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水利體系計(jì)算機(jī)仿真分析論文
1水利仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
單元結(jié)構(gòu)：水庫(kù)水位的影響因素通常很多，其中包括入出庫(kù)水量和環(huán)境因素等。更細(xì)致地講，上游水庫(kù)放水量決定入庫(kù)水量；出庫(kù)水量包括流入下流水量、農(nóng)業(yè)灌溉用水量、附近居民生活用水量等；而環(huán)境因素主要分為降水量和蒸發(fā)量。Uik:入口閥門(mén)開(kāi)度;Uok:出口閥門(mén)開(kāi)度;Usk:周邊居民生活用水閥門(mén)開(kāi)度;Ugk:灌溉閥門(mén)開(kāi)度;Qik:入庫(kù)水流量;Qok:出庫(kù)水流量;Qsk:居民用水流量;Qgk:灌溉水流量;Rk:降雨量;Zk:蒸發(fā)量;Tk:水溫;Wk:水質(zhì)
2水利系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述
水利系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是在單個(gè)水庫(kù)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)級(jí)聯(lián)的形式而形成的。與單個(gè)水庫(kù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，水利系統(tǒng)不僅包含了水位調(diào)節(jié)，而且包括了水利數(shù)據(jù)信息及控制信息的傳輸以及水文監(jiān)測(cè)總站對(duì)各個(gè)水庫(kù)及水文站的調(diào)控。建立水利系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，要把多個(gè)單一的水庫(kù)的數(shù)學(xué)模型聯(lián)合起來(lái)，通過(guò)解微分方程組的形式，得到級(jí)聯(lián)的局部水利網(wǎng)絡(luò)水量調(diào)控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。公式符號(hào)與含義Qi1:整個(gè)水利網(wǎng)絡(luò)的輸入量;Qo2:第2號(hào)水庫(kù)的出庫(kù)流量Qo6:整個(gè)水利網(wǎng)絡(luò)的輸出量;Qs2:第2號(hào)水庫(kù)周邊居民生活供水量H2:第2號(hào)水庫(kù)的當(dāng)前水位;Qg2:第2號(hào)水庫(kù)對(duì)農(nóng)田灌溉的供水量Qi2:第2號(hào)水庫(kù)的入庫(kù)流量;R2:第2號(hào)水庫(kù)所在地區(qū)的降水量Z2:第2號(hào)水庫(kù)地區(qū)蒸發(fā)量;備注：以2號(hào)水庫(kù)為例
3水利系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)
用定步長(zhǎng)四階Runge-Kutta法來(lái)實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：6個(gè)一階微分方程組成的方程組。下面介紹實(shí)現(xiàn)四階Runge-Kutta法的兩個(gè)子過(guò)程RK4和DUMB。子過(guò)程RK4（Y（），DYDX（），N，X，H，YOUT（））可以用來(lái)求某一小區(qū)間中某幾點(diǎn)的函數(shù)值，調(diào)用一次向前積分一步。子過(guò)程RKDUKB是連續(xù)調(diào)用子過(guò)程RK4計(jì)算出某一區(qū)間上的值，此時(shí)該區(qū)間長(zhǎng)度可較大，但積分步長(zhǎng)都比較小。下面詳細(xì)介紹上面所講的兩個(gè)子過(guò)程。可結(jié)合模型方程組，利用上述兩個(gè)子過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。
4小結(jié)
科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了水利水電工程的現(xiàn)代化進(jìn)程，同時(shí)對(duì)水利提出更多更高的工程要求。大型水利工程的建設(shè)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化水利系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水文仿真系統(tǒng)以及三維可視化等。本文給出了計(jì)算機(jī)水利工程仿真系統(tǒng)單元結(jié)構(gòu)圖與總體結(jié)構(gòu)，提出其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用四階龍格-庫(kù)塔法采用VisualBasic實(shí)現(xiàn)了水利系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。
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