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一个风暴潮数值模式及其开边界问题 被引量:2
1
作者 郭冬建 曾庆存 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 1992年第2期193-204,共12页
在文献[1]的基础上,本文设计了一个风暴潮数值模式,并讨论了在近岸海洋动力学计算中具有普遍意义的开边界问题.所用的计算格式在有开边界和不规则海岸边界的情形下,仍能较好地保持原海流问题的质量和能量变化关系,因而具有较好的计算稳... 在文献[1]的基础上,本文设计了一个风暴潮数值模式,并讨论了在近岸海洋动力学计算中具有普遍意义的开边界问题.所用的计算格式在有开边界和不规则海岸边界的情形下,仍能较好地保持原海流问题的质量和能量变化关系,因而具有较好的计算稳定性和计算精度.本文计算了“7203”号和“8509”号台风暴潮,并与实况相比较,所得计算结果图象清晰地再现了渤海这两次台风增水过程的基本特征. 展开更多
关键词 风暴潮 开边界条件 数值模式
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河湖沙冲淤和三角洲发育的长期数值模拟研究 被引量:2
2
作者 郭冬建 曾庆存 +1 位作者 朱江 刘卓 《气候与环境研究》 CSCD 1996年第1期30-34,36-37,共7页
本文利用一个二维的水动力学和泥沙冲淤动力学模式,对河床演变和三角洲的发育过程进行数值模拟研究。动力模式包括水流方程、悬沙输送方程和底床变化(含推移质运动)方程。数值积分格式采用IAP平方守恒格式和分解算法,使计算既省... 本文利用一个二维的水动力学和泥沙冲淤动力学模式,对河床演变和三角洲的发育过程进行数值模拟研究。动力模式包括水流方程、悬沙输送方程和底床变化(含推移质运动)方程。数值积分格式采用IAP平方守恒格式和分解算法,使计算既省时又长期稳定。对一个理想的河湖区域进行了长达50年的数值积分。模拟结果肯定了曾庆存等以前得到的主要结论,并得到一些新的结论。研究表明:泥沙首先在河流入口处沉积,并逐渐向下游推进和向河槽两边延伸;随着泥沙的沉积,底床逐渐升高,在河槽中形成了一个沙岛;在沙岛上游,原河槽中沉积的泥沙又被冲刷,重新出现深河道;数值积分50年后,人口处已形成一个巨大的冲积扇(水下三角洲),并不断向下游扩展,三角洲(包括沙岛)的前缘十分陡峭;由于泥沙的沉积,河床抬升,水深变小,水流速度场在整个堆积扇上明显增大,并在三角洲前缘出现明显的绕岛环流和河流分叉现象。模拟结果还表明,在漫滩区泥沙只淤不冲,而在河槽中既有淤积又有冲刷。此外,由于泥沙的淤积,使得湖型水库的水流入口处(库尾)水位明显抬高(即所谓“翘尾巴”现象)。这些结果在定性上与有关湖泊型水库淤积的观测事实是相当符合的。 展开更多
关键词 泥沙沉积 三角洲 数值模拟
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理想海域中台风引起的潮、流及波的分析 I.开阔海域的情况 被引量:4
3
作者 郭冬建 曾庆存 《气候与环境研究》 CSCD 1997年第4期2-11,共10页
采用理论分析与数值计算相结合的方法研究了理想开阔海域中的台风暴潮模型,讨论了开阔海域中移行台风下的海洋响应。分析表明,在开阔的浅海域,台风下的海洋运动以地转流为主,同时又激发出振幅较小的重力惯性流。重力惯性波是由于台... 采用理论分析与数值计算相结合的方法研究了理想开阔海域中的台风暴潮模型,讨论了开阔海域中移行台风下的海洋响应。分析表明,在开阔的浅海域,台风下的海洋运动以地转流为主,同时又激发出振幅较小的重力惯性流。重力惯性波是由于台风强度或移速的突然变化引起的,其波速通常大于台风移速。台风气压场造成海面升高且基本符合“静压效应”,但产生的正压流场非常微弱。伴随强风的气旋性风场造成的海面下降在台风经过之后可以维持很长时间,从而在台风后面形成一个长达几百公里的尾迹。而台风风应力和气压梯度力的总效果是在台风正前方造成海面上升,正后方造成海面下降。 展开更多
