区域防洪系统模拟模型及其控制运用研究

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1、河海大学硕士学位论文区域防洪系统模拟模型及其控制运用研究姓名：崔瑞红申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：董增川20070605摘要在遍及全球的各种自然灾害中，洪涝灾害是发生频率最大、危害也最大的一种。人必须学会与洪水和平共处、和谐发展，在谋求社会经济发展的同时，尽量减少洪水所造成的灾害损失，遵循洪水的自然规律，尽力保持其在自然生态环境中所能发挥的洗涤净化地表与河流、补充地下水、维持湖沼及改良土壤等有益的作用。防洪减灾，需工程与非工程措施并举，硬软件环境相配合，建立有效的防汛指挥系统。本研究以淮河入江水道和入海

2、水道为研究对象，讨论入江水道和入海水道水动力学洪水演进模拟及其控制运用问题。论文建立了其洪水演进模拟模型，模型采用常用的一维非恒定流水动力学模拟模型，用追赶法求解按Preissmann四点加权格式离散的Saint-Venant方程组所得的线性方程组。论文采用最优控制中的鲁棒Hoo控制理论对防洪系统进行反馈控制。为便于解决问题，首先将圣维南方程组离散化和线性化，在此基础上用现代控制理论的概念建立了河道防洪模拟及控制系统的状态空间方程。论文运用鲁棒Hoo控制方法对防洪控制系统进行了稳定性分析、权函数选取、增广矩阵计算及系统最

3、优控制器的设计，求解鲁棒Hoo反馈控制律实现对系统的反馈控制。以入海水道和入江水道为例，验证了控制系统的可行性。应用中，采用塔姆勒的纯时延模型考虑水流状态的时延。鲁棒Hoo控制应用于河道防洪系统中是较前沿的课题，有不少人对此课题进行了研究，但目前尚没有工程应用实例。本文作了初步探讨，希望对以后的相关研究有所帮助。关键词：洪水演进，防洪模拟模型，鲁棒Hoo控制，最优控制器AbstractAmongvariousdisastersintheworld，flooddisasterhappensinahighfrequencya

4、ndcauSesgreatdamagetohumansociety．Sowhen艇她forthevigoroussocioeconomicdevelopment,floodshouldbecopedwithtominimizethelossescausedbyit,tomakefulluseoftheflood,i．e．cleaningthegroundsurfaceandrivers，supplyinggroundwater,maintaininglakesandmelioratesoil．etc．．Alltheapp

5、roachesshouldbedonethroughfollowingthenatl枷rulesofflood．Therefore，floodcontrolshouldconsiderboththeproject-relatedapproachesandnon-projectmeasure，togetherwiththehardwareandthesoRwaredevelopment．OnlybyattainingSO。cantheefficientfloodpreventioncommandingcentreberea

6、lized．ThisdissertationdiscussesthesimulationandcontroloffloodinRujiangRiverandRuhaiRiverbasedonthefloodsimulationmodels．SaInt-venantequationsdescribethechannelflowmovement,andthesolutionofthenonlinearalgebraicequationswasobtainedthroughdiscretizationofPressmanwei

7、ghtedimplicitfour-pointgenrewiththematchingpursuitmethod．ThedissertationrevealstheapplicationofrobustH。controltheory,oneoftheop"tmaizedconlxoltheories，tothefloodcontrolprocesstoseekforaneasierwaytoexplaintheapplicationofrobustcontroltheoryinresolvingthefloodcontr

8、olissue,thesubjectWasdemenstratedwiththestatespacemethodologywhichisfollowedbydiscretizingandlinenmngtheSt．VenantEquationbasedOilthefloodsimulationandconlzolmo