近日，长江经济带生态环境国家工程研究中心城市排水管网智慧化管控技术研发团队在水环境领域国际顶级期刊《Water Research》（中科院一区Top期刊，影响因子12.4）发表题为“A decomposition-coordination approach for distributed real-time control of urban drainage systems”的研究论文。研究成果由国家工程中心研发团队自主完成，中国长江三峡集团有限公司为第一完成单位。

　　随着城市快速发展和对水环境质量要求的不断提高，城市排水系统的组成、功能和运行目标日趋复杂，传统集中式控制在复杂城市排水系统的应用中存在易受网络信号中断、数据丢失、局部控制器故障及模拟耗时长等因素影响的局限性，导致安全性和可靠性不足。针对城市排水系统规模庞大、控制变量高维耦合的难题，团队提出了复杂大规模城市排水系统“分解-协同”的分布式优化控制策略，设计了分布式模型预测控制框架，通过将大系统拆解为若干可独立优化的子系统，并利用交替方向优化策略实现全局协同。结合长江流域典型城市排水系统实例，研究对比了均匀及非均匀降雨、正常运行及通信故障等多种场景，系统分析了排水子系统通过实时协同合作应对暴雨的协作机制。相较于实际应用的规则控制和传统的集中式优化控制，可将多场次降雨下的排水管网冒溢量削减80.0%和19.6%、溢流污染削减34.5%和25.8%；面对通信中断的极端情况，分布式控制的韧性更强，性能损失比集中式控制低9.4%，且整体性能仍比规则控制高71.4%，显著降低了高维优化问题的求解复杂度。有效提高了复杂高维调控问题的求解效率及系统在通信故障条件下的鲁棒性。该策略突破了分布式控制依赖先验知识与历史数据的限制，为复杂城市排水系统在变化环境下高效、可靠运行提供了可迁移、可扩展的解决方案。

　　本研究工作得到了十四五国家重点研发计划“城市污水管网智慧化管控关键技术研发与应用示范”（2022YFC3203200）与集团公司自主科研项目（NBZZ202300938）资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126042

　　（撰稿、供图：罗鑫燃；审核：彭寿海）

编辑：林梓

发布时间：2026年05月06日