关键词 风暴潮 地转流 重力惯性波 先兆波
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理想海域中台风引起的潮、流及波的分析 II.海岸及陆架的影响 被引量:3
4
作者 郭冬建 曾庆存 《气候与环境研究》 CSCD 1998年第1期16-27,共12页
采用理想的大陆架地形和台风模型计算了不同方向登陆的台风所激发的海洋响应。结果表明,岸边的潮位变化主要是由于台风引起的强迫振动造成的。而对于登陆型台风来说,在远离台风路径的地方,潮位的变化则是由于边缘波效应。对地平直海... 采用理想的大陆架地形和台风模型计算了不同方向登陆的台风所激发的海洋响应。结果表明,岸边的潮位变化主要是由于台风引起的强迫振动造成的。而对于登陆型台风来说,在远离台风路径的地方,潮位的变化则是由于边缘波效应。对地平直海岸和二维大陆架,自由边缘波的振幅远小于强迫波的振幅。平行海岸移行台风在岸边产生随台风一起移动的强制波,其中当台风沿着与Kelvin波相同的方向移行时,岸边有陆架波产生,反之则没有陆架波。此外,还讨论了与风暴潮相关的近岸环流。 展开更多
关键词 风暴潮 强迫波 边缘波 陆架波
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一个近岸海流数值计算模式的开边界条件
5
作者 郭冬建 曾庆存 李荣凤 《热带海洋》 CSCD 1999年第1期38-45,共8页
为了计算的省时性,IAP近岸海流数值模式采用了分解算法,即将控制方程分解为3个过程并用不同的时间步长进行积分。文章在此基础上对分解后的控制方程作局地线性化,得到了适合不同过程的开边界条件。对于适应过程,控制方程变换为... 为了计算的省时性,IAP近岸海流数值模式采用了分解算法,即将控制方程分解为3个过程并用不同的时间步长进行积分。文章在此基础上对分解后的控制方程作局地线性化,得到了适合不同过程的开边界条件。对于适应过程,控制方程变换为等价的表示沿不同方向传播波动的特征方程。传出计算区域的波动用特征方程来描述,而传入波动则由无反射边界条件来消除。对于演变过程,求出了解析形式的通解。在流出点上,边界条件可以借助解析解由上一时刻区域内部或边界上的已知值求得;而在流入点上,边值保持定常。对于耗散过程,不需要边界条件。最后对所提出的开边界条件进行了数值检验,结果是令人满意的。 展开更多
关键词 近岸 海流 数值模式 分解算法 开边界条件
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长江口自适应网格的构造与水流和泥沙冲淤的数值模拟的初步研究 被引量:7
6
作者 刘卓 郭冬建 +1 位作者 朱江 曾庆存 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第4期96-105,共10页
随着沿海经济带的开发利用,河口海岸动力学问题,如航道淤积、河口演变、港湾建设及污染物的排放和扩散等,日益引起人们的重视.数值模拟方法是研究这些海岸环境问题的理想工具之一,但由于河口区域的海岸线和河岸线的形状非常复杂,... 随着沿海经济带的开发利用,河口海岸动力学问题,如航道淤积、河口演变、港湾建设及污染物的排放和扩散等,日益引起人们的重视.数值模拟方法是研究这些海岸环境问题的理想工具之一,但由于河口区域的海岸线和河岸线的形状非常复杂,加上众多的岛屿,给模式网格的划分造成很大的困难.为此,我们将自适应网格的生成方法应用于河口港湾的数值模拟研究,以长江口和杭州湾的水动力学模拟为例,该法较好地克服了均匀网格拟合边界的困难,得到了较合理的计算结果. 展开更多
