から異常洪水時操作に移行する場合等の判断において「限界流入量」の概念を適用することにより、効果的かつ安全な操作システムとすることができるものであり、放流開始時の限界流入量Q_ic1と異常洪水時操作へ移行する際の限界流入量Q_ic2は、それぞれ以下のようにして設定することができる。
【００６１】
（放流開始時の限界流入量Q_ic1）
下流河道の水位−流量関係（Ｈ−Ｑカーブ）を、（６）式に示すような水位Ｈの２次関数とすれば、定められた放流関数（１）式に基づいて、放流量０の状態から放流を開始しようとするとき、ダムからの放流による下流河道の水位上昇速度が、放流関数がＶの１次関数では水位上昇速度が常に無限大となり、また、３次関数では水位上昇速度が常に０となる。このような中で、その中間的な位置にある２次関数のみが、（７）式に示すような放流開始時期の水位上昇速度を有限の値によって表現し得ることによるものである。
【００６２】
いま、下流河道の水位−流量関係（Ｈ−Ｑカ−ブ）を（６）式によって表す。
【００６３】
【数６】

【００６４】
但し
Ｋ：河道の水理定数（ｍ／ｓ）
Ｈ：観測所水位（ｍ）
ｈ_０：観測所零点高（ｍ）
（１）式に基づくダム放流による下流河道の水位上昇速度は、水の連続式と（６）式と（１）式を連立させて（７）式のように導くことが出来る。
【００６５】
【数７】

【００６６】
この（７）式が下流河道の水位上昇速度の許容値Ｈ_c以下であるという条件を付けると以下の通りとなる。
【００６７】
【数８】

【００６８】
なお、（８）式においては、放流開始前であるからＱ_oの値は０である。
【００６９】
この（８）式の右辺に示す限界流入量Q_ic1は、ある貯水池の洪水期制限水位以下の空き容量（＝ｖ₁−ｖ₀）のもとで、放流関数（１）式にもとづき放流を開始した場合の、下流水位基準点における水位上昇速度をＨ_c 以下に抑えるための限界の流入量を示している。ｑ₁は、貯水量Ｖ＝ｖ₁となった時の目標放流量である。
【００７０】
（異常洪水時操作へ移行する際の限界流入量Q_ic2）
事前放流操作並びに洪水調節操作における放流関数の延長上で、図３に示すような放流関数を一般化したＶの２次関数として（３）式のように設定し、操作に関する諸条件を加味しつつＡ、Ｂ、Ｃを確定していくこととする。
【００７１】
【数９】

【００７２】
先ず、この放流関数による下流河道の水位上昇速度のコントロールについて考察してみる。
【００７３】
（３）式と（６）式に示す下流河道のＨ−Ｑカ−ブから下流河道の水位上昇速度は以下のように数式化される。
【００７４】
【数１０】

【００７５】
いま、下流河道の水位基準点における水位上昇速度の限度をＨ_cとすると、異常洪水時操作への移行段階では（９）式は、次のように整理することができる。
【００７６】
【数１１】

【００７７】
この（１０）式の右辺が、異常洪水時操作へ移行する際の限界流入量Q_ic2を示している。
【００７８】
したがって、（１０）式の左辺の流入量が右辺と等しくなる前に（２）式の状態から（３）式に移行し、これに基づいて放流すれば、異常洪水時操作へ移行する時点（ｖ_m，ｑ_m）における下流河道の水位上昇速度はＨ_c以下に押さえられることとなる。
【００７９】
いま、図３において、（ｖ₃，ｑ₃）．（ｖ_m，ｑ_m）を通り（Ｂ，Ｃ）〔（ｖ_P，ｑ_P）に同じ〕を頂点とする２次関数を考え、これらの３点のうち前２点を固定して頂点（Ｂ，Ｃ）の位置を操作することにより、異常洪水時操作へ移行する時点｛（ｖ_m，ｑ_m）点｝における下流河道の水位上昇速度の時間的な変化特性をある程度操作する事が可能である。
【００８０】
つまり、異常洪水時操作への移行点（図３の（ｖ_m，ｑ_m）点）で、下流河道の水位上昇速度が時間的に極大となるような放流関数を定めることを考えると、次のように展開することが出来る。
【００８１】
【数１２】

【００８２】
ここで、（１１）式は、洪水調節操作から異常洪水時操作へ移行する過程で（３）式を最も適切な放流関数とするための２次関数の頂点の座標である。
【００８３】
したがって、（１１）式によりＣを決定すれば（異常洪水時操作の放流関数の頂点を決定すれば、）洪水調節操作から異常洪水時操作への移行点（ｖ_m，ｑ_m）での下流河道の水位上昇速度は時間的に極大値となっている。
【００８４】
また、この放流関数（３）式は、（ｖ₃，ｑ₃）、（ｖ_m，ｑ_m）を通りＱ_o＝Ｃ（＝ｑ_p）に接するから、これらの関係よりＡ，Ｂ（＝ｖ_p）の値が次のように求められる。
【００８５】
【数１３】

【００８６】
実操作においては、（１１）、（１２）、（１３）式によりＡ、Ｂ、Ｃの値を求めながら（１０）式により限界流入量を計算し、異常洪水時操作に移行すべきか否かの判断を行う。
【００８７】
異常洪水時操作への移行が必要であれば（３）式に基づき異常洪水時操作を実行する。
【００８８】
なお、貯水量Ｖは、あらかじめ作成した水位Ｈと貯水量Ｖの関係（Ｈ−Ｖカーブ）から容易に水位に変換することができるため、水位により放流量を決定することができる。
【００８９】
また、異常洪水時操作の限界流入量（Q_ic2）を計算する過程や、限界流入量と流入量を比較して新たな放流形態へ移行すべきか否かを判断する過程で流入量（Q_i）の情報を必要とするが、一旦、放流形態とそれに対応した放流関数が決定されれば、放流量（Q_o）は常に貯水量Ｖ（又は水位Ｈ）のみに基づいて決定されることとなる。
【００９０】
〔利水専用ダムの場合〕
貯水池に設けたゲートを開放させて貯水を放流させる放流時操作として、事前放流操作、遅らせ操作、及び、事後放流操作の内の少なくとも一つの操作を行う貯水池操作システムであって、貯水の放流開始から終了までの一連のゲート開閉操作を、貯水池の水位を基本情報として決定するようにしている。
【００９１】
事前放流操作は、下記の放流関数の式（４）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００９２】
遅らせ操作及び事後放流操作は、下記の放流関数の式（５）に基づいた放流量Q_oが得られるようにゲートを開放操作する。
【００９３】
【数１４】

