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Updated: Jun 21, 2025

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility
Published on: August 8, 2014
在极端降雨事件下通过模型预测控制和最佳布局方案提高城市雨水管理的弹性
Tianli Chen1, Lei Chen1, Zhiyu Shao1
1Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region (Ministryof Education), Chongqing University, Chongqing, 400045, China; College of Environment and Ecology, Chongqing University, Chongqing, 400045, China.
这项研究将城市雨水系统布局优化与模型预测控制 (MPC) 整合起来,以提高抗洪能力. 综合方法有效地降低了洪水风险和成本,在极端天气场景中表现优于传统方法.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 城市规划 城市规划
- 水资源管理 水资源管理
背景情况:
- 传统的城市雨水管理与极端天气不可预测性作斗争.
- 目前仅以成本或流失率为重点的现有方法对于动态降低洪水风险是不够的.
- 城市洪水带来重大风险,需要先进的,有弹性的系统设计.
研究的目的:
- 开发和评估一种综合方法,将系统布局优化和模型预测控制 (MPC) 结合起来,以加强城市洪水控制.
- 评估城市雨水管理中的经济成本和系统弹性之间的权衡.
- 调查MPC在极端降雨事件下管理城市排水系统动态方面的有效性.
主要方法:
- 开发了一个优化框架,以平衡系统布局的年度平均生命周期成本 (AALCC) 和弹性指数.
- 通过与理想解决方案相似的顺序偏好技术 (TOPSIS) 来选择最佳布局.
- 检查了模型预测控制 (MPC) 的适应性和有效性,并对洪水减缓进行了不同的控制视野.
主要成果:
- 确定了最佳布局模式,受极端降雨的峰值位置率和回归周期的影响.
- 应用MPC显著改善了瞬间和整体的洪水缓解,提高了0.0485.5的弹性指数.
- 在一个案例研究中,MPC的实施使AALCC节省了0.0514万元的成本,并将最大洪水深度降低了50%以上.
结论:
- 综合系统布局优化和MPC方法为城市洪水风险管理提供了卓越,有弹性的解决方案.
- 在城市排水系统中,MPC在成本有效地缓解洪水和管理动态洪水事件方面显示出巨大的潜力.
- 选择适当的MPC控制视界对于最大限度地减少洪水效益和系统性能至关重要.
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