关键词 长江口 自适应网格 泥沙冲淤 水流 数值模拟
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冬季中国海涡旋和逆风海流的数值实验 被引量:3
7
作者 李荣凤 郭冬建 +1 位作者 曾庆存 武佩珍 《热带海洋学报》 CAS CSCD 1995年第2期1-9,共9页
用一个正压太平洋区域模式做了些数值实验,考察了黑潮、海底地形和岛屿对中国海海流,特别是对南海暖流的影响。计算结果表明:在南海暖流和一些涡旋的形成机制当中,中国海的大陆架地形起着主要的作用。黑潮在巴士海峡的分支或入侵对... 用一个正压太平洋区域模式做了些数值实验,考察了黑潮、海底地形和岛屿对中国海海流,特别是对南海暖流的影响。计算结果表明:在南海暖流和一些涡旋的形成机制当中,中国海的大陆架地形起着主要的作用。黑潮在巴士海峡的分支或入侵对南海暖流有着重要的影响,但并不是南海暖流得以形成的根本原因。另外,关于冬季南海暖流的驱动机制和水的来源问题,根据数值试验得到的一些结果也做了一些初步分析。 展开更多
关键词 涡旋 逆风海流 数值实验
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一个水动力泥沙数学模型的伴随算子法敏感性分析 被引量:1
8
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 1998年第2期89-96,共8页
本文报告了把一种高效率的敏感性分析方法-伴随算子法应用到一个水动力泥沙模型的一些初步工作。本文的目的和动机一是回答能否将伴随算子方法应用到包含多种时间尺度物理过程的水动力泥沙数学模型中。二是探讨将所得到的敏感性信息如... 本文报告了把一种高效率的敏感性分析方法-伴随算子法应用到一个水动力泥沙模型的一些初步工作。本文的目的和动机一是回答能否将伴随算子方法应用到包含多种时间尺度物理过程的水动力泥沙数学模型中。二是探讨将所得到的敏感性信息如何应用到与水利、泥沙工程有关的问题中。将伴随算子方法应用到二维水动力泥沙数学模型中是完全可行的。尽管在数学模型中存在不可微的奇点,由于它们都是孤立的,利用分段求导可以构造伴随模型。通过定义适当的指标函数,伴随算子方法可以用很少的计算量提供详细的敏感性信息,这对有关的水利、泥沙工程的实施设计有重要的参考价值。对不同的工程问题可以定义相关的指标函数,从而可以分析出各种因素对这个指标函数的影响程度。 展开更多
关键词 伴随算子 可微 求导 奇点 二维 敏感性分析 水动力 泥沙数学模型 泥沙模型 工程
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求解海洋环流定常解的直接积分法与伴随法比较 被引量:1
9
作者 朱江 郭冬建 +1 位作者 刘卓 曾庆存 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1997年第4期10-14,共5页
海洋环流的定常解一般是通过直接积分模式一段足够长的时间而得到.近年来在海洋气候资料同化研究中,在代价函数(costfunction)中引入了时间导数项,利用伴随法求解,使时间导数项和与观测的方差之和最小,以保证解是准... 海洋环流的定常解一般是通过直接积分模式一段足够长的时间而得到.近年来在海洋气候资料同化研究中,在代价函数(costfunction)中引入了时间导数项,利用伴随法求解,使时间导数项和与观测的方差之和最小,以保证解是准定常的并与观测吻合。本文将代价函数中的观测项和时间导数项分别考虑,来测试算法效能。如果在代价函数中仅有时间导数项,则问题是求海洋环流的定常解。本文的目的是通过与直接积分方法相比较,来考察伴随法求定常解的效率。利用IAP浅水方程模式及其伴随模式进行的数值试验也表明伴随法求解定常解的效率不优于直接积分的方法,需要进行大数量的迭代才能使解收敛到准定常解。如果在代价函数中仅有观测项,并且资料是完全的,伴随法可以很快地求出与资料拟合的解。这说明了如只求定常解,伴随法并不合算,其优点在于资料同化。 展开更多