【００９４】
但し
Q_ｏ：放流量（ｍ^３／ｓ）
V：貯水量（ｍ^３）
（ｖ_０，０）：放流開始時の状況
（ｖ_１，ｑ_１）：遅らせ操作開始時の状況
（ｖ_２，ｑ_２）：計画洪水波形を遅らせ操作により処理したときの状況（最高水位時）
【００９５】
図６は、利水専用ダムについて、洪水の始まりから終わりまでの貯水池への流入量と放流量の時間変化を示したものである。
【００９６】
以上に述べてきたように、利水専用ダムにおいては、図４に示すような放流関数によって、放流量を決定することができる。
【００９７】
なお、貯水量Ｖは、あらかじめ作成した水位Ｈと貯水量Ｖの関係（Ｈ−Ｖカーブ）から容易に水位に変換することができるため、水位により放流量を決定することができる。
【００９８】
〔自動制御化した貯水池操作システム〕
（洪水調節用ダム）
次に、洪水調節用ダムにおける放流の始まりから終わりまでの一連の放流操作を自動制御化した貯水池操作システムについて、図３、図５、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００９９】
まず、図７は、洪水調節用ダムについて自動制御化した貯水池操作システムＡの概念図を示しており、Ｃは貯水池、Ｄは洪水調節用ダム、Ｇはゲートであり、同ゲートＧは洪水調節用ダムＤに形成した放流路Ｒに開閉自在に設けている。
【０１００】
そして、ゲートＧはゲート駆動手段１により開閉作動可能とし、同ゲートＧを開放することにより貯水池Ｃの貯水を放流路Ｒを通して放流することができると共に、同ゲートＧの開度に応じて放流量を適宜設定することができるようにしている。
【０１０１】
また、ゲート駆動手段１は、制御手段２の出力側に接続しており、同制御手段２の出力側には別途表示手段３を接続する一方、同制御手段２の入力側には、ゲートＧの開度を検出するゲート開度検出手段４と、貯水の水位Ｈを検出する水位検出手段５と、計画値（所望の設定値）を入力するための入力手段６とを接続している。
【０１０２】
ここで、表示手段３は、入力手段６により制御手段２に入力された計画値や、各検出手段4,5により検出された検出値や、これら計画値や検出値に基づいて制御手段２により算出された放流量や流入量等の算出値を表示するようにしている。
【０１０３】
次に、図８のフローチャートを参照しながら洪水調節用ダムにおける放流の始まりから終わりまでの一連の放流自動制御化システムについて説明する。
【０１０４】
(1)制御開始指令を入力手段６により入力する(100)。
【０１０５】
(2)計画値（v₁,q₁）（v₂,q₂）（v₃,q₃）や河道の水理定数Ｋ(m/s)を入力手段６により入力（読み込み）する。また、貯水量Ｖ＝０，時間Ｔ＝０に設定する(101)。
【０１０６】
(3)制御手段２において、水位検出手段５により検出された水位Ｈに基づいて貯水量Ｖを算出し、流入量Q_iと放流開始時の限界流入量Q_ic1とを算出する(102)。
【０１０７】
(4)流入量Q_iと放流開始時の限界流入量Q_ic1とを比較し、流入量Q_iが限界流入量Q_ic1よりも大きい場合には(103のYES)、事前放流を開始する(104)。
【０１０８】
そして、ｖ₀＝Ｖ（変数），Ｆ＝０に設定する。ここで、Ｆは、洪水操作の履歴を示す指標であり、Ｆ＝０では洪水調節の履歴がない状態を示し、また、Ｆ＝１では洪水調節の履歴をもった状態で定水位制御を必要とする状態を示す。
【０１０９】
(5)流入量Q_iが限界流入量Q_ic1よりも小さい場合には(103のNO)、放流量Q_o＝０として放流しない(105)。
【０１１０】
(6)一定時間間隔△Ｔ後に上記(3)の算出を行う(106)。
【０１１１】
(7)事前放流を開始した後(104)、算出された貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁以上である場合には(107のYES)、洪水調節を開始する(108)。この際、指標Ｆ＝１に設定する。
【０１１２】
(8)算出された貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁よりも小さい場合には(107のNO)、指標Ｆ＝０を確認し(109)、そうである場合には(109のYES)、放流関数の式(1)に基づいてゲートＧを開放操作することにより事前放流操作を行う(110)。
【０１１３】
(9)そして、流入量Q_iと、あらかじめ設定した利水放流必要量ＲQ_oとの比較により、操作を継続するか終了するかを判断する(111)。
【０１１４】
ここで、流入量Q_i≧利水放流必要量ＲQ_oの時は、操作を継続し(111のＮＯ)、流入量Q_i＜利水放流必要量ＲQ_oの時は、操作を終了する(111のＹＥＳ)。
【０１１５】
(10)操作を継続する場合には(111のＮＯ)、一定時間（ゲート操作を行う計算間隔）△Ｔ後に(112)、水位検出手段５により検出された水位Ｈに基づいて貯水量Ｖを算出し、流入量Q_iの算出を行う(113)。
【０１１６】
(11)指標Ｆ＝０を確認し(109)、そうでない場合には(109のNO)、放流量Q_o＝流入量Q_iとなるように定水位制御操作を行う(114)。
【０１１７】
(12)そして、流入量Q_iと、あらかじめ設定した利水放流必要量ＲQ_oとの比較により、操作を継続するか終了するかを判断する(111)。
【０１１８】
(13)操作を終了する場合には(111のＹＥＳ)、利水操作を開始して、所望の水位Hとなるように制御する。
【０１１９】
(14)洪水調節を開始した後(108)、流入量Q_iと異常洪水時の限界流入量Q_ic2とを算出する(116)。
【０１２０】
(15)流入量Q_iと異常洪水時の限界流入量Q_ic2とを比較し、流入量Q_iが限界流入量Q_ic2以上に大きい場合には(117のYES)、異常洪水調節を開始する(118)。この際、計画値としての貯水量ｖ_m＝貯水量Ｖに設定する。
【０１２１】
(16)流入量Q_iが限界流入量Q_ic2よりも小さい場合には(117のNO)、貯水量Ｖと計画値としての貯水量ｖ₁とを比較する(119)。
【０１２２】
(17)貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁以上に大きい場合には(119のYES)、放流関数の式(2)に基づいてゲートＧを開放操作することにより洪水調節操作を行う(120)。
【０１２３】
(18)一定時間（ゲート操作を行う計算間隔）△Ｔ後に(121)、水位検出手段５により検出された水位Ｈに基づいて貯水量Ｖを算出し、流入量Q_iの算出を行う(122)。
【０１２４】
(19)貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁よりも小さい場合には(119のNO)、定水位制御操作を行う(114)。
【０１２５】
(20)異常洪水調節を開始した後(118)、貯水量Ｖと計画値としての貯水量ｖ_mとを比較する(123)。
【０１２６】
(21)貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ_m以上に大きい場合には(123のYES)、放流関数の式(3)に基づいてゲートＧを開放操作することにより異常洪水時操作を行う(124)。
【０１２７】
(22)一定時間（ゲート操作を行う計算間隔）△Ｔ後に(125)、水位検出手段５により検出された水位Ｈに基づいて貯水量Ｖを算出し、流入量Q_iの算出を行う(126)。
【０１２８】
（利水専用ダム）
次に、図４、図６、図７及び図９のフローチャートを参照しながら利水専用ダムにおける放流の始まりから終わりまでの一連の放流自動制御化システムについて説明する。
【０１２９】
ここで、図７は、洪水調節用ダムについて本発明にかかる貯水池操作システムＡを自動制御化した概念図であるが、利水専用ダムについても基本的構造が同一であることから、同図を参照しながら説明する。
【０１３０】
(1)前記した洪水調節用ダムの放流自動制御化システムの(1)〜(6)と同じ操作を行う。
【０１３１】
(2)事前放流を開始した後(104)、算出された貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁以上である場合には(107のYES)、遅らせ操作を開始する(130)。この際、指標Ｆ＝１に設定する。
【０１３２】
(3)貯水量Ｖと計画値としての貯水量ｖ₁とを比較する(131)。
【０１３３】
(4)貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁以上に大きい場合には(131のYES)、放流関数の式(５)に基づいてゲートＧを開放操作することにより遅らせ操作を行う(132)。
【０１３４】
(5)一定時間（ゲート操作を行う計算間隔）△Ｔ後に(133)、水位検出手段５により検出された水位Ｈに基づいて貯水量Ｖを算出し、流入量Q_iの算出を行う(134)。
【０１３５】
(6)貯水量Ｖが計画値としての貯水量ｖ₁よりも小さい場合には(131のNO)、定水位制御操作を行う(114)。
【０１３６】
〔本実施例の効果〕
本実施によれば、流入量の計算過程を省略し、直接的に水位から放流量を決定する場合、同じ貯水池の水位の観測誤差（δＨ）が存在すると仮定した場合の放流量の決定誤差は、流入量により放流量を決定する場合の方が大きい。
【０１３７】
図１０は、流入量から放流量を決定する場合（一定率放流方式）と、これと等価な水位から放流量を決定する放流関数（（２）式による）をもとに放流量を決定する場合において、同じ水観測誤差があると仮定した場合の誤差比Ｆ₁（流入量をもとに放流量を決定する場合の誤差を、水位により放流量を決定する場合の放流誤差で除した値）を縦軸にして示しすとともに、洪水調節による貯水量（Ｖ−ｖ₁）を横軸にして示したものである。
【０１３８】
【数１５】

