水利體系計算機仿真分析

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1水利仿真系統結構

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、農業灌溉用水量、附近居民生活用水量等；而環境因素主要分為降水量和蒸發量。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:蒸發量;Tk:水溫;Wk:水質

2水利系統數學模型描述

水利系統的數學模型是在單個水庫的數學模型的基礎上，通過級聯的形式而形成的。與單個水庫調節系統相比，水利系統不僅包含了水位調節，而且包括了水利數據信息及控制信息的傳輸以及水文監測總站對各個水庫及水文站的調控。建立水利系統的數學模型，要把多個單一的水庫的數學模型聯合起來，通過解微分方程組的形式，得到級聯的局部水利網絡水量調控系統的數學模型。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號水庫所在地區的降水量Z2:第2號水庫地區蒸發量;備注：以2號水庫為例

3水利系統數學模型實現

用定步長四階Runge-Kutta法來實現水利系統的數學模型：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是連續調用子過程RK4計算出某一區間上的值，此時該區間長度可較大，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水利系統數學模型。

4小結

科技技術的迅猛發展，推動了水利水電工程的現代化進程，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數字化水利系統，實現水文仿真系統以及三維可視化等。本文給出了計算機水利工程仿真系統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實現了水利系統數學模型。