关键词 海洋 环流 定常解 直接积分法 伴随法
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泥沙冲积和三角洲发育的数值模拟 被引量:9
10
作者 曾庆存 郭冬建 李荣凤 《自然科学进展(国家重点实验室通讯)》 1995年第3期309-314,共6页
泥沙冲淤动力学是在航道、灌溉、水利工程和港口等许多问题中必须考虑的问题,尤其是在中国、亚洲和热带地区问题更为严重。毫无疑问,自然环境的演变,例如三角洲的生成、河流的游荡、苍海桑田和陵谷巨变,都和水流冲刷或泥沙沉积有密切关... 泥沙冲淤动力学是在航道、灌溉、水利工程和港口等许多问题中必须考虑的问题,尤其是在中国、亚洲和热带地区问题更为严重。毫无疑问,自然环境的演变,例如三角洲的生成、河流的游荡、苍海桑田和陵谷巨变,都和水流冲刷或泥沙沉积有密切关系,要认识它们并进一步控制和改造自然环境,有关的动力学理论的建立和发展也是十分重要的。 展开更多
关键词 泥沙冲积 三角洲 数值模拟 泥沙冲淤动力学
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长江口水流和泥沙冲淤的数值模拟的初步研究——Ⅰ.自适应网格的构造和水流计算 被引量:3
11
作者 刘卓 郭冬建 +1 位作者 朱江 曾庆存 《自然科学进展(国家重点实验室通讯)》 1999年第1期64-70,共7页
数值模拟方法是研究河口海岸环境问题的理想工具之一.但由于河口区域的海岸线与河岸线的形状非常复杂,加上众多的岛屿,给模式网格的划分造成很大的困难。为此,将自适应网格的生成方法应用于长江口和杭州湾的水动力学模拟,较好地克服了... 数值模拟方法是研究河口海岸环境问题的理想工具之一.但由于河口区域的海岸线与河岸线的形状非常复杂,加上众多的岛屿,给模式网格的划分造成很大的困难。为此,将自适应网格的生成方法应用于长江口和杭州湾的水动力学模拟,较好地克服了均匀网格拟合边界的困难,得到了较合理的计算结果. 展开更多
关键词 长江口 自适应网格 泥沙冲淤 数值模拟 水流
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黑潮和南海北部海流相互关联的数值模拟研究 被引量:3
12
作者 李荣凤 郭冬建 曾庆存 《自然科学进展(国家重点实验室通讯)》 1996年第2期222-228,共7页
根据北太平洋环流区域性模式的计算结果研究了黑潮和南海北部上层海流的相互关联问题。计算结果表明:在巴士海峡南部一年中大部分时间都有一部分黑潮水流入南海,其中一部分在南海呈一反气旋式弯曲,然后在巴士海峡北部又流回到黑潮主干;... 根据北太平洋环流区域性模式的计算结果研究了黑潮和南海北部上层海流的相互关联问题。计算结果表明:在巴士海峡南部一年中大部分时间都有一部分黑潮水流入南海,其中一部分在南海呈一反气旋式弯曲,然后在巴士海峡北部又流回到黑潮主干;另一部分与南海北部的一个气旋式涡旋的北翼,一起向西流动,有时可以一直流到南海的内部海域。6月份南海北部并不存在气旋式涡旋,在巴士海峡南部进入南海的水,只呈反气旋式流动,从巴士海峡北部又流回太平洋,并不存在一直向西流动的海流。除9,10月份以外,在其它月份里都有一个和高海面起伏对应的脊通过巴士海峡伸入南海,一部分海水沿脊的等值线流动,使流动路径呈反气旋式弯曲。在9和10月份,由于黑潮的流轴已经向东北推移,没有海面高度脊伸入南海,也不存在呈反气旋式流动的海流。从巴士海峡进入南海的水全部向西一直流到海南岛以东,并汇入向南流动的沿岸流。计算结果还显示出,没有黑潮的分支沿台湾西南海岸向北流入台湾海峡。计算结果与以往的一些中外学者的研究结果一致,并且部分被海流观测结果所验证。 展开更多
