樹(shù)狀給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、樹(shù)狀給水管網(wǎng)作為農(nóng)村給水和農(nóng)業(yè)灌溉工程中一種重要的輸配水形式，對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響工程的投資和運(yùn)行管理費(fèi)用。
　　論文從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，以圖論、數(shù)值分析方法、最優(yōu)化理論及人工智能算法等為指導(dǎo)工具，在分析總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)樹(shù)狀給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。提出了分兩步對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的思想，即首先進(jìn)行管網(wǎng)布置形式的優(yōu)化，然后進(jìn)行管徑組合方案優(yōu)化。管網(wǎng)布置形式的優(yōu)化以年費(fèi)用折算值作為管段的權(quán)值，采用改進(jìn)

2、的列隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)算法進(jìn)行求解，管徑組合方案優(yōu)化采用基于改進(jìn)模擬退火遺傳算法的分層優(yōu)化法進(jìn)行求解。
　?、僭诠芫W(wǎng)布置形式的優(yōu)化過(guò)程中，以經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作為管段的權(quán)值建立了目標(biāo)函數(shù)，可以克服單純的以管段長(zhǎng)度作為權(quán)值的弊端；然后采用列隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)算法對(duì)模型進(jìn)行求解，并用圖論中的破圈法和Mayeda-Seshu算法原理對(duì)該算法進(jìn)行了改進(jìn)，可以完全避免初始群體和變異后的新群體中有不可行解的產(chǎn)生，實(shí)例表明改進(jìn)后的列隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)算法進(jìn)化效率顯著提高。
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3、管徑組合方案優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)對(duì)已有樹(shù)狀管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，在滿足管網(wǎng)水壓、水量和管段流速約束的條件下，建立了管徑組合方案優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，然后采用基于改進(jìn)模擬退火遺傳算法的分層優(yōu)化法對(duì)模型進(jìn)行了求解；實(shí)例表明，基于改進(jìn)模擬退火遺傳算法的分層優(yōu)化法比單純的采用模擬退火遺傳算法對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行優(yōu)化更能節(jié)省投資。論文還結(jié)合樹(shù)狀管網(wǎng)的特點(diǎn)在約束條件的處理、編碼、選擇和交叉算子方面均進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，以進(jìn)一步提高搜索效率。
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