改進(jìn)蟻群算法和改進(jìn)混合遺傳算法在給水管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、城市供水管網(wǎng)是城市供水系統(tǒng)中重要的一環(huán)，它不僅是連接供水處理廠與用戶的“橋梁”，而且投資占整個(gè)供水系統(tǒng)的50％～80％，同時(shí)也占用供水系統(tǒng)30％～50％的能耗。隨著水資源日益緊缺和水資源開發(fā)利用率的提高，新系統(tǒng)的興建和老系統(tǒng)的改擴(kuò)建等所需的工程投入逐漸增大。因此，供水管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理是否科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，直接影響工程的投資、運(yùn)行管理費(fèi)用及系統(tǒng)的可靠性。因此，進(jìn)行給水管網(wǎng)優(yōu)化具有重要作用和意義。 本文應(yīng)用改進(jìn)蟻群算法，把

2、其運(yùn)用到給水樹狀管網(wǎng)的優(yōu)化布置，可實(shí)現(xiàn)節(jié)省投資、合理布局的目的，為給水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和給水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度提供了前提條件，并用一個(gè)算例進(jìn)行驗(yàn)證，可預(yù)計(jì)蟻群算法在此方面將有廣闊的應(yīng)用前景。 在計(jì)算管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，需要進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算以求解管段流量和節(jié)點(diǎn)壓力，本文選用了性能較好的水力模擬軟件EPANET進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性計(jì)算之前必須知道經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的取值，本文通過MATLAB編寫程序進(jìn)行最小二乘法擬合。 通過對(duì)已有管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)

3、計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，提出了以經(jīng)濟(jì)性和可靠性為目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建模過程中，將系統(tǒng)可靠性定義為“節(jié)點(diǎn)富余水頭加權(quán)平均值”和“管網(wǎng)恢復(fù)力”，使對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性對(duì)評(píng)價(jià)更加直觀和定量化；同時(shí)將管網(wǎng)年費(fèi)用作為經(jīng)濟(jì)性衡量指標(biāo)。 針對(duì)該優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為離散變量組合優(yōu)化的實(shí)質(zhì)，將改進(jìn)遺傳算法和水力模擬軟件EPANET結(jié)合使用，形成“改進(jìn)混合遺傳算法”用于復(fù)雜給水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，并編寫了相應(yīng)優(yōu)化計(jì)算程序。最后，以一個(gè)具有典型代表性的