关键词 数值模拟 黑潮 气旋式弯曲 南海 海流
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爬模体系在超高层薄壁外斜墙施工中的应用 被引量:2
13
作者 王妮坤 陈拥军 +1 位作者 郭冬建 吴林 《施工技术》 CAS 北大核心 2016年第11期15-19,共5页
以富士达电梯试验塔超高层建筑为例,重点介绍了超高层薄壁外斜墙应用爬模体系的关键技术,包括竖向爬升到斜向爬升的过渡技术、爬模体系应用在薄壁外斜墙的附墙加固技术、外张斜墙上应用大钢模渐变角模技术、核心筒墙与外斜薄壁墙同时支... 以富士达电梯试验塔超高层建筑为例,重点介绍了超高层薄壁外斜墙应用爬模体系的关键技术,包括竖向爬升到斜向爬升的过渡技术、爬模体系应用在薄壁外斜墙的附墙加固技术、外张斜墙上应用大钢模渐变角模技术、核心筒墙与外斜薄壁墙同时支模施工技术。应用以上技术,从项目施工安全、质量、进度、经济方面均取得了较好效果。 展开更多
关键词 高层建筑 爬模 薄壁斜墙 施工技术
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气候系统模式、气候数值模拟及气候预测理论研究 被引量:2
14
作者 曾庆存 张学洪 +15 位作者 郭裕福 王会军 张荣华 毕训强 李旭 林朝晖 戴永久 薛峰 梁信忠 周广庆 杨芳林 张邦林 郭冬建 李荣凤 俞永强 金向泽 《中国科学院院刊》 1999年第1期51-53,共3页
关键词 气候系统模式 数值模拟 气候预测 气候模拟
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利用伴随算子法从岸边潮位站资料估计近岸模式的开边界条件 被引量:18
15
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《中国科学(D辑)》 CSCD 1997年第5期462-468,共7页
利用岸边潮位资料来估计潮汐模式的开边界条件的问题进行了讨论和一些数值试验研究.所用方法是基于最优控制理论的伴随算子法.利用模拟的“资料”来求最优的模式开边界条件,使模式结果与“资料”在最小二乘的意义下拟合的最好.数值试验... 利用岸边潮位资料来估计潮汐模式的开边界条件的问题进行了讨论和一些数值试验研究.所用方法是基于最优控制理论的伴随算子法.利用模拟的“资料”来求最优的模式开边界条件,使模式结果与“资料”在最小二乘的意义下拟合的最好.数值试验考虑了两个理想化的模式区域.模式是IAP浅水方程模式.通过数值试验可对方法的有效性和局限性进行检验.结果表明伴随算子法在许多情况下可很好估计出潮汐模式开边界条件,并较之传统的方法,有潜力提高潮汐模拟和计算的精度. 展开更多
关键词 伴随算子 开边界条件 近岸模式 潮汐预报
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IAP正压模式的伴随模式和二阶伴随模式的构造 被引量:14
16
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《中国科学(D辑)》 CSCD 1997年第3期277-283,共7页
介绍了IAP正压模式的伴随模式的构造,以及在构造伴随模式中的一些应注意的问题.由于二阶伴随模式在资料同化算法和敏感性分析中是十分有用的.也介绍了构造二阶伴随模式的方法,这对构造其他模式的伴随模式和二阶伴随模式也有参考价值.