【０１３９】
但し
ΔＴ＝流入量計算間隔（ｓ）
Ａ_ｒ＝Ｈに対する貯水池面積（ｍ^２）
Ｒ＝一定率放流方式における放流率
ａ＝流入量の時間当たり変化量（ｍ^３／ｓ／ｓ）
そして、（１４）式において、ΔＴ＝６００ｓ、Ｒ＝０．５とした場合の誤差比Ｆ₁の値を図１０に示しており、同図１０から見ると、誤差比Ｆ₁は、流入量の時間当たり変化量ａと洪水調節による貯水量（Ｖ−ｖ₁）に左右されるが、概ね（貯水量（Ｖ−ｖ₁）が０に近い場合を除いて）流入量により放流量を決定する場合の方が誤差が大きい（水位から放流量を決定する場合の方が誤差が小さい）。
【０１４０】
また、遅らせ操作においても、流入量の計算間隔を△Ｔ、遅らせ時間をＴ_Lとすれば、放流量の決定誤差の比である誤差比F₂＝２Ｔ_L／△Ｔとなる。ここで、Ｔ_L＝３０min、△Ｔ＝１０minとすれば、誤差比F₂＝６となる。
【０１４１】
つまり、遅らせ時間を３０ｍｉｎ、流入量の計算時間間隔を１０ｍｉｎとすると、水位方式による場合、誤差の程度は流入量計算誤差の６分の１になる。
【０１４２】
図１１は、一定の水位観測誤差δＨが存在すると仮定して、事前放流量について、水位によって放流量を決定する場合（（１）式による）と流入量によって決定する場合（この場合は流入量の計算値とした）との放流量の決定誤差の比率を誤差比Ｆ₃として計算し、同誤差比Ｆ₃の値を図示したものである。
【０１４３】
【数１６】

【０１４４】
但し
ｖ_ｓ＝初期空き容量＝（ｖ_１−ｖ_０）
ｑ_ｔ＝目標放流量（この場合はｑ_１に等しい）
そして、（１５）式において、ΔＴ＝６００ｓｅｃ、ｖ_s＝５×１０⁶ｍ³、ｑ_t＝５００ｍ³／ｓとおき、さらに、「空き容量」＝−（Ｖ−ｖ₀）＋５×１０⁶（「空き容量」は制限水位時を０とする）として、「空き容量」（横軸）との関係において誤差比Ｆ₃の値を図１１に示している。
【０１４５】
この図１１からも明らかに、流入量計算の誤差に較べれば、水位Ｈによる（貯水量Ｖによる）放流量Q_oの決定誤差の方が小さいことが判る。
【０１４６】
ここで、誤差比Ｆ₃は、放流開始時においては無限大であり、最小値は空き容量＝０の時、つまり、事前放流の最終段階で生じる。
【０１４７】
これら誤差比の最小値の特性は、放流開始時の初期空き容量ｖ_s（＝ｖ₁−ｖ₀）と、目標水位（ｖ₁）になったときの目標放流量ｑ_t（＝ｑ₁）に支配されるが、その関係を示したものが図１２である。
【０１４８】
図１２から見ると、目標放流量ｑ_tの値が小さく、初期空き容量ｖ_s（＝ｖ₁−ｖ₀）が大きい場合が最小誤差比も大きく、好ましい状態といえる。つまり、早めに放流を開始することが必要であるが、いずれにしても、水位により放流量を決定する場合の方が相対的に放流量の決定における誤差が少ないといえる。
【０１４９】
次に、図１３は、一定の水位観測誤差δＨが存在すると仮定して、異常洪水時操作における放流量決定誤差と流入量計算誤差の比を誤差比F₄として下記の式によって計算し、この誤差比F₄と「空き容量」との関係を図示したものである。
【０１５０】
【数１７】

