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调水工程多数采用明渠(包括无压隧洞或涵管)输水,但由于具体结构、地形或建筑物交叉等因素的限制,调水工程常采取明渠和压力管道相结合的形式,如在明渠之间布置一段有压管道(如隧洞和倒虹吸等),这就形成了管渠结合的输水系统。为保证管渠输水系统能迅速适应新的流量变化,实现适时、适量、安全供水,需要对管渠结合系统的水力控制进行深入研究。本文以管渠结合输水系统为研究对象,以明渠非恒定流和有压管道非恒定流水力数值模拟为基础,对管渠结合系统的联合计算和水力过渡过程进行了研究。在此基础上,引入自动控制理论,建立了管渠结合系统输水运行常规PID控制数学模型,对不同流量变化量和不同闸门调节速度下的PID控制过程进行了研究。本文的主要内容概括如下:(1)建立了管渠结合的复杂输水结构模型,对管渠结合系统联合计算和水力过渡过程进行了研究。采用普林斯曼(Priessmann)假想窄缝法对管渠结合模型实现了统一求解,并验证了该方法的准确性。(2)对管渠结合输水系统的水力过渡过程进行了模拟分析,对不同流量调节速度工况和不同流量变化量工况下的模型系统的过渡过程进行分析,研究有压段极限水击的规律。系统过渡过程相对来说较为平缓,没有出现水力要素变化特别剧烈的现象。(3)采用下游常水位运行方式,发现基于Ziegler-Nichols参数整定法则的PID参数,使控制不稳定。经过多次调试,提出改进的Ziegler-Nichols参数整定法则,使常规PID控制效果更好。(4)基于改进的Z-N法则整定PID参数,将常规PID控制应用于管渠结合输水系统,对模型进行下游常水位控制,对不同流量变化量和不同闸门调节速度下的控制过程进行研究。