关键词 正压械内积 伴随模式 二阶伴随模式
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关于航道挖泥沙工程最优控制问题
17
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《中国科学(E辑)》 CSCD 1997年第1期61-66,共6页
航道挖泥工程可以提为最优控制问题,即寻求最佳的挖泥沙工程方案,使得在某一固定成本的约束下,航道的水深最大,或在完成某一目标的前提下,使工程成本最小.这是一类典型的以水动力泥沙数学模型为控制方程的分布参数系统的控制问题.在Zen... 航道挖泥工程可以提为最优控制问题,即寻求最佳的挖泥沙工程方案,使得在某一固定成本的约束下,航道的水深最大,或在完成某一目标的前提下,使工程成本最小.这是一类典型的以水动力泥沙数学模型为控制方程的分布参数系统的控制问题.在Zeng先前工作的基础上进一步对问题的提法和解法进行了讨论和完善.由于数学模型是一个复杂的非线性模型,这类问题可以分解为一系列的线性问题来求解.对于线性问题,给出了解的表达式.这简化了数值求解的算法. 展开更多
关键词 航道 挖泥工程 水动力 泥沙数学模型 最优控制
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“智慧工地”涵义新解 被引量:17
18
作者 郭冬建 《施工企业管理》 2014年第10期78-78,共1页
与传统的智慧工地强调远程可视监控不同,新形势下的智慧工地则包含全模型、碎片化应用、大数据、大协同等新的涵义。全模型。包括现场模型、过程模型和实体模型。对项目部来讲只有实体模型是不够的,还有20%~30%的成本在过程中产生。因此... 与传统的智慧工地强调远程可视监控不同,新形势下的智慧工地则包含全模型、碎片化应用、大数据、大协同等新的涵义。全模型。包括现场模型、过程模型和实体模型。对项目部来讲只有实体模型是不够的,还有20%~30%的成本在过程中产生。因此,相比对效果图的重视程度,他们更关心的是过程模型。除了施工过程,项目部还需要解决吃、住、拉、撒和材料堆放等问题,以及二次搬运、地下管线和后期绿化、硬化问题,这就涉及到方便原则、安全原则、经济原则、规范要求等因素,任一因素出问题都会"牵一发而动全身”。而现在有了现场模型、过程模型和实体模型后,整体的BIM技术在施工阶段就能真正用起来,最大限度地避免差错。 展开更多
关键词 过程模型 实体模型 地下管线 施工过程 效果图 预算人员 施工活动 施工组织设计 重复采购 施工项目部
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Estimating open boundary conditions from coastal tidal observations by adjoint approach
19
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 1998年第3期330-336,共7页
A numerical study for estimating the tidal open boundary conditions of a shelf current modrl from tb coastal tidal observations is presented. The method is based on the optimal control/adjoint method. A lrast square f... A numerical study for estimating the tidal open boundary conditions of a shelf current modrl from tb coastal tidal observations is presented. The method is based on the optimal control/adjoint method. A lrast square fitting of the model state to simulated data is used. Two ideal domains and coastlines are considered. Using the IAP shallow. water model and its adjoint model, some identical twin experiments are carried out to test efficiency and lirnilsd of the method. The results show that the adjoint method can efficiently estimate the open boundary conditions well for gulf/bay like domains. The adjoint method seems to have great potential to improve the accuracy of tide and shelf current modeling in coastal regions. 展开更多
关键词 ADJOINT method OPEN BOUNDARY conditions SHELF current model.
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Optimal control problems related to the navigation channel engineering
20
作者 朱江 曾庆存 +1 位作者 郭冬建 刘卓 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 1997年第1期82-88,共7页
The navigation channel engineering poses optimal control problems of how to find the optimal way of engineering such that the water depth of the channel is maximum under certain budget constraint, or the cost of me en... The navigation channel engineering poses optimal control problems of how to find the optimal way of engineering such that the water depth of the channel is maximum under certain budget constraint, or the cost of me en-gineering is minimum while certain goals are achieved. These are typical control problems of distributed system gov erned by hydraulic/sedimentation models. The problems and methods of solutions are discussed Since the models, usually complicated, are nonlinear, they can be solved by solving a series of linear problems For linear problems the solutions are given. Thus the algorithms are simplified. 展开更多
关键词 NAVIGATION CHANNEL ENGINEERING hydraulic/sedimentation model optimal control.
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