【０１５１】
ここで、（１６）式において、Ａ，Ｂの値はそれぞれ前記した（３）式又は（１２），（１３）式によるが、洪水調節操作から異常洪水時操作へ移行する過程で決定される値である。ここで、状況を簡明にするため、ｑ_m≒ｑ_pと仮定すると（１６）式は殆ど（１５）式と同じ形になる。
【０１５２】
そして、このときの初期空き容量ｖ_s（＝ｖ₃−ｖ_m）は、異常洪水時操作に入る段階における空き容量であり、ここでは空き容量ｖ_s＝7.5×１０⁶ｍ³に設定している。また、目標放流量ｑ_tは、目標とする放流量ｑ₃（最大予想流入量）と現在の放流量ｑ_mの差（追いつき流量）であり、目標放流量ｑ_t＝1000ｍ³／ｓに設定している。
【０１５３】
このときの誤差比Ｆ₄を図１３に示している。図１３における空き容量（横軸）は、貯水池の最高水位時を０として示しており、「空き容量」＝−（Ｖ−ｖ_m）＋７．５×１０⁶の値を横軸目盛りとして記入している。
【０１５４】
この場合も、異常洪水時操作に移行直後の放流量決定誤差比が大きく、水位が最も高くなったときに誤差比が最小となっている。
【０１５５】
これら誤差比の最小値の特性は、異常洪水時の操作へ移行するときの初期空き容量ｖ_sと、追いつき流量ｑ_tに支配されるが、その関係を示したものが図１４である。
【０１５６】
この図１４から見ると、追いつき流量ｑ_tの値が小さく、初期空き貯水量ｖ_sが大きい場合が最小誤差比も大きく、好ましい状態といえる。つまり、早めに異常洪水時操作に移行することが必要であるが、全般的に見て、水位により放流量を決定する場合の方が、放流量の決定時における誤差が少ないといえる。
【０１５７】
なお、図１３及び図１４の関係は、図１１と図１２の関係と同じである。異常洪水時操作も、事前放流操作と同じような傾向にあることは、放流関数が同じ貯水量Ｖの２次式であることから当然の結果であるといえる。
【０１５８】
以上、水位を基本情報とした放流量の決定システムにおいては、流入量を基本情報とする場合より放流量の決定誤差が小さくなる（誤差比が大きくなる）。
【０１５９】
さらに、図１５は、流入量を基本情報として、放流量を決定する場合（一定率一定量放流方式）と、水位を基本情報として放流量を決定する場合の２つの洪水調節方式による貯水量（水位）を横軸として、放流量との関係履歴を、それぞれパターンの異なった９個の洪水波形について計算し、示したものである。
【０１６０】
凡例に示す「２４００−９」とは、洪水のピーク流量を２４００ｍ³／ｓとし、洪水流量が１０００ｍ³／ｓから洪水ピーク流量２４００ｍ³／ｓに達するまでの時間が９時間という形で、それぞれ異なった洪水波形のパターンを表現したものである。
【０１６１】
ここで「３０００−１５」洪水を９洪水の中の中間的な規模の洪水（計画洪水とする。）としており、この計画洪水について２つの放流量決定方式による放流量が同じになるように諸係数を決定している。従って、「３０００−１５」洪水に対する２つの放流量決定方式による履歴は完全に重複する結果となっている。
【０１６２】
従来方式であれば、一つの水位に対して無数の（図１５の場合は９個の洪水に対して９個の水位）水位と放流量の関係履歴を考える必要があるが、水位を基本情報とする場合においては、一つの水位に対して常に一つの放流量となるため、水位と放流量の関係履歴はどのような洪水に対しても一つであり、操作に関する情報が著しく単純化されることになる。
【０１６３】
以上の理由により、水位を基本情報とする場合においては、洪水時の放流操作がより安全かつ確実になる。
【０１６４】
〔他の実施形態〕
水理学的に厳密にいえば、貯水量Ｖの次数ｎが、ｎ＝１の場合は遅らせ操作であり、ｎ＞１の場合は追いつき操作であり、ｎ＜１の場合は調節操作である。
【０１６５】
また、操作情報が単純化されることにより、各操作相互間の移行に関する情報も単純化されることになり、限界流入量方式等のスムーズな移行方法の設定が可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【０１７２】
すなわち、請求項１記載の本発明では、特に、利水専用ダムにおける操作、すなわち、事前放流操作、遅らせ操作、及び、事後放流操作を、それぞれ個別の放流関数の式に基づいてゲートを開放操作することにより、貯水の放流開始から終了までの一連のゲート開閉操作を、貯水池の水位を基本情報として決定するようにしている。
【０１７３】
このようにして、放流量の決定において、その基本情報を貯水池への流入量から貯水池の水位へ替えることにより、放水量の決定誤差が相対的に小さくなり、また、操作がより単純化されることにより、安全確実な放流時操作を実現することができる。
【０１７４】
そして、このことから、特に、利水専用ダムにおいて有効な放流時操作の自動制御化が可能となる。
【０１７５】
しかも、放流量決定に関して、決定誤差が小さくなって、システム全体を単純化することができるため、貯水池操作全体の自動化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】貯水量Ｖの次数別放流関数の説明図。
【図２】貯水量Ｖの次数による特性比較を示す説明図。
【図３】洪水調節用ダムの放流関数を示す説明図。
【図４】利水専用ダムの放流関数を示す説明図。
【図５】洪水調節の事例を示す説明図。
【図６】遅らせ操作の事例を示す説明図。
【図７】本発明に係る貯水池操作システムを自動制御化した概念図。
【図８】洪水調節用ダムにおける放流自動制御化システムのフローチャート。
【図９】利水専用ダムにおける放流自動制御化システムのフローチャート。
【図１０】洪水調節の誤差比を示す説明図。
【図１１】事前放流の誤差比を示す説明図。
【図１２】事前放流の最小誤差比特性を示す説明図。
【図１３】異常洪水時操作の誤差比を示す説明図。
【図１４】異常洪水時操作の最小誤差比特性を示す説明図。
【図１５】放流特性曲線を示す説明図。
【符号の説明】
Ａ貯水池システム
Ｃ貯水池
Ｄ洪水調節用ダム
Ｇゲート
Ｒ放流路
１ゲート駆動手段
２制御手段
３表示手段
４ゲート開度検出手段
５水位検出手段
６入力手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is based on an ultrastable discharge function.As a dam dedicated to water utilizationReservoir operation to discharge the reservoirMethodAbout.
[0002]
[Prior art]
Dams can be broadly divided into flood control dams and irrigation dams.
[0003]
In the flood control dam, the discharge capacity is controlled so as to reduce the flow rate in the downstream river channel by utilizing the capacity secured for the flood (free capacity that can be stored).
[0004]
In addition, the main purpose of the irrigation dam is to secure and use the necessary water storage capacity for power generation, agriculture and water supply. Therefore, it is necessary to set a certain policy and control the discharge flow so that the flood flow in the downstream channel will not increase.
[0005]
The methods for determining the discharge from the reservoirs of these dams are mainly based on the amount of inflow into the reservoir, except for methods that do not involve gate opening and closing operations such as the natural adjustment method and the constant opening method. The discharge flow rate is determined as follows.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of determining the discharge flow rate based on the inflow amount to the reservoir as described above, since the error in grasping the inflow amount to the reservoir is large, the error of the determined discharge flow rate also increases, and the accurate discharge flow rate is increased. There is a problem that cannot be controlled.
[0007]
In other words, the inflow is calculated as the sum of the discharge from the reservoir and the change in the amount of water stored in the unit time, and the change in the amount of water in the unit time corresponds to the change in the water level of the reservoir in advance. Is obtained from the relational expression (HV curve) between the water storage volume (V) and water level (elevation: H) created in
[0008]
At this time, the observed value of the water level in the reservoir is received not only from the change in the amount of water stored, but also from the generation of waves due to wind and earthquakes, the generation of waves due to changes in the reaction received from the gate during the gate opening / closing operation, and the power generation propeller. It is also governed by the generation of waves due to reaction.
[0009]
In addition, water level components other than these water storage change factors cause errors in the inflow calculation.
[0010]
However, the calculation error in the inflow calculation is proportional to the product of the reservoir area and the water level observation error, and since the reservoir area is generally large, even if the water level observation error is small, This water level observation error greatly affects the inflow grasping error, resulting in an increase in the discharge error, which makes it very difficult to operate the reservoir with a stable discharge. The reality is.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  Therefore, in the present invention,As a dam dedicated to water utilizationReservoir operation that performs at least one of pre-discharge operation, delay operation, and post-discharge operation as discharge operation to release the water by opening the gate provided in the reservoirMethodBecauseWater storage volume v, which is the planned value for starting discharge from the reservoir ₀ , The water storage volume v which is the planned value for starting the delay operation ₁ , Target discharge q that is the planned value when delay operation is started ₁ , Water storage volume v, the planned value for planned flooding by delaying operation ₂ And the target discharge q, which is the planned value when the planned flood is performed by the delay operation ₂ Is stored in advance, and the water storage amount V is repeatedly calculated based on the water level of the reservoir, and the water storage amount V and the water storage amount v are calculated. ₀ , V ₁ And the water storage volume V is the water storage volume v ₀ And the amount of stored water v ₁ If it is determined thatDischarge Q based on the following discharge function formula (4)₀Opening the gate to obtainThe preliminary discharge operation is performed so that the water storage amount V is the water storage amount v. ₁ If it is determined that this is the case,Discharge Q based on the following discharge function formula (5)₀Opening the gate to obtainTo delay the operation,Reservoir operation based on discharge function, characterized by determining a series of gate opening and closing operations from the start to the end of the water storage using the water level of the reservoir as basic informationA method is provided.
      Q ₀ = Q ₁ (V-v ₀ ) ² / (V ₁ -V ₀ ) ² (4)
      Q ₀ = {(Q ₂ -Q ₁ ) (V-v ₁ ) / (V ₂ -V ₁ )} + Q ₁ (5)
    However, v ₀ <V ₁ <V ₂ It is.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0020]
That is, the reservoir operation system based on the discharge function according to the present invention omits the inflow calculation process, determines the discharge directly from the water level of the reservoir, and forms a part of the reservoir based on the determined discharge. This system is designed to open gates (opening adjustment operation) at flood control dams and water utilization dams.
Here, if the discharge operation is further generalized and arranged in the relationship between the inflow amount and the discharge flow rate, it can be arranged as a combination of the following four discharge functions.
[0021]
(1) An operation in which the discharge amount catches up with the inflow amount (hereinafter referred to as “catch-up operation”).
Such “catch-up operation” includes “pre-release operation” and “operation during abnormal flooding”.
[0022]
(2) An operation in which the discharge flow is delayed by a certain time with respect to the inflow amount (hereinafter referred to as “delay operation”).
Such a “delay operation” can be extended and applied to a “post-discharge operation” in a dedicated irrigation dam.
[0023]
(3) An operation in which the discharge flow rate deviates from the inflow amount (hereinafter referred to as “adjustment operation”).
Such “adjustment operation” includes “flood adjustment operation” and “post-discharge operation” in a flood control dam.
[0024]
(4) An operation for keeping the water level constant with the same inflow and discharge (hereinafter referred to as “constant water level control operation”).
[0025]
These functions can be realized by adjusting the order of the water storage amount V in the discharge function used when determining the discharge flow rate.
[0026]
That is, the catch-up operation can be realized by a quadratic expression of the stored water amount V, the delay operation can be realized by a linear expression of the stored water amount V, and the adjustment operation can be realized by a 1 / 2-order expression of the stored water amount V.
[0027]
In addition, the constant water level control operation is similar to making the discharge flow as close as possible to the inflow amount from the viewpoint of making the inflow amount and the discharge flow rate the same, and is approximately implemented by a quadratic expression of the water storage amount V. can do.
[0028]
  However, strict constant water level controlThe fruitIn order to apply, it is necessary to take a separate measure only for this part.
[0029]
And the discharge function which concerns on this invention is unified and expressed to the function of the water storage amount V convenient for analysis. The relationship between the discharge flow rate and the water storage amount can be replaced with the relationship between the discharge flow rate and the water level if a relational expression (HV curve) between the water storage amount V and the water level (elevation) H is created in advance for each reservoir. it can.
[0030]
For example, as shown in FIG. 1, the discharge flow rate Q passing through two points, a start point (0, 0) and an end point (v, q)._oThe relationship between the water storage amount V and the water storage amount V is shown as a 1 / 2-order expression, a primary expression, or a quadratic expression of the storage amount V. Note that the V 1/2 expression and the quadratic expression are such that the starting point (0, 0) is the vertex of the graph.
[0031]
Then, using these as the discharge function, the inflow amount Q when the time T = 0, starting from 0 and changing linearly with respect to the change in time._iApplying to this, considering the continuous formula of water,_oFIG. 2 shows the result of calculating the time change of.
[0032]
As a result, the calculated discharge Q_oIs a constant rate with respect to the inflow amount in the case of the 1/2 equation of the stored water amount V, and in the case of the primary expression of the stored water amount V, the inflow amount is translated (constant with respect to the inflow amount). Asymptotically, it is asymptotically shown to have a characteristic that the discharge flow rate catches up with the inflow amount in the case of the quadratic expression of the water storage amount V. It was understood numerically.
[0033]
Therefore, the flood characteristics can be controlled systematically by effectively utilizing the hydraulic characteristics of these different discharge functions.
[0034]
In other words, in the flood control dam, the water level rise in the downstream river channel due to the discharge from the dam must be moderate at the start of the discharge, but after that, it is necessary to catch up with the inflow as soon as possible. There is. From such a point of view, it is appropriate to employ a discharge function that utilizes the characteristics of the quadratic expression of the water storage amount V.
[0035]
Next, for flood control, it is necessary to achieve a certain rate of discharge for a certain inflow. In such a case, it is appropriate to employ a discharge function utilizing the characteristics of the 1/2 degree equation of the water storage amount V.
[0036]
In addition, it is necessary to consider that a certain amount of adjustment effect can be obtained continuously even for floods of two or more mountains. In consideration of such cases, ex-post discharge operation and flood adjustment operation are also necessary. It is desirable to consider with the formula (2) on the extension of.
[0037]
And the operation at the time of abnormal flooding is an operation to bring the discharge flow closer to the inflow while avoiding a sudden rise in the water level in the downstream river due to the increase in discharge from the flood control state. It is appropriate to adopt a discharge function that takes advantage of the above characteristics.
[0038]
Ex-post discharge operation (v_m≦ V <v₂) Should also be considered using equation (3) for the extension of operation during an abnormal flood.
[0039]
Further, in the irrigation dedicated dam, the central operation is a delay operation, and therefore it is appropriate to employ a discharge function that utilizes the characteristics of the linear expression of the water storage amount V.
[0040]
Then, the ex-post discharge operation is considered as an extension of the delay operation, which is the center, in order to cope with floods of two or more mountains, as in the case of the flood control dam.
[0041]
When determining the flood control method under the above conditions, as shown in FIG. 1, the stored water volume V (convertible to the water level H) and the discharge flow rate Q_oOn the coordinate axis, the discharge function of 1 / 2-order expression, first-order expression, and second-order expression that fits the start point and end point of the discharge function, which is determined as a relationship between the stored water volume and the discharge flow, is applied. Just do it.
[0042]
The resulting discharge function system is shown in FIGS. 3 and 4, and these discharge functions can be applied to determine the discharge flow rate for an arbitrary inflow amount, and the results are shown in FIGS. 5 and 6. .
[0043]
As for the quadratic function, an infinite number of quadratic functions exist only with the start point and end point, and cannot be determined uniquely._p, Q_p) Is added from the standpoint of how to set, and by doing so, the transition point (v_m, Q_mIt is possible to set the conditions for the hydraulic characteristics of the discharge of ().
[0044]
Therefore, when the reservoir operation system according to the present invention is adopted, it is possible to control the rising speed of the water level of the downstream river channel due to the discharge from the dam by directly determining the discharge flow rate by the water level.
[0045]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0046]
[For flood control dams]
Reservoir operation system that performs at least one of pre-discharge operation, flood control operation, abnormal flood operation, and post-discharge operation as discharge operation to release the water by opening the gate provided in the reservoir. Thus, a series of gate opening and closing operations from the start to the end of the water storage are determined based on the reservoir water level as basic information.
[0047]
(1) Pre-discharge operation is the discharge flow rate Q based on the following discharge function formula (1)._oOpen the gate to obtain
[0048]
(2) The flood control operation is the discharge flow rate Q based on the following discharge function formula (2)._oOpen the gate to obtain
[0049]
(3) Operation during an abnormal flood is a discharge Q based on the following discharge function equation (3)._oOpen the gate to obtain
[0050]
(4) Post-discharge operation depends on the condition of the reservoir (2) (v₁≦ V <v_m) Or (3) formula (v_m≦ V <v₂) Based on discharge Q_oOpen the gate to obtain
[0051]
[Equation 5]

