水利體系計算機仿真分析

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1水利仿真系統(tǒng)結構

單元結構：水庫水位的影響因素通常很多，其中包括入出庫水量和環(huán)境因素等。更細致地講，上游水庫放水量決定入庫水量；出庫水量包括流入下流水量、農業(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:入口閥門開度;Uok:出口閥門開度;Usk:周邊居民生活用水閥門開度;Ugk:灌溉閥門開度;Qik:入庫水流量;Qok:出庫水流量;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

2水利系統(tǒng)數學模型描述

水利系統(tǒng)的數學模型是在單個水庫的數學模型的基礎上，通過級聯(lián)的形式而形成的。與單個水庫調節(jié)系統(tǒng)相比，水利系統(tǒng)不僅包含了水位調節(jié)，而且包括了水利數據信息及控制信息的傳輸以及水文監(jiān)測總站對各個水庫及水文站的調控。建立水利系統(tǒng)的數學模型，要把多個單一的水庫的數學模型聯(lián)合起來，通過解微分方程組的形式，得到級聯(lián)的局部水利網絡水量調控系統(tǒng)的數學模型。公式符號與含義Qi1:整個水利網絡的輸入量;Qo2:第2號水庫的出庫流量Qo6:整個水利網絡的輸出量;Qs2:第2號水庫周邊居民生活供水量H2:第2號水庫的當前水位;Qg2:第2號水庫對農田灌溉的供水量Qi2:第2號水庫的入庫流量;R2:第2號水庫所在地區(qū)的降水量Z2:第2號水庫地區(qū)蒸發(fā)量;備注：以2號水庫為例

3水利系統(tǒng)數學模型實現(xiàn)

用定步長四階Runge-Kutta法來實現(xiàn)水利系統(tǒng)的數學模型：6個一階微分方程組成的方程組。下面介紹實現(xiàn)四階Runge-Kutta法的兩個子過程RK4和DUMB。子過程RK4（Y（），DYDX（），N，X，H，YOUT（））可以用來求某一小區(qū)間中某幾點的函數值，調用一次向前積分一步。子過程RKDUKB是連續(xù)調用子過程RK4計算出某一區(qū)間上的值，此時該區(qū)間長度可較大，但積分步長都比較小。下面詳細介紹上面所講的兩個子過程。可結合模型方程組，利用上述兩個子過程來實現(xiàn)水利系統(tǒng)數學模型。

4小結

科技技術的迅猛發(fā)展，推動了水利水電工程的現(xiàn)代化進程，同時對水利提出更多更高的工程要求。大型水利工程的建設采用計算機技術可以實現(xiàn)數字化水利系統(tǒng)，實現(xiàn)水文仿真系統(tǒng)以及三維可視化等。本文給出了計算機水利工程仿真系統(tǒng)單元結構圖與總體結構，提出其相應的數學模型，運用四階龍格-庫塔法采用VisualBasic實現(xiàn)了水利系統(tǒng)數學模型。