基于高维多目标优化的给水管网设计方法——以意大利Fossolo小镇管网为例

给水管网优化设计是一个多变量、非线性的多目标组合优化问题。对优化方案的选择会直接影响工程的投资。因此,在决策阶段有效平衡各个优化目标之间的内在关系,以实现综合效益最优尤为重要。基于高维多目标优化模型提出一种给水管网设计的新方法。首先,将多个工程设计需求作为模型中的优化目标,建立给水管网设计的高维多目标模型;然后,使用高维多目标进化算法Borg求解上述模型得到Pareto最优解;最后,利用双基点法(TOPSIS)对Pareto最优解进行排序得到综合效益最优的设计方案。基于意大利Fossolo小镇的管网设计问题,通过比较高维多目标模型与传统的多目标模型(仅考虑成本和管网系统可靠性指标)获得的最优方案,证明了基于高维多目标优化的设计方法能为决策阶段提供更多综合效益占优的备选方案,从而提高给水管网设计的合理性。