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水扰动事件时，广义 ID模型能够更快预测下游闸 表1 各渠池基本设计参数表
前水位的变化。
渠池 A B C
为充分验证广义 ID模型的先进性，本文设计
长度L/m 7000 1200 4000
了三组仿真算例进行研究：第一组，以渠池 A 为
底宽B 0 /m 7 1 15
例，研究在 100% 和 50% 设计流量下当分水口位 边坡/m 1.5 1.5 2
于渠池不同位置时的预测精度（1-1、1-2）；第二 设计流量/(m /s) 14 2 170
3
组，以渠池 A 为例，假设有两个分水口，分别位 目标水深/m 2.1 0.9 6
于渠池上、下游两端，研究同步取水和异步取水 底坡i 0.0001 0.002 0.00004
工况下的预测精度 （2-1、2-2）；第三组，使用 糙率n 0.02 0.014 0.015
多个工程渠池算例进行检验，渠池 A 为 ASCE 算 下游闸门开度E/m 1.5 0.5 3
例 2 的 1 号渠池（典型小规模、缓坡渠道）（3-1），
渠池 B为 ASCE算例 1的 2号渠池 （典型小规模、陡坡渠道）（3-2），渠池 C为南水北调中线工程中的
［20］
某渠池 （典型大规模、缓坡渠道）（3-3）。所用算例能够代表常见明渠输配水工程的渠池类型。算例
［7］
设计从多角度将广义 ID 模型与 ID 模型进行对比。各渠池基本参数见表 1，ID 模型基本参数及模型验
证工况见表 2。

表2 模型验证工况及ID模型参数汇总表
编号 Q/(m /s) A s /m 2 τ/min 分水口位置 取水时间 取水流量/(m /s)
3
3
1-1 14 63740 13 x=0或x=0.5L u 或x=L u 或x=0.5（L+L u ）或x=L T=1h 1
1-2 7 76929 13 x=0或x=0.5L u 或x=L u 或x=0.5（L+L u ）或x=L T=1h 1
2-1 14 63740 13 x 1 =0、x 2 =L u T 1 =1h、T 2 =1h D 1 =D 2 =0.5
2-2 14 63740 13 x 1 =0、x 2 =L u T 1 =1h、T 2 =4h D 1 =D 2 =0.5
3-1 14 63740 13 x=0或x=0.5L u 或x=L u 或x=0.5（L+L u ）或x=L T=1h 1
3-2 2 718 4 x=0或x=0.5L u 或x=L u 或x=0.5（L+L u ）或x=L T=1h 0.1
3-3 150 130238 5 x=0或x=0.5L u 或x=L u 或x=0.5（L+L u ）或x=L T=1h 10
仿真结果如图 4—8 所示。图 4 和图 5 为第一组算例仿真结果，可以看到，对于渠池 A，无论在
设计流量工况还是小流量工况下，广义 ID 模型的预测精度均高于原 ID 模型。图 6为第二组算例仿真
结果，可以看到，同步取水时广义 ID模型和 ID模型结果相近，分析其原因是，分水口分别位于渠池
两端，两分水口滞后影响相互抵消。但在异步取水工况下，广义 ID 模型的预测精度明显高于 ID 模
型。图 4、图 7和图 8为第三组算例仿真结果，观察ID模型的预测误差随分水口位置改变的变化趋势
可以看到，渠池 A 和渠池 B 整体呈“V”字型，即分水口最适用点在 x=L 附近，分水口位置越靠近上、
u
下游两端，ID 模型的预测精度越低；而对于渠池 C，整体呈下降趋势，即分水口位置越靠下游，ID
模型的预测精度越高，但总体标准差的变化值相较于渠池A和渠池B而言较小，可以初步认为对于渠
池 C 这类规模极大、坡度极缓的渠道而言，分水口位置对 ID 模型预测精度的影响并不大。与前文简
化假设（即各算例渠池分水口最适用点均在均匀流区和回水区交界处）并不矛盾。从广义 ID 模型的预
测效果可以看到，渠池 A的改善程度最大，渠池 B其次，渠池 C最差。从图 8中可以看到当分水口位
于所取最适用点下游时，广义 ID 模型的仿真效果较 ID 模型恶化，主要原因在于渠池 C 分水口最适用
点位置选取的偏差，根据前文分析，若将渠池 C 的分水口最适用点改为渠池下游端，则整体预测效
果很可能得到一定程度改善。
由于 ID 模型是一个较为简单的概化模型，推导过程中有许多简化和假设，使得分水口最适用点
位置难以通过理论推导获得。分水口最适用点位置的选取对广义 ID 模型预测精度的改善程度有较大
影响，与渠池断面大小、长度、坡度等工程物理特性及运行工况等多因素有关，较为复杂，本文不
进行深入分析。但整体而言，当分水口位于渠池上游均匀流区时，相较于 ID 模型，本文所提广义 ID
模型对分水口取水工况的预测精度均得到了一定程度改善。接下来，本文将利用 ID 模型和所提广义

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