[0052]
Q_o: Discharge flow rate (m³/ S)
Q_i: Inflow to reservoir (m³/ S)
V: Water storage volume (m³)
(V₀, 0): Status at the start of discharge
(V₁, Q₁): Status at the start of flood control
(V₂, Q₂): Situation when the planned flood waveform is adjusted
(V₃, Q₃): The situation at the time of the maximum expected inflow during an abnormal flood (at the time of the highest water level)
(V_m, Q_m): Situation when shifting from planned flood control to abnormal flood operation
(V_p, Q_p): Coordinates of mathematical vertex of discharge function during abnormal flood
[0053]
Fig. 5 shows the changes in the amount of inflow and discharge into the reservoir from the beginning to the end of the flood control dam. As the discharge operation, (1) Pre-release operation and (2) Constant water level control operation, (3) flood control operation, (4) abnormal flood operation, and (5) post discharge operation are appropriately performed.
[0054]
Here, {circle around (1)} prior discharge operation is an operation of bringing the discharge flow rate close to the inflow amount as soon as possible while paying attention to the rise of the water level of the downstream river channel due to discharge from the dam.
[0055]
(2) The constant water level control operation is an operation for maintaining the water level (almost) constant by continuing this state when the discharge flow rate becomes equal (approaching) to the inflow amount.
[0056]
(3) Flood control operation is an operation to reduce discharge flow while storing a part of flood inflow.
[0057]
(4) Operation during an abnormal flood is an operation that discharges more water than the flood control plan and avoids flood overflow from the dam when the reservoir level may exceed the planned (pre-set) maximum water level. It is.
[0058]
(5) The post-discharge operation is an operation for adjusting the condition for shifting to the constant water level control by reducing the water level increased by the flood control or the abnormal flood operation and bringing the discharge flow close to the inflow rate.
[0059]
As described above, in the flood control dam, the discharge function (VQ) as shown in FIG._oThe discharge flow rate can be determined by the function).
[0060]
Furthermore, as shown in FIG. 3, an effective and safe operation system can be realized by applying the concept of “marginal inflow” in the determination of the start of discharge or when shifting from flood control operation to abnormal flood operation. Limit flow rate Q at the start of discharge_ic1And critical inflow Q when shifting to operation during abnormal flooding_ic2Can be set as follows.
[0061]
(Limit inflow Q at the start of discharge)_ic1)
If the water level-flow rate relationship (HQ curve) of the downstream river channel is a quadratic function of the water level H as shown in equation (6), the discharge flow rate of 0 is calculated based on the defined discharge function (1). When the discharge is started from the state, the water level rise speed of the downstream river due to the discharge from the dam is always infinite when the discharge function is a linear function of V, and the water level rise speed is a cubic function. Is always 0. Under such circumstances, only the quadratic function at the intermediate position is due to the fact that the rising speed of the water level at the discharge start time as shown in the equation (7) can be expressed by a finite value.
[0062]
Now, the water level-flow rate relationship (HQ curve) of the downstream river channel is expressed by equation (6).
[0063]
[Formula 6]

