基于智能化遗传算法的多工况供水网络优化设计研究

摘要

给水工程是城市非常重要的基础设施，它的正常运行是市民的日常工作、生活及工农业生产的重要保障。但是我国目前的城市供水系统，仍然存在一些需要解决的问题，例如压力不足、能量的巨大浪费、漏失、爆管和供水不足等。 本文首先介绍了给水管网优化设计的基本计算理论和方法。简要介绍了如何建立管网优化设计计算模型、管网水力计算的方法和传统的各种优化方法，针对其各自特点及不足，归纳总结了影响给水管网优化设计结果的各种因素。 其次，介绍了遗传算法的基本理论。遗传算法作为一种强有力的搜索寻优工具应用于给水管网优化设计中，它具有思路简单、适用广泛、全局寻优能力强等特点，目前在各个研究领域日益为人们关注。在标准遗传算法的基础上，对编码、种群设定、适应度和评价函数、终止条件、选择算子、交叉算子、变异算子及部分参数设置等方面进行了改进。 再次，以等额年费用折算值为目标函数，建立了多工况给水管网优化设计的遗传算法计算模型。由于同时考虑多水源多工况管网优化设计很难做到面面俱到，因此本课题只考虑了单水源三工况管网优化设计情况。最后，通过工程实例验证了该模型的理论和应用价值，尤其是在节约管网运行费用方面是相当可观的。

目录

文摘

英文文摘

第一章概论

第一节引言

第二节给水管网优化计算研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

第三节本课题主要研究内容

第二章供水管网优化设计基本理论

第一节供水管网优化设计目标

第二节管网优化设计计算模型

2.2.1供水管网优化设计计算模型的目标函数

2.2.2约束条件

第三节管网水力计算方法

2.3.1管段流量法

2.3.2节点水压法

第四节供水管网优化设计计算方法

2.4.1最优化计算方法简介

2.4.2最优算法

2.4.3启发式算法

第三章遗传算法

第一节遗传算法简介

3.1.1遗传算法的起源与发展

3.1.2标准遗传算法

3.1.3遗传算法的特点

第二节遗传算法的基本理论

3.2.1编码

3.2.2种群设定

3.2.3适应度和评价函数

3.2.4遗传算子(Genetic Operator)设计

3.2.5收敛性

3.2.6终止条件

3.2.7遗传算法的求解步骤

第三节遗传算法的改进

3.3.1遗传算法的不足之处

3.3.2遗传算法的改进

第四章基于遗传算法的供水网络多工况优化设计

第一节供水管网运行工况分析

4.1.1常规设计运行工况

4.1.2优化设计工况分析

第二节考虑多工况供水管网优化设计

4.2.1目标函数

4.2.2约束条件

第五章算例

第一节工程概况

5.1.1工程简介

5.1.2管材选取

5.1.3设计管线概况

第二节管网优化计算

5.2.1管线水头损失计算

5.2.2基本参数

5.2.3优化计算结果

5.2.4结算结果比较

第三节管网校核

5.3.1消防时校核

5.3.2事故时校核

第六章结论与展望

第一节结论

第二节研究展望

参考文献

致谢