基于不确定非线性跳变系统的城市排水水力学建模方法研究

针对我国目前城市排水管网系统，利用圣维南方程计算管网的水流量与水位存在很多不足，如：管网结构的不确定的影响，降雨量的随机性，居民排水的随机性以及水头损失等，这些因素使得圣维南方程在工程应用中存在很大的局限性。本项目通过模型降阶变换，把圣维南方程变换成状态空间方程，用不确定性数学模型描述管网结构的不确定性，旁侧流的随机性分解成离散（居民排水）与连续（某段时刻的连续降雨）两部分，用跳变系统的原理，建立基于跳变系统的管网内水流量的机理模型，转移概率可以根据历史数据得到。水流量的计算实际上就是状态估计问题，通过对跳变系统的状态估计，分析误差系统的稳定性。最后，通过预测控制的思想，基于模型算法的预测控制原理对估计状态采样，建立预测模型，对上述的模型进行修正，提高模型的计算精度、鲁棒性与时空性，为解决城市排水系统的优化调度问题、泵站节能问题提供强有力的数据支持。项目具有重要的理论和实际意义。