南水北调中线工程小流量、低流速的冬季冰期输水模式有利于形成平封冰盖，但却大大降低了输水能力，影响了工程效益。本文研究旨在保证工程安全运行的前提下尽可能维持冬季常规输水工况，必要时再紧急切换至冰期输水模式，尽可能缩短形成冰盖下输水条件的入冬过渡期时间。为此，基于ID模型和水位偏差目标值计算式建立输水渠系状态空间方程，修改目标函数，实现目标水位的实时更新，并对模型预测控制算法进行了初步改进。将其应用于京石段的13个渠池，结果表明：在大流量变化工况下，相较于下游常水位运行的PID控制结果，水位提前35 h达到稳定状态，过渡期缩减34%;渠道流量从设计流量的79%线性减小到40%时，各渠池目标水位变化范围在0～0.078 m之间，满足工程运行要求的水位变幅，高水位的运行状态有利于实现冰期安全输水。本研究能在动态性能不显著下降的前提下更快完成冰期应急过渡，在一定程度上提高冬季输水效益。

南水北调中线工程小流量、低流速的冬季冰期输水模式有利于形成平封冰盖，但却大大降低了输水能力，影响了工程效益。本文研究旨在保证工程安全运行的前提下尽可能维持冬季常规输水工况，必要时再紧急切换至冰期输水模式，尽可能缩短形成冰盖下输水条件的入冬过渡期时间。为此，基于ID模型和水位偏差目标值计算式建立输水渠系状态空间方程，修改目标函数，实现目标水位的实时更新，并对模型预测控制算法进行了初步改进。将其应用于京石段的13个渠池，结果表明：在大流量变化工况下，相较于下游常水位运行的PID控制结果，水位提前35 h达到稳定状态，过渡期缩减34%;渠道流量从设计流量的79%线性减小到40%时，各渠池目标水位变化范围在0～0.078 m之间，满足工程运行要求的水位变幅，高水位的运行状态有利于实现冰期安全输水。本研究能在动态性能不显著下降的前提下更快完成冰期应急过渡，在一定程度上提高冬季输水效益。

南水北调中线工程小流量、低流速的冬季冰期输水模式有利于形成平封冰盖，但却大大降低了输水能力，影响了工程效益。本文研究旨在保证工程安全运行的前提下尽可能维持冬季常规输水工况，必要时再紧急切换至冰期输水模式，尽可能缩短形成冰盖下输水条件的入冬过渡期时间。为此，基于ID模型和水位偏差目标值计算式建立输水渠系状态空间方程，修改目标函数，实现目标水位的实时更新，并对模型预测控制算法进行了初步改进。将其应用于京石段的13个渠池，结果表明：在大流量变化工况下，相较于下游常水位运行的PID控制结果，水位提前35 h达到稳定状态，过渡期缩减34%;渠道流量从设计流量的79%线性减小到40%时，各渠池目标水位变化范围在0～0.078 m之间，满足工程运行要求的水位变幅，高水位的运行状态有利于实现冰期安全输水。本研究能在动态性能不显著下降的前提下更快完成冰期应急过渡，在一定程度上提高冬季输水效益。