城市水资源供需管理系统动态优化与控制方法研究

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1、东南大学博士学位论文城市水资源供需管理系统动态优化与控制方法研究姓名：李可柏申请学位级别：博士专业：系统工程指导教师：陈森发20081230摘要我国当前纯粹由于水资源短缺造成缺水的城市只是少数，供水设施能力不足是导致城市缺水的直接原因。近年来，尽管城市供水设施建设有了长足发展，但许多城市的水供需矛盾尚未得到明显缓解。在水工业中，资金投入的使用效率和效果非常重要，水工业是一个非常重要的资金密集型行业。城市用水问题的缓解，不仅是技术问题，也是重要的经济问题。根据动态变化的城市水需求，合理筹划城市水资源供需管理系统的供水工程投资，对于节约

2、资金，实现提高供水项目投资效益，具有重要意义。研究的主要目的是希望通过对城市水资源供需管理系统相关问题的研究，促进雨水资源利用及城市供水行业的投资动态优化和水资源的有效配置。研究中应用的主要理论和方法有：城市水供需管理理论、供水系统技术经济分析方法、时间序列分析方法、最优控制理论、奇异最优控制理论、随机最优控制理论和鲁棒控制理论。应用的软件有：SAS统计软件和MATLAB／Simulink仿真软件。研究的内容包括以下方面。(1)影响城市水供需管理系统运行的月降水量时间序列模型拟合预测问题。(2)城市水资源供需管理系统的最优控制问题：

3、基于不同投资周期下的城市水需求，使城市水供给有效满足城市水需求的投资动态最优控制问题，及与此相关的状态空间约束下最优控制中的互补松弛条件问题。(3)城市水资源供需管理系统参数具有不确定性时的鲁棒控制问题。(4)基于最优经济性的城市供水系统的动态优化与控制问题：基于综合成本最小化的城市供水系统的最优配置问题，及城镇供水效益评价中的分摊系数法改进问题。关键词：水资源；供需管理；最优控制；鲁棒控制；投资；降水：时间序列东南大学博士学位论文AbstractCurrently,inChinatherea他onlyfewcitiesofwate

4、rshortageduetotheshortageofwaterresourceswhilethedirectcauseofurbanwatershortageistheincompetentwatersupplyfacilities．Inrecentyears，thoughtheconstructionofurbanwatersupplyfacilitieshasmadeagreatprogress，thecontradictionbetweenwatersupplyanddemandofmanycitieshasn’tbeenr

5、elievedsignificantly．Theserviceefficiencyandeffectoffundingplaysallimportantroleinwaterindustry,whichiSavitalcapitalintensiveindustry．ThereliefofurbanwaterutilizationiSnotonlyanissueoftechnologybutthatofeconomy．Inaccordancewiththedynamicchangeofurbanwaterdemand，areason

6、ableinvestmentplanofwatersupplyengineeringofurbanwaterresourcessupplyanddemandmanagementsystemissignificantforcapitalsavingandinvestmentefficiencyofwatersupplyprograms．111eresearchmainlyaimstopromoterainwaterresourcesutilizationandthedynamicoptimizationofinvestmenttour

7、banwatersupplyindustryandefficientallocationofwaterresourcesbyresearchingtheissuesrelatedtotheurbanwaterresourcessupplyanddemandmanagementsystem．Themaintheoriesandmethodsappliedintheresearchinclude：theoryofurbanwatersupplyanddemandmanagement,technicalandeconomicanalysi

8、sofwatersupplysystem，timeseriesanalysis，optimalcontroltheory,singularoptimalcontroltheory,stochasticoptimalcontrolthe