[0064]
However,
K: Hydraulic constant of river channel (m / s)
H: Station water level (m)
h₀: Observatory zero height (m)
The water level rise speed of the downstream river due to the dam discharge based on the equation (1) can be derived as the equation (7) by combining the water continuous equation, the equations (6) and (1).
[0065]
[Expression 7]

[0066]
This equation (7) is the allowable value H of the water level rise speed in the downstream river channel._cThe following conditions are added.
[0067]
[Equation 8]

[0068]
In equation (8), Q is because it is before the start of discharge._oThe value of is 0.
[0069]
Limit inflow Q shown on the right side of equation (8)_ic1Is the free space below the flood limit water level (= v₁-V₀), The water level rising speed at the downstream water level reference point when discharge is started based on the discharge function (1) equation_c The limit inflow to keep below is shown. q₁Is the water storage volume V = v₁This is the target discharge flow when
[0070]
(Limit inflow Q when shifting to operation during abnormal flooding_ic2)
In order to extend the discharge function in the pre-release operation and flood control operation, the discharge function as shown in Fig. 3 is set as a generalized quadratic function of V as shown in equation (3), and various conditions related to the operation are taken into account. While A, B, and C are to be determined.
[0071]
[Equation 9]

[0072]
First, let us consider the control of the water level rise speed in the downstream channel by this discharge function.
[0073]
The water level rising speed of the downstream river channel from the HQ curve of the downstream river channel expressed by the equations (3) and (6) is expressed as follows.
[0074]
[Expression 10]

[0075]
Now, the limit of the water level rise speed at the water level reference point of the downstream river channel is H_cThen, equation (9) can be organized as follows at the stage of transition to operation during an abnormal flood.
[0076]
## EQU11 ##

[0077]
The right side of this equation (10) is the limit inflow Q when shifting to the operation during an abnormal flood._ic2Is shown.
[0078]
Therefore, before the amount of inflow on the left side of the equation (10) becomes equal to the right side, the state of the equation (2) shifts to the equation (3), and if the discharge is performed based on this, the point of time when the operation shifts to an abnormal flood operation ( v_m, Q_m) The water level rise speed of the downstream channel is H_cIt will be suppressed to the following.
[0079]
Now, in FIG._Three, Q_Three). (V_m, Q_m) Through (B, C) [(v_P, Q_P) Is the same as the vertex], and the point at which the operation shifts to the operation at the time of an abnormal flood by fixing the previous two points among these three points and operating the position of the vertex (B, C) { (V_m, Q_mIt is possible to manipulate to some extent the temporal change characteristic of the water level rise speed of the downstream river at ()).
[0080]
In other words, the transition point to the operation in case of an abnormal flood ((v_m, Q_mHowever, considering that the discharge function is such that the water level rise speed in the downstream river reaches a local maximum, it can be developed as follows.
[0081]
[Expression 12]

[0082]
Here, the expression (11) is the coordinates of the vertex of the quadratic function for making the expression (3) the most appropriate discharge function in the process of shifting from the flood control operation to the abnormal flood operation.
[0083]
Therefore, if C is determined by the equation (11) (if the peak of the discharge function of the operation in the abnormal flood is determined), the transition point from the flood control operation to the operation in the abnormal flood (v_m, Q_m) The water level rise speed of the downstream river is at a local maximum.
[0084]
Also, this discharge function (3) is expressed as (v_Three, Q_Three), (V_m, Q_m) Q_o= C (= q_p), A and B (= v_p) Is obtained as follows.
[0085]
[Formula 13]

[0086]
In actual operation, calculate the limit inflow amount by Eq. (10) while obtaining the values of A, B, and C by Eqs. (11), (12), and (13), and whether or not to shift to the operation at the time of abnormal flood Make a decision.
[0087]
If it is necessary to shift to an abnormal flood operation, the abnormal flood operation is executed based on equation (3).
[0088]
In addition, since the water storage amount V can be easily converted into a water level from the relationship (HV curve) between the water level H and the water storage amount V created in advance, the discharge flow rate can be determined by the water level.
[0089]
In addition, the limit inflow (Q_ic2) And in the process of determining whether or not to move to a new discharge form by comparing the limit inflow and the inflow, the inflow (Q_i), But once the discharge form and the corresponding discharge function are determined, the discharge flow rate (Q_o) Is always determined based only on the water storage amount V (or water level H).
[0090]
[In the case of irrigation dam]
A reservoir operation system that performs at least one of a pre-release operation, a delay operation, and a post-discharge operation as an operation at the time of discharging to release the water by opening the gate provided in the reservoir. A series of gate opening and closing operations from the end to the end are determined using the reservoir water level as basic information.
[0091]
The pre-discharge operation is the discharge flow rate Q based on the following discharge function equation (4)._oOpen the gate to obtain
[0092]
The delay operation and post-discharge operation are the discharge flow rate Q based on the following equation (5) of the discharge function._oOpen the gate to obtain
[0093]
[Expression 14]

