Optimization of water management system operation while quality and quantity of water determined

In this work the optimal operation of the water management system is analysed. The fundamental technical elements of the system are the water reservoirs and the network of the pipelines among the water reservoirs and between the water reservoirs and the water purification plants (WPPs). While the simulations of the optimal system operation, the vectors of the optimal flows are calculated, so that the total costs of the system operation determined by the quality factor F are minimal. The analytical solution for the dynamic optimization problem is the result of the application of the Pontryagin’s maximum principle. The simulation models of the optimal operation of the water management system were created in Matlab/Simulink. While the analyses of the results, the optimal control of some actual water management systems may by studied.

W artykule podjęto tematykę optymalnego sterowania systemem wodno-gospodarczym. Głównymi elementami technicznymi rozpatrywanego systemu wodno-gospodarczego są zbiorniki retencyjne, pomiędzy którymi możliwy jest przerzut wody, a także sieć połączeń zbiorników ze stacjami uzdatniania wody (SUW). Optymalizacja pracy systemu polega na wyznaczeniu odpowiednich tras transportu wody oraz wielkości natężeń jej przepływów ze zbiorników retencyjnych do SUW i wielkości ewentualnych przerzutów międzyzbiornikowych, tak aby łączne koszty eksploatacji systemu określone przyjętym wskaźnikiem jakości były minimalne. Analityczne rozwiązanie sformułowanego zadania optymalizacji otrzymano w wyniku zastosowania zasady maksimum Pontriagina w odniesieniu do przyjętego wskaźnika jakości. Na podstawie uzyskanych rozwiązań stworzono symulacyjny model komputerowy przedstawiający pracę systemu. Analiza otrzymanych wyników będzie mogła mieć wpływ na decyzje wspomagające sterowaniem realnie istniejących systemów wodno-gospodarczych.