Control-theoretic modeling of multi-species water quality dynamics in drinking water networks: Survey, methods, and test cases

离散化 状态空间 计算机科学 代表(政治) 数学优化 控制理论(社会学) 应用数学 数学 控制(管理) 数学分析 人工智能 政治学 政治 统计 法学
作者
Salma M. Elsherif,Shen Wang,Ahmad F. Taha,Lina Sela,Marcio Giacomoni,Ahmed A. Abokifa
出处
期刊:Annual Reviews in Control [Elsevier]
卷期号:55: 466-485 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.arcontrol.2022.08.003
摘要

Chlorine is a widely used disinfectant and proxy for water quality (WQ) monitoring in water distribution networks (WDN). Chlorine-based WQ regulation and control aims to maintain pathogen-free water. Chlorine residual evolution within WDN is commonly modeled using the typical single-species decay and reaction dynamics that account for network-wide, spatiotemporal chlorine concentrations only. Prior studies have proposed more advanced and accurate descriptions via multi-species dynamics. This paper presents a host of novel state-space, control-theoretic representations of multi-species water quality dynamics. These representations describe decay, reaction, and transport of chlorine and a fictitious reactive substance to reflect realistic complex scenarios in WDN. Such dynamics are simulated over space- and time-discretized grids of the transport partial differential equation and the nonlinear reaction ordinary differential equation. To that end, this paper (i) provides a full description on how to formulate a high fidelity model-driven state-space representation of the multi-species water quality dynamics and (ii) investigates the applicability and performance of different Eulerian-based schemes (Lax-Wendroff, backward Euler, and Crank- Nicolson) and Lagrangian-based schemes (method of characteristics) in contrast with EPANET and its EPANET-MSX extension. Numerical case studies reveal that the Lax-Wendroff scheme and method of characteristics outperform other schemes with reliable results under reasonable assumptions and limitations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
晴空完成签到,获得积分10
1秒前
晴文完成签到,获得积分10
1秒前
lyre发布了新的文献求助10
2秒前
nemo完成签到 ,获得积分10
2秒前
墨染完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
Tangyartie完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
Lxx完成签到 ,获得积分10
3秒前
周周没烦恼完成签到,获得积分10
4秒前
咕咕咕只会咕咕完成签到,获得积分10
4秒前
小二郎应助李老头采纳,获得10
5秒前
Muran完成签到,获得积分0
5秒前
5秒前
6秒前
简单完成签到,获得积分10
7秒前
周周完成签到,获得积分10
8秒前
明天完成签到 ,获得积分10
8秒前
哈哈发布了新的文献求助10
8秒前
喵喵完成签到,获得积分10
8秒前
爆米花应助Jorna采纳,获得10
8秒前
squirrelcone完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
爱学习的小王己完成签到,获得积分10
10秒前
笨笨的开山完成签到,获得积分10
10秒前
被窝即天堂完成签到,获得积分10
12秒前
dff完成签到,获得积分20
12秒前
靓丽行天完成签到,获得积分10
12秒前
ZQJ发布了新的文献求助10
13秒前
针尖上的王子完成签到,获得积分10
13秒前
bai完成签到,获得积分10
14秒前
优亦发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
碧蓝的母鸡完成签到,获得积分20
16秒前
h3xxxmax完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
MrLiu完成签到,获得积分10
18秒前
丘比特应助ZQJ采纳,获得10
19秒前
弹棉花完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
高分求助中
The three stars each : the Astrolabes and related texts 1070
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Boris Pesce - Gli impiegati della Fiat dal 1955 al 1999 un percorso nella memoria 500
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 500
少脉山油柑叶的化学成分研究 500
Recherches Ethnographiques sue les Yao dans la Chine du Sud 500
Aspect and Predication: The Semantics of Argument Structure 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2401626
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2101144
关于积分的说明 5297835
捐赠科研通 1828783
什么是DOI,文献DOI怎么找? 911554
版权声明 560333
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 487293