文档介绍：⑧天毕大薯博士学位论文陌馹啊■跚骸瘛銮俊觥觥一№甪叫曩一作者姓名:詉些一级学科:学科专业:指导教师:堂墨堕塾攫;澧脅Ⅱ峦堆瞧年环境科学与工程环境工程
摘要经网络、遗传算法作了较深入的分析与研究,通过分析这些优化技术存在的问题和不足,提出了管网优化设计计算的改进混合遗传算法。遗传算法是借鉴生物界以改进,使得由较少的计算量即可获得最优管径组合方案;使用整数编码技术对用于复杂给水管网的优化设计计算,并编写了相应优化计算程序。最后,以一个城市供水系统是城市建设和发展的重要基础设施,是保障人民生活和发展经济建设不可缺少的物质基础,而输配水系统垂┧芡低是城市供水系统的重要组成部分,其投资一般要占整个供水系统总投资的一%,而且还直接影响到庞大的电能消耗、运行管理费和整个供水系统的性能及可靠性。因此,进行管网优化设计具有重要作用和意义。通过对已有管网优化设计数学模型进行分析,提出了以经济性和可靠性为目标函数的多目标优化数学模型。建模过程中,将系统可靠性定义为“节点富余水头加权平均值”和“管网恢复力”,使对管网系统可靠性对评价更加直观和定量化:同时将管网年费用作为经济性衡量指标。针对该优化数学模型为离散变量组合优化的实质,在选用优化模型解法时,对常用于给水管网优化设计计算的线性规划法、非线性规划法、动态规划法、神自然选择和自然遗传机制的随机搜索方法,它具有可扩展性,易于同别的技术结合使用,形成混合遗传算法用于复杂问题的优化计算。为克服基本遗传算法的缺点,采用拟并行算法中的移策略对基本遗传算法加管径变量进行编码,可以避免其他方法带来的管径二次圆整问题;对违反最大流速限制的管段采用惩罚技术加以处理以剔除不可行解。在计算管网优化设计目标函数和遗传算法适应度函数之前,需要进行管网水力计算以求解管段流量和节点压力,根据该计算过程为求解非线性方程组的实质,抛开了常规计算方法,选用了适于求解大规模非线性方程组的信赖域法。该方法具有整体收敛性,不仅能很快地解决良态问题,而且也能有效求解病态问题。将改进遗传算法和信赖域法结合使用,取长补短,形成“改进混合遗传算法”
具有典型代表性的管网优化设计工程案例对该优化模型和改进混合遗传算法的理论、方法进行验证,并将计算结果与常规设计方法得到的结果进行经济、水力性能和可靠性比较,充分说明了改进混合遗传算法在给水管网设计中具有重要的理论和实用价值。关键词;给水管网优化设计、多目标数学模型、管网系统可靠性、管网恢复力、改进混合遗传算法、迁移策略、信赖域法
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导师签名:张极佯学位论文作雩签名痩泼戏’学位论文作者签名:萫辞山签字日期:缒辍吭乡独创性声明学位论文版权使用授权书驴陏月晟辉露嗖或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤壅盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤生盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权盘洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期:本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的作了明确的说明并表示了谢意。
第一章绪论问题的提出.┧芡低秤呕芯康姆段Ш椭匾P建和扩建等所需要的工程投入亦逐渐增大。对供水管网系统进行科学的规划、设合理地选择有关技术参数,,作为工程建设和行了广泛研究,并取得了大量研究成果,产生了巨大经济效益。特别是最优化理论与技术、计算机技术、数值计算方法的发展和广泛应用,为管网优化研究提供一种标准。通常,一个完整的供水管网系统优化过程包括规划、设计、运行管理等三个阶段,贯穿于供水管网系统从建设到投入使用全过程。规划阶段主要是进行管网段以最优管线布置方式为依据,通过优化设计目标函数、约束条件和管网水力计城市供水系统是城市建设和发展的重要基础设施,是保障人民生活和发展经济建设不可缺少的物质基础,而输配水系统供水管网系统或给水管网系统,以下章节中的“管网”概念与此相同浅鞘泄┧低澈凸艿阑喔认低车闹匾组成部分,在城市供水系统建设中占有较大比重,而且是城市的血脉。据统计,供水管网系统的投资一般要占整个供水系统总投资的プ笥遥一怪苯影响到庞大的电能消耗、运行管理费和整个供水系统的性能及其可靠性。随着城市扩大化和农村城市化,每年投入到城市供水系统的建设资金数以万计;同时,随着水资源日益紧缺和