مدل‌سازی دینامیکی سیستم آبی و کنترل پیش‌بین سیلاب در حوزه آبخیز کارون و دز

امروزه با کنترل اتوماتیک سیلاب می‌توان ضمن جلوگیری از سرریز شدن سد‌ و سیلابی شدن نواحی پایین‌دست رودخانه، با کنترل ظرفیت ذخیره‌سازی مطلوب تهدید‌های سیلاب را به فرصت‌های بهره‌وری از منابع آب تبدیل نمود. کنترل پیش‌بین مبتنی بر مدل به دلیل توانایی در نظر گرفتن پیش‌بینی‌های آتی بارش-رواناب و محدودیت‌های فیزیکی، عملیاتی و ایمنی سیستم آبی، در بازه زمانی مناسبی قبل از سیل‌های مخرب، ظرفیت لازم و بهینه برای مهار سیلاب در سدها ایجاد می‌کند. در این پژوهش‌ ضمن معرفی نحوه‌ی مدل‌سازی سیستم آبی با رویکرد کنترلی و بررسی عملکرد کنترل اتوماتیک و بلادرنگ با استفاده از کنترل پیش‌بین سیلاب، مدل‌سازی سیستم رودخانه کارون و دز و شش سد مخزنی با سازه‌های هیدرولیکی مرتبط به ‌عنوان یکی از حوزه‌های سیل‌خیز انجام می‌شود. مدل فضای حالت برای طراحی کنترل پیش‌بین استخراج می‌شود و برنامه بهینه‌سازی برخط کنترل پیش‌بین طراحی و در نرم‌افزار matalb برای افق پیش‌بین کوتاه‌مدت هشت ساعت و بلندمدت 10 روز شبیه‌سازی می‌شود. نتایج نشان‌دهنده آن است که افق بلندمدت 10 روز فرصت کافی برای ایجاد ظرفیت لازم برای کنترل سیلاب را باتوجه به محدودیت‌های سیستم به کنترل‌کننده می‌دهد و این درحالی است که افق کوتاه‌مدت مشابه سایر کنترل‌کننده‌های بدون پیش‌بینی عملکرد موثری ندارد.

dynamic modeling of water system and predictive flood control in karun and dez catchment basins

automatic flood control approach can prevent dam overtopping and downstream flooding. doing so, in addition to controlling the optimal storage capacity, flood threats will turn into opportunities for water resources systems. model-based predictive control (mpc), can take the future predicted rainfall runoff, physical and operational constraints, and safety limitations of the water system into account. in a suitable timeframe before destructive floods, mpc creates essential and optimal capacity in the dam’s reservoir to contain floods. in this research, water system modeling method is studied by a control-oriented approach, and the flood automatic control operation using a model predictive control approach. to this end, modeling of the karun and dez river system containing six reservoir dams is considered as the case study to model and simulate under the designed mpc. the state space model will extract to design and apply the predictive controller for a prediction horizon of 10 days and eight hours in matlab software. the results will show long prediction horizon gives the controller enough time to create the necessary capacity for flood control according to the system constraints, while a short prediction horizon, similar to other controllers without predicting, does not have an effective performance.