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《基于改進遺傳算法的城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究與應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、華北水利水電學院碩士學位論文基于改進遺傳算法的城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究與應用姓名：張金紅申請學位級別：碩士專業(yè)：環(huán)境工程指導教師：王梅杰2011-05華北水利水電學院碩士學位論文基于改進遺傳算法的城市給水管網(wǎng)優(yōu)化設計研究與應用摘要城市供水系統(tǒng)是城市建設和發(fā)展的重要基礎設施，而城市給水管網(wǎng)是城市供水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),也是保障人民生產(chǎn)、生活不可或缺的物質(zhì)基礎。其投資一般要占整個供水系統(tǒng)總投資的60-70%，給水管網(wǎng)的布置和結(jié)構(gòu)在很大程度上影響到給水工程的總造價和運行管理中的能耗，而且還會影響到供水水質(zhì)。因此，對給水管網(wǎng)進行優(yōu)化設計具有重要的現(xiàn)實意義。論文首先對國內(nèi)外現(xiàn)有的管網(wǎng)優(yōu)化設
2、計研究進行了總結(jié)、分析，并指出其優(yōu)點和不足之處。通過對現(xiàn)有管網(wǎng)優(yōu)化設計數(shù)學模型的分析，建立了以管網(wǎng)造價與年折算費用為目標函數(shù)的數(shù)學模型，另外，考慮到貨幣的時間價值，采用動態(tài)分析方法，同時，把最小服務水頭和流速約束條件以罰函數(shù)的形式納入目標函數(shù)中。在選用水力計算方法時，通過對解環(huán)方程法、解管段方程法和解節(jié)點方程法三種水力計算方法的研究與對比，最后選用解節(jié)點方程法進行管網(wǎng)水力計算，解節(jié)點方程法首先假定每一節(jié)點的水壓，應用流量連續(xù)性方程和管段壓降方程的關系，通過計算，求出每一節(jié)點的水壓，節(jié)點水壓確定以后，根據(jù)任一條管段兩端節(jié)點水壓的差值就是該管段水頭損失的特點，求出管段的水頭損失，
3、利用流量和水頭損失的關系求出管段的流量。解節(jié)點方程的水力計算方法所求解的方程數(shù)目少,求解的速度也快,比較適用于計算機的求解，工程上常用的方法是哈代—克羅斯法。論文選用遺傳算法作為優(yōu)化模型算法，首先對基本遺傳算法進行闡述，在基本遺傳算法的基礎上，使用整數(shù)編碼技術對管徑變量進行編碼，避免了其它編碼方法帶來的二次圓整問題;運用相似度和個體適應度值進行初始群體的篩選，增加群體的多樣性，使個體平均分配在解空間中。提高了遺傳算法收斂的速度和搜索的效率；對適應度函數(shù)作線性比例變換，適當放大個體間的適應度值的差異，借此來提高選擇強度，避免了早熟現(xiàn)象的產(chǎn)生；對遺傳算法中的選擇算子、交叉算子、變
4、異算子以及部分參數(shù)的設置采取改進措施，使改進后的遺傳算法不但能I華北水利水電學院碩士學位論文夠保存可行解，而且能夠充分利用非可行解中的可行部分，使遺傳算法能夠有效地搜索到可行的最優(yōu)解，避免陷入局部最優(yōu)解。利用Matlab強大的數(shù)值和矩陣計算能力編寫管網(wǎng)優(yōu)化計算程序和水力計算子程序，使遺傳算法的計算全部由計算機自動實現(xiàn)。最后，以河南省信陽市某鎮(zhèn)供水工程為例，對優(yōu)化模型驗證，將計算結(jié)果與常規(guī)設計方法得到的結(jié)果進行比較，結(jié)果表明該方法在給水管網(wǎng)設計中具有重要的理論和實用價值。關鍵詞：給水管網(wǎng)；優(yōu)化設計；遺傳算法；水力計算II華北水利水電學院碩士學位論文APPLICATIONANDR
5、ESEARCHONOPTIMALDESIGNOFCITYWATERSUPPLYNETWORKBASEDONIMPROVEDGENETICALGORITHMABSTRACTCitysupplysystemisanimportantinfrastructureforcityconstructionanddevelopment,andcitysupplynetworkisthekeysectorofcitysupplysystemandthenecessarymaterialbaseforpeople’slifeandproduction.Generallyspeaking,inv
6、estmentofcitysupplynetworkwillmakeup60-70%ofthewholewatersupplysystem.Layoutandconstructionofwatersupplynetworkwillaffectthetotalcostofwatersupplyprojectandtheenergyconsumptionduringoperationandmanagementtoagreatdegree.What’smore,itwillalsoaffectthewaterquality.Therefore,optimaldesignofwate
7、rsupplynetworkhasgreatpracticalsignificance.Thedissertationsummarizesandanalyzesallthecurrentresearchesofoptimaldesignofwatersupplynetworkbothathomeandabroadatfirst,andpointsoutitsadvantagesanddisadvantages.Itbuildsamathematicalmodelwiththeobjectivefunct