[0094]
However,
Q_o: Discharge flow rate (m³/ S)
V: Water storage volume (m³)
(V₀, 0): Status at the start of discharge
(V₁, Q₁): Status at the start of the delay operation
(V₂, Q₂): Situation when the planned flood waveform is delayed and processed (at the highest water level)
[0095]
Fig. 6 shows the changes over time of the inflow and discharge into the reservoir from the beginning of the flood to the end of the flood dam.
[0096]
As described above, in the irrigation dam, the discharge rate can be determined by the discharge function as shown in FIG.
[0097]
In addition, since the water storage amount V can be easily converted into a water level from the relationship (HV curve) between the water level H and the water storage amount V created in advance, the discharge flow rate can be determined by the water level.
[0098]
[Automatically controlled reservoir operation system]
(Flood control dam)
Next, a reservoir operation system in which a series of discharge operations from the beginning to the end of discharge in a flood control dam is automatically controlled will be described with reference to FIGS. 3, 5, 7 and 8.
[0099]
First, FIG. 7 shows a conceptual diagram of a reservoir operation system A in which a flood control dam is automatically controlled. C is a reservoir, D is a flood control dam, G is a gate, and the gate G is a flood control. It is provided in the discharge channel R formed in the dam D for opening and closing.
[0100]
The gate G can be opened and closed by the gate driving means 1, and by opening the gate G, the water stored in the reservoir C can be discharged through the discharge channel R, and the discharge flow rate according to the opening of the gate G. Can be set as appropriate.
[0101]
The gate driving means 1 is connected to the output side of the control means 2, and a separate display means 3 is connected to the output side of the control means 2, while the gate G is connected to the input side of the control means 2. A gate opening degree detecting means 4 for detecting the opening degree of the water, a water level detecting means 5 for detecting the water level H of the stored water, and an input means 6 for inputting a planned value (desired set value) are connected.
[0102]
Here, the display means 3 is controlled by the control means 2 based on the plan value input to the control means 2 by the input means 6, the detection values detected by the detection means 4 and 5, and these plan values and detection values. The calculated values such as the calculated discharge flow rate and inflow rate are displayed.
[0103]
Next, a series of automatic discharge control systems from the beginning to the end of discharge in the flood control dam will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0104]
(1) A control start command is input by the input means 6 (100).
[0105]
(2) Plan value (v₁, q₁) (V₂, q₂) (V_Three, q_Three) And the hydraulic constant K (m / s) of the river channel are input (read) by the input means 6. Further, the water storage amount V = 0 and the time T = 0 are set (101).
[0106]
(3) The control means 2 calculates the water storage amount V based on the water level H detected by the water level detection means 5, and the inflow amount Q_iAnd the limit inflow Q at the start of discharge_ic1Are calculated (102).
[0107]
(4) Inflow Q_iAnd the limit inflow Q at the start of discharge_ic1Inflow Q_iIs the critical inflow Q_ic1If greater than (YES in 103), pre-release is started (104).
[0108]
And v₀= V (variable), F = 0. Here, F is an index indicating the history of flood operation. When F = 0, there is no flood control history, and when F = 1, constant water level control is required with flood control history. Indicates the state.
[0109]
(5) Inflow Q_iIs the critical inflow Q_ic1Less than (103 NO), the discharge Q_o= 0 and not discharged (105).
[0110]
(6) The calculation of (3) is performed after a certain time interval ΔT (106).
[0111]
(7) After starting pre-discharge (104), the calculated water storage volume V is the planned water storage volume v₁If this is the case (YES in 107), flood control is started (108). At this time, the index F = 1 is set.
[0112]
(8) Calculated water storage volume V is the planned water storage volume v₁Is smaller than (NO in 107), the index F = 0 is confirmed (109), and if so (YES in 109), the gate G is opened based on the equation (1) of the discharge function. By doing so, a prior discharge operation is performed (110).
[0113]
(9) And inflow Q_iAnd the required water discharge amount RQ_oIt is determined whether the operation is continued or finished by comparing with (111).
[0114]
Where inflow Q_i≥ Required water discharge RQ_oIn case of, continue the operation (NO of 111)_i<Required water discharge RQ_oIn the case of, the operation is terminated (YES in 111).
[0115]
(10) When the operation is continued (NO in 111), after a predetermined time (calculation interval for performing the gate operation) ΔT (112), the water storage amount V is set based on the water level H detected by the water level detection means 5. Calculate the inflow Q_iIs calculated (113).
[0116]
(11) Check the index F = 0 (109), otherwise (109 NO), discharge Q_o= Inflow Q_iA constant water level control operation is performed so as to become (114).
[0117]
(12) And inflow Q_iAnd the required water discharge amount RQ_oIt is determined whether the operation is continued or finished by comparing with (111).
[0118]
(13) When the operation is to be ended (YES in 111), the water utilization operation is started and the water level is controlled to a desired level H.
[0119]
(14) After starting flood control (108), inflow Q_iAnd critical inflow Q during an abnormal flood_ic2Are calculated (116).
[0120]
(15) Inflow Q_iAnd critical inflow Q during an abnormal flood_ic2Inflow Q_iIs the critical inflow Q_ic2If it is larger (YES at 117), abnormal flood control is started (118). At this time, the stored water volume v as the planned value_m= Set the water storage amount V.
[0121]
(16) Inflow Q_iIs the critical inflow Q_ic2If it is smaller (117 NO), the stored water volume V and the stored water volume v₁(119).
[0122]
(17) Reservoir volume V as a planned value v₁If it is larger (YES in 119), the flood control operation is performed by opening the gate G based on the discharge function equation (2) (120).
[0123]
(18) After a certain time (calculation interval for performing the gate operation) ΔT (121), the water storage amount V is calculated based on the water level H detected by the water level detection means 5, and the inflow amount Q_iIs calculated (122).
[0124]
(19) Reservoir volume V as a planned value V₁If it is smaller (NO in 119), a constant water level control operation is performed (114).
[0125]
(20) After starting abnormal flood control (118), water storage volume V and water storage volume v as planned values_mIs compared with (123).
[0126]
(21) Reservoir volume V as the planned value V_mIf it is larger than this (YES in 123), an operation during an abnormal flood is performed by opening the gate G based on the equation (3) of the discharge function (124).
[0127]
(22) After a certain time (calculation interval for performing the gate operation) ΔT (125), the water storage amount V is calculated based on the water level H detected by the water level detection means 5, and the inflow amount Q_iIs calculated (126).
[0128]
(Imizu dam)
Next, a series of automatic discharge control systems from the start to the end of discharge in the water utilization dam will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4, 6, 7 and 9.
[0129]
Here, FIG. 7 is a conceptual diagram in which the reservoir operation system A according to the present invention is automatically controlled with respect to the flood control dam. While explaining.
[0130]
(1) Perform the same operations as (1) to (6) of the automatic discharge control system for the flood control dam described above.
[0131]
(2) After starting pre-discharge (104), the calculated water storage volume V is the planned water storage volume v₁If this is the case (YES in 107), a delay operation is started (130). At this time, the index F = 1 is set.
[0132]
(3) Water storage volume V and water storage volume v as planned value₁(131).
[0133]
(4) Water storage volume V as the planned storage volume V₁If larger (YES in 131), the delay operation is performed by opening the gate G based on the equation (5) of the discharge function (132).
[0134]
(5) After a certain time (calculation interval for performing the gate operation) ΔT (133), the water storage amount V is calculated based on the water level H detected by the water level detection means 5, and the inflow amount Q_iIs calculated (134).
[0135]
(6) Reservoir volume V as a planned value V₁If smaller (NO in 131), a constant water level control operation is performed (114).
[0136]
[Effect of this embodiment]
According to this implementation, when the inflow calculation process is omitted and the discharge flow is determined directly from the water level, the determination error of the discharge flow assuming that there is an observation error (δH) of the same reservoir water level is In the case of determining the discharge flow rate based on the inflow amount, it is larger.
[0137]
In FIG. 10, when the discharge flow rate is determined from the inflow amount (constant rate discharge method), the discharge flow rate is determined based on the discharge function (according to the equation (2)) for determining the discharge flow rate from the equivalent water level. Error ratio F assuming that there is the same water observation error₁(A value obtained by dividing the error when determining the discharge flow rate based on the inflow amount by the discharge error when determining the discharge flow rate according to the water level) is shown on the vertical axis, and the amount of water stored by flood control (V- v₁) On the horizontal axis.
[0138]
[Expression 15]

[0139]
However,
ΔT = Inflow rate calculation interval (s)
A_r= Reservoir area for H (m²)
R = discharge rate in the constant rate discharge method
a = Change in flow rate per hour (m³/ S / s)
In the equation (14), the error ratio F when ΔT = 600 s and R = 0.5.₁The values of the error ratio F are shown in FIG.₁Is the amount of change a inflow per hour and the amount of water stored by flood control (Vv₁), But generally (water storage (V-v₁The error is larger when the discharge flow rate is determined by the inflow rate (except when the discharge flow rate is determined from the water level).
[0140]
Also, in the delay operation, the inflow rate calculation interval is ΔT, and the delay time is T_LError ratio F, which is the ratio of discharge flow determination error₂= 2T_L/ ΔT. Where T_L= 30 min, ΔT = 10 min, error ratio F₂= 6.
[0141]
That is, assuming that the delay time is 30 min and the calculation time interval of the inflow is 10 min, the error level is one sixth of the inflow calculation error in the case of the water level method.
[0142]
FIG. 11 shows a case where the pre-discharge flow rate is determined by the water level (according to the equation (1)) and the flow rate (in this case, the flow rate) assuming that a certain water level observation error δH exists. The ratio of the error in determining the discharge flow rate to the error ratio F_ThreeAnd the error ratio F_ThreeThe values of are illustrated.
[0143]
[Expression 16]

[0144]
However,
v_s= Initial free space = (v₁-V₀)
q_t= Target discharge (in this case q₁be equivalent to)
In the equation (15), ΔT = 600 sec, v_s= 5 × 10⁶m^Three, Q_t= 500m^Three/ S, and “free space” = − (V−v₀) + 5 × 10⁶(“Free capacity” is 0 when the water level is limited), and the error ratio F in relation to “Free capacity” (horizontal axis)_ThreeThe values of are shown in FIG.
[0145]
Obviously from FIG. 11, the discharge flow rate Q due to the water level H (according to the water storage amount V) compared to the error in the inflow calculation._oIt can be seen that the determination error is smaller.
[0146]
Where error ratio F_ThreeIs infinite at the start of discharge, and the minimum value occurs when the free space = 0, that is, at the final stage of pre-discharge.
[0147]
The characteristic of the minimum value of these error ratios is the initial free capacity v at the start of discharge_s(= V₁-V₀) And target water level (v₁) Target discharge flow q when_t(= Q₁The relationship is shown in FIG.
[0148]
From FIG. 12, the target discharge flow rate q_tValue is small, initial free space v_s(= V₁-V₀) Is large, the minimum error ratio is large, which is a preferable state. That is, it is necessary to start the discharge earlier, but in any case, it can be said that the error in determining the discharge flow is relatively smaller when the discharge flow is determined by the water level.
[0149]
Next, FIG. 13 shows the ratio of the discharge flow determination error and the inflow calculation error in the operation at the time of an abnormal flood, assuming that a constant water level observation error δH exists._FourThis error ratio F is calculated by the following formula:_FourAnd “free capacity” are illustrated.
[0150]
[Expression 17]

[0151]
Here, in the equation (16), the values of A and B are respectively determined by the above-described equation (3) or the equations (12) and (13), but are determined in the process of shifting from the flood control operation to the abnormal flood operation. Value. Here, to simplify the situation, q_m≒ q_pAssuming that, equation (16) is almost the same as equation (15).
[0152]
And the initial free space v at this time_s(= V_Three-V_m) Is the free space at the stage of operation during an abnormal flood, and here free space v_s= 7.5 × 10⁶m^ThreeIs set. Also, target discharge flow q_tIs the target discharge q_Three(Maximum expected inflow) and current discharge q_mDifference (catch-up flow rate) and target discharge flow rate q_t= 1000m^Three/ S.
[0153]
Error ratio F at this time_FourIs shown in FIG. The free capacity (horizontal axis) in FIG. 13 indicates that the maximum water level of the reservoir is 0, and “free capacity” = − (V−v_m) + 7.5 × 10⁶Is entered as a horizontal scale.
[0154]
Also in this case, the error rate determination error ratio immediately after the transition to the operation at the time of abnormal flooding is large, and the error ratio is minimum when the water level becomes the highest.
[0155]
The characteristic of the minimum value of these error ratios is that the initial free space v when moving to the operation during an abnormal flood_sAnd catch-up flow q_tFIG. 14 shows the relationship.
[0156]
As seen from FIG. 14, the catch-up flow rate q_tValue is small, initial free water storage volume v_sIs large, the minimum error ratio is also large, which is a preferable state. In other words, it is necessary to shift to an emergency flood operation at an early stage, but it can be said that there is less error in determining the discharge flow rate when the discharge flow rate is determined based on the water level as a whole.
[0157]
13 and 14 is the same as the relationship between FIG. 11 and FIG. It can be said that the operation at the time of abnormal flooding also has the same tendency as the pre-discharge operation because the discharge function is a quadratic expression of the same water storage amount V.
[0158]
As described above, in the discharge flow determination system using the water level as basic information, the discharge flow determination error becomes smaller (the error ratio increases) than when the inflow amount is used as basic information.
[0159]
Further, FIG. 15 shows the amount of stored water by two flood control methods when determining the discharge rate using the inflow amount as basic information (fixed rate constant amount discharge method) and when determining the discharge rate using the water level as basic information. The water level is plotted on the horizontal axis, and the relationship history with discharge is calculated and shown for nine flood waveforms with different patterns.
[0160]
"2400-9" shown in the legend means that the flood discharge is 2400m^Three/ S, flood flow is 1000m^Three/ S to flood peak discharge 2400m^ThreeEach time the time to reach / s is 9 hours, it expresses different flood waveform patterns.
[0161]
Here, the “3000-15” flood is assumed to be an intermediate scale flood among 9 floods (design flood). The coefficient is determined. Therefore, the history of the two discharge determination methods for the “3000-15” flood is completely duplicated.
[0162]
In the case of the conventional method, it is necessary to consider the history of the relationship between the water level and the discharge flow, which is innumerable for one water level (in the case of FIG. 15, 9 water levels for 9 floods). In this case, since there is always one discharge for one water level, there is only one relationship between the water level and the discharge for any flood, and the information on operation is greatly simplified. Will be.
[0163]
For the above reasons, when the water level is used as basic information, the discharge operation during floods is safer and more reliable.
[0164]
[Other Embodiments]
Strictly speaking in terms of hydraulics, when the order n of the water storage amount V is n = 1, it is a delay operation, when n> 1, it is a catch-up operation, and when n <1, it is an adjustment operation.
[0165]
Further, by simplifying the operation information, information regarding the transition between the operations is also simplified, and a smooth transition method such as a limit inflow method can be set.
[0166]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0172]
That is, according to claim 1In the present invention, in particular, operations in the irrigation-only dam, that is, pre-discharge operation, delay operation, and post-discharge operation are started by opening the gate based on the respective discharge function expressions, respectively. A series of gate opening and closing operations from the end to the end are determined using the reservoir water level as basic information.
[0173]
In this way, in determining the discharge flow rate, by changing the basic information from the inflow amount to the reservoir to the water level of the reservoir, the determination error of the discharge amount becomes relatively small, and the operation is further simplified. Therefore, a safe and reliable operation at the time of discharge can be realized.
[0174]
From this, it is possible to automatically control the operation at the time of discharge, which is particularly effective in the irrigation dam.
[0175]
In addition, since the determination error can be reduced and the entire system can be simplified with respect to the determination of the discharge flow rate, it is easy to automate the entire reservoir operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a discharge function according to the order of a stored water amount V. FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a characteristic comparison according to the order of the water storage amount V;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a discharge function of a flood control dam.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a discharge function of a water utilization dam.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of flood control.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a delay operation.
FIG. 7 is a conceptual diagram in which the reservoir operating system according to the present invention is automatically controlled.
FIG. 8 is a flowchart of an automatic discharge control system in a flood control dam.
FIG. 9 is a flowchart of an automatic discharge control system in a water dam.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an error ratio of flood control.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an error ratio of prior discharge.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a minimum error ratio characteristic of prior discharge.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an error ratio of operation during an abnormal flood.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a minimum error ratio characteristic of an operation during an abnormal flood.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a discharge characteristic curve.
[Explanation of symbols]
A Reservoir system
C reservoir
D Flood control dam
G Gate
R discharge channel
1 Gate drive means
2 Control means
3 Display means
4 Gate opening detection means
5 Water level detection means
6 Input means

Claims

A reservoir operation method for performing at least one of a pre-discharge operation, a delay operation, and a post-discharge operation as an operation at the time of discharging to release the water by opening a gate provided in a reservoir as a dedicated dam ,
The storage amount v ₀ , which is a planned value for starting discharge from the reservoir , the storage amount v ₁ , which is a planned value for starting the delay operation, the target discharge flow rate q ₁ , which is the planned value when the delay operation is started , and the delay operation Read in advance the water storage volume v ₂ that is the planned value for the planned flood and the target discharge q ₂ that is the planned value when the planned flood is performed by the delay operation ,
The water storage amount V is repeatedly calculated based on the water level of the reservoir, and the water storage amount V is compared with the water storage amounts v ₀ and v ₁ .
When it is determined that the water storage amount V is not less than the water storage amount v ₀ and smaller than the water storage amount v ₁ , a discharge flow rate Q ₀ based on the following discharge function equation (4) is obtained. Perform the pre-discharge operation by opening the gate as
When the water volume V is determined to be the water volume v ₁ above, by opening operation of the gate so that the discharge amount Q ₀ which is based on equation (5) of the discharge function of the following is obtained Perform a delay operation,
A reservoir operation method based on a discharge function, characterized in that a series of gate opening and closing operations from the start to the end of discharge of a reservoir is determined based on the water level of the reservoir.
Q ₀ = q ₁ (V−v ₀ ) ² / (v ₁ −v ₀ ) ² (4)
_{_{Q 0 = {(q 2 -q}} 1) (V-v 1) / (v 2 -v 1)} + q 1 (5)
However, v ₀ <v ₁